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编译原理课程教案

教案

20～20学年第学期

院（系、部）机电学院

教研室

课程名称信号分析与处理

任课专业、年级、班级

主讲教师姓名

职称、职务

使用教材《信号分析与处理》

华侨大学

信号分析与处理课程教案

授课题目（教学章、节或主题）：

第一章绪论

课时安排

授课时间

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1．掌握信号的定义和分类；2.熟悉周期信号的判定，连续与离散周期信号的判定

教学内容（包括基本内容、重点、难点）：

第一章绪论

1.1信号及其分类

（1）信号（Signal）的定义

●信号、信息和消息

●信号的表达形式

✓函数解析式

✓图形

（2）信号的分类

●确定性信号和非确定性信号

●周期信号与非周期信号

例题

●连续信号与离散信号

●能量信号与功率信号

例题

1.2信号分析与处理概述

✧信号分析

✧信号处理

重点：

周期信号与非周期信号、连续信号与离散信号、能量信号与功率信号的定义与区别；

连续与离散周期信号的判定。

难点：

离散周期信号的判定方法

讨论、思考题、作业：

P6-7：

习题1、2、3、4

参考资料（含参考书、文献等）：

“信号分析与处理参考文献”目录

授课类型（请打√）：

理论课√讨论课□实验课□练习课□其他□

教学过程设计（请打√）：

复习□授新课√安排讨论□布置作业□

教学方式（请打√）：

讲授√讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√模型□实物□挂图□音像□其他□

华侨大学

信号分析与处理课程教案

授课题目（教学章、节或主题）：

第一章绪论（续）

课时安排

授课时间

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1．了解典型自动控制系统的结构；2．掌握系统的性质

教学内容（包括基本内容、重点、难点）：

第一章绪论

1.3信号分析与自控系统

自动控制系统是由相互制约的若干个部分组成，为了达到某一控制目的具有一定功能的一个整体，它利用控制器使控制对象的物理量自动地按预定的规律变化。

信号分析的基本方法：

✧信号的时域分析

✧信号的频域分析

✧信号的时频域分析

✧信号的复频域分析

✧信号的延时域分析

✧信号的z域分析（离散信号）

✧信号的倒频域分析

4.1系统及其性质（教材第四章第一节，P158－163）

（1）系统的描述

✧系统的多样性：

通信系统、机器人控制器、加工制造系统、导航系统

✧系统框图

✧系统的数学模型

（2）系统的性质

✧稳定性

✧因果性

✧时不变性

✧记忆性

✧可逆性

✧线性与线性系统

重点：

系统的性质：

稳定性、记忆性、因果性、时不变性、可逆性

难点：

因果性、时不变性、记忆性的判定

讨论、思考题、作业：

P202：

习题3、4、5；

参考资料（含参考书、文献等）：

“信号分析与处理参考文献”目录

授课类型（请打√）：

理论课√讨论课□实验课□练习课□其他□

教学过程设计（请打√）：

复习□授新课√安排讨论□布置作业□

教学方式（请打√）：

讲授√讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√模型□实物□挂图□音像□其他□

华侨大学

信号分析与处理课程教案

授课题目（教学章、节或主题）：

第二章连续信号的分析

课时安排

授课时间

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1．掌握信号的时域描述方法及其性质；了解冲激偶信号的定义与性质

教学内容（包括基本内容、重点、难点）：

第二章连续信号的分析

2.1连续信号的时域分析

2.1.1连续信号的时域描述

✓特点：

直观、简便、物理概念明确，易于理解。

✓形式：

信号幅值随时间的变化。

✓推广：

信号幅值随其他连续变量的关系：

如表面粗糙度Ra。

✓分类：

普通时域信号和奇异时域信号

1普通信号的时域描述

（1）正弦信号

（2）指数信号:

欧拉公式

2奇异信号的描述

函数本身，或者导函数有不连续点（跳变点），它们是从实际信号中抽象出来的典型信号，在信号的分析中占有重要的地位。

（1）单位斜坡信号

✧定义

✧有延迟的单位斜坡信号

（2）单位阶跃信号

（3）单位冲激信号

✧定义1

✧定义2

✧冲激函数的性质

（4）冲激偶信号及其性质

重点：

典型时域信号的定义和性质

难点：

冲激信号、冲激偶信号的定义与性质

讨论、思考题、作业：

P23-24：

习题1，2，11

参考资料（含参考书、文献等）：

“信号分析与处理参考文献”目录

授课类型（请打√）：

理论课√讨论课□实验课□练习课□其他□

教学过程设计（请打√）：

复习□授新课√安排讨论□布置作业□

教学方式（请打√）：

讲授√讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

多媒体√模型□实物□挂图□音像□其他□

华侨大学

信号分析与处理课程教案

授课题目（教学章、节或主题）：

第二章连续信号的分析

课时安排

授课时间

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1．掌握尺度变换、平移、翻转；2.了解信号的叠加、乘积、微积分；3．了解信号分解

第二章连续信号的分析

2.1.2连续信号的时域运算

1信号的基本运算

（1）尺度变换

✓幅度尺寸变换

✓时间尺寸变换

✓例题

（2）翻转

（3）平移

（4）一般情况：

符合运算的步骤，例题

2叠加与乘积

3微分与积分

4卷积运算

●变量代换——〉翻转——〉平移——〉乘积——〉积分

●例：

求两信号的卷积（p16）

2.1.3信号的分解

为了便于研究信号的传输和处理问题，往往将信号分解为一些简单（基本）的信号之和，分解角度不同，可以分解为不同的分量。

Ø脉冲分量

Ø正交函数分量

重点：

尺度变换、平移、翻转；正交信号的能量关系

难点：

尺度变换与翻转的运算技巧

讨论、思考题、作业：

P23-24：

习题3，8

参考资料（含参考书、文献等）：

“信号分析与处理参考文献”目录

授课类型（请打√）：

理论课√讨论课□实验课□练习课□其他□

教学过程设计（请打√）：

复习□授新课√安排讨论□布置作业□

教学方式（请打√）：

讲授√讨论□示教□指导□其他□

教学资源（请打√）：

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华侨大学

信号分析与处理课程教案

授课题目（教学章、节或主题）：

第二章连续信号的分析

课时安排

授课时间

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1.掌握周期信号的傅里叶级数的分析方法；2.了解三角级数与复指数级数的关系.

教学内容（包括基本内容、重点、难点）：

第2节连续信号的频域分析

2.2.1周期信号的频谱分析

引言：

•信号时域描述虽然直观简单，但对于复杂信号难以确定信号的特征。

如：

噪声源信号分析。

•在某些场合，人们更关心信号的频率结构。

如：

•光线的颜色是由光的频率决定;音调的高低由声音的频率决定；机械噪声与各部件的固有频率有关……

1傅里叶三角级数分析

可以把周期信号分解成无穷多个正、余弦信号的加权和.

•正余弦函数组成一个完备的正交函数集

•傅立叶级数系数的求法

•周期信号的余弦形式的傅立叶级数

2傅里叶复指数级数分析

•意义：

•三角级数表示法物理意义很明确，但是运算不方便。

•三角级数展开式可以转化为复指数形式

例2-3周期矩形脉冲信号的傅里叶级数（p27）：

单边谱与双边谱

重点：

周期信号频谱的性质；频谱的定义及物理意义

难点：

采样函数的性质

讨论、思考题、作业：

P61：

习题1

参考资料（含参考书、文献等）：

“信号分析与处理参考文献”目录

授课类型（请打√）：

理论课√讨论课□实验课□练习课□其他□

教学过程设计（请打√）：

复习□授新课√安排讨论□布置作业□

教学方式（请打√）：

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教学资源（请打√）：

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授课题目（教学章、节或主题）：

第二章连续信号的分析

课时安排

授课时间

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1．掌握周期信号的频谱的特点；2.熟悉周期信号频谱的计算方法

教学内容（包括基本内容、重点、难点）：

第二节连续信号的频域分析

2.2.1周期信号的频谱分析

例2-4周期矩形脉冲信号的频谱图（p28）

例2-7周期方波信号的傅里叶级数p32

3周期信号的频谱

✧频谱的定义

例：

周期方波三角形式与指数形式频谱比较

✧三角级数谱与复指数谱的比较

✧频谱的特点

✓离散性

✓谐波性

✓收敛性

例题2-5、例题2-6

4周期信号的功率谱

✧定义

✧周期矩形脉冲信号的功率分配

5周期信号的傅里叶级数近似

重点：

周期信号的频谱特点；典型周期信号的频谱（矩形窗/正弦/余弦）

讨论、思考题、作业：

P62：

习题6

参考资料（含参考书、文献等）：

“信号分析与处理参考文献”目录

授课类型（请打√）：

理论课√讨论课□实验课□练习课□其他□

教学过程设计（请打√）：

复习□授新课√安排讨论□布置作业□

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信号分析与处理课程教案

授课题目（教学章、节或主题）：

第二章连续信号的频域分析

课时安排

授课时间

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1．掌握非周期信号频谱的求取方法；2.了解典型非奇异信号频谱的特点

教学内容（包括基本内容、重点、难点）：

第2节连续信号的频域谱分析

2.2.2非周期信号的频谱分析

非周期信号可以看作为周期是无穷大的周期信号，从这一思想出发，可以在周期信号频谱分析的基础上研究非周期信号的频谱分析。

1从傅里叶级数到傅里叶变换

✧傅里叶变换的引出

✧反变换

✧傅里叶变换对

✧傅里叶变换的表示

✧傅里叶变换的物理意义

✧傅里叶变换存在的条件

2常见非奇异信号的频谱

（1）矩形窗信号

（2）单边指数信号

（3）双边指数信号

（4）双边奇指数信号

重点：

非周期信号的傅里叶变换

难点：

矩形窗信号频谱与窗宽的关系

讨论、思考题、作业：

p64：

习题9，11

参考资料（含参考书、文献等）：

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教学资源（请打√）：

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信号分析与处理课程教案

授课题目（教学章、节或主题）：

第二章连续信号的频域分析

课时安排

授课时间

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1．熟悉信号的频谱计算方法；2.掌握傅里叶变换的性质；3了解周期信号傅里叶变换的性质

教学内容（包括基本内容、重点、难点）：

第2节连续信号的频域谱分析

2.2非周期信号的频谱分析

3奇异信号的频谱

（1）冲激信号

（2）直流信号

（3）符号函数信号

（4）阶跃信号

4周期信号的傅里叶变换

✧周期信号的傅里叶变换如何求？

✧与傅里叶级数的关系？

例2-8周期矩形脉冲序列的傅氏变换

例2-9周期单位冲激序列的傅里叶变换

2.2.3傅里叶变换的性质

傅里叶变换具有唯一性。

傅氏变换的性质揭示了信号的时域特性和频域特性之间的确定的内在联系。

讨论傅里叶变换的性质，目的在于：

•了解特性的内在联系；

•用性质求X（ω）

•线性性质、奇偶性、对偶性质

重点：

冲激信号、直流信号的频谱、傅里叶变换的性质

难点：

对偶性质

讨论、思考题、作业：

p64：

习题15

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授课题目（教学章、节或主题）：

第二章连续信号的频域分析

第2节连续信号的频域谱分析

课时安排

授课时间

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1．熟悉周期信号傅里叶变换的性质，熟练应用

教学内容（包括基本内容、重点、难点）：

第2节连续信号的频域谱分析

2.2.3傅里叶变换的性质

✧尺度变换性质

证明、意义、例题

✧时移性质

定义、例题

✧频移特性

性质、证明、说明、应用：

例2-12已知矩形调幅信号，求其频谱。

✧微分性质

性质、例2-13求三角函数的频谱密度函数

✧时域积分性质

性质、例2-14

✧帕斯瓦尔定理

定义、特点、证明

✧卷积定理

时域卷积定理

频域卷积定理

重点：

傅里叶变换的性质

✧难点：

傅里叶变换的微分性质、卷积定理

✧讨论、思考题、作业：

卷积定理，帕斯瓦尔定理的意义？

参考资料（含参考书、文献等）：

“信号分析与处理参考文献”目录

授课类型（请打√）：

理论课√讨论课□实验课□练习课□其他□

教学过程设计（请打√）：

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教学方式（请打√）：

讲授√讨论□示教□指导□其他□

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信号分析与处理课程教案

授课题目（教学章、节或主题）：

第二章信号的相关分析

第4节信号的相关分析

课时安排

授课时间

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

1．掌握相关系数、相关函数的性质；2.了解相关系数相关函数的物理意义

教学内容（包括基本内容、重点、难点）：

第4节信号的相关分析

2.4.1相关系数及其性质

（1）计算

（2）性质

例2-27求两个信号的相关系数。

例2-28求两个功率信号的相关系数。

2.4.2相关函数及其性质

（1）意义：

互相关函数是彼此有位移的两个信号之间相似或相依程度的度量

✧确定信号是否存在

✧测量信号到达的时间以及彼此的距离

（2）计算：

✧互相关函数

✧自相关函数

例题2-30求信号的自相关函数

2.4.3相关定理

✧相关函数与卷积定理的关系

相关函数可以用卷积分计算，只需先将一个信号翻转。

✧相关定理

表明一个信号的自相关函数和该信号的自能量密度谱互为傅里叶变换对。