课程教学体系
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 92

课程教学体系 PowerPoint PPT Presentation


  • 105 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

课程教学体系. 解析课程知识架构,明确课程教学内涵. 变换域分析. 系统分析. 三大 变换. 时域分析. 信号分析. 信号表示 系统描述. 系统响应?三大变换?. y ( t )= x ( t )* h ( t ). y[ k ]= x [ k ]* h [ k ]. 时域抽样定理. 频域抽样定理. Fourier 变换. Laplace 变换、 Z 变换. 课程教学体系. 信号分析. 系统分析. 连续分析. 离散分析. 时域分析. 变换域分析. 课程教学体系. 时域表示:信号表示为冲激信号的线性组合. 连续信号.

Download Presentation

课程教学体系

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


4008767

课程教学体系

解析课程知识架构,明确课程教学内涵

变换域分析

系统分析

三大

变换

时域分析

信号分析

信号表示 系统描述

系统响应?三大变换?


4008767

y(t)=x(t)*h(t)

y[k]=x[k]*h[k]

时域抽样定理

频域抽样定理

Fourier变换

Laplace变换、Z变换

课程教学体系

信号分析

系统分析

连续分析

离散分析

时域分析

变换域分析


4008767

课程教学体系

时域表示:信号表示为冲激信号的线性组合

连续信号

频域表示:信号表示为正弦信号的线性组合(CFS,CTFT)

信号分析

S域表示:信号表示为复指数的线性组合(单边、双边)

抽样

时域表示:信号表示为脉冲序列的线性组合

离散信号

频域表示:信号表示为正弦序列的线性组合(DFS,DTFT)

信号与系统

Z域表示:信号表示为复指数的线性组合(单边、双边)

N 阶微分方程: h(t)y(t)=x(t)*h(t)

时域描述:

系统频响特性:H(jw) Y(jw)=X(jw)H(jw)

频域描述:

连续系统

系统函数: H(s)Y(s)=X(s) H(s)

S域描述:

系统分析

y[k]=x[k]*h[k]

N 阶差分方程: h[k]

时域描述:

离散系统

系统频响特性:H(ejW)

频域描述:

Y(ejW )=X(ejW )H(ejW )

Z域描述:

系统函数: H(z)Y(z)=X(z)H(z)


4008767

关于课程重点与难点的一些思考

  • 为何介绍基本信号与基本运算?

  • 如何诠释信号的卷积与卷积和?

  • 可否略去经典方法时域求解系统响应?

  • 为何要引入信号与系统的频域分析?

  • 整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

  • 如何介绍三大变换及其性质?

  • 抽样定理如何引入与论证?

  • 为何引入系统的复频域分析?

  • 如何有效开展信号与系统实验?

  • 如何结合学科专业渗透案例教学?


4008767

关于课程重点与难点的一些思考

  • 为何介绍基本信号与基本运算?

  • 如何诠释信号的卷积与卷积和?

  • 可否略去经典方法时域求解系统响应?

  • 为何要引入信号与系统的频域分析?

  • 整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

  • 如何介绍三大变换及其性质?

  • 抽样定理如何引入与论证?

  • 为何引入系统的复频域分析?

  • 如何有效开展信号与系统实验?

  • 如何结合学科专业渗透案例教学?


4008767

为何介绍基本信号与基本运算?

信号的时域分析主要涉及三个方面的内容:

●基本信号 ●基本运算 ●基本分解

  • 连续普通信号

  • 直流信号

  • 正弦信号

  • 指数类信号

  • 抽样信号

  • 连续奇异信号

  • 阶跃信号

  • 冲激信号

  • 斜坡信号

  • 冲激偶信号

◎离散序列

脉冲序列

阶跃序列

指数序列

正弦序列

矩形序列


4008767

为何介绍基本信号与基本运算?

信号的时域分析主要涉及三个方面的内容:

●基本信号 ●基本运算 ●基本分解

  • 信号扩展与压缩

  • 信号翻转

  • 信号时移

  • 信号相加

  • 信号相乘

  • 信号微分

  • 信号积分

  • 序列内插与抽取

  • 序列翻转

  • 序列位移

  • 序列相加

  • 序列相乘

  • 序列差分

  • 序列求和


4008767

为何介绍基本信号与基本运算?

信号的时域分析主要涉及三个方面的内容:

●基本信号 ●基本运算 ●基本分解

  • 信号分解为直流分量与交流分量

  • 信号分解为奇分量与偶分量

  • 信号分解为实部分量与虚部分量

  • 连续信号分解为冲激信号的线性组合

  • 离散序列分解为脉冲序列的线性组合

  • 信号分解为正交信号集


4008767

为何介绍基本信号与基本运算?

通过基本信号与基本运算,可以实现复杂信号的表示,从而将对复杂信号的分析转化为对基本信号的分析,这是信号分析与处理的基本思想。

基本信号与基本运算也是信号频域分析与复频域分析的基本载体,帮助我们直观清晰地理解信号时域与变换域之间对应关系及其特性。


4008767

为何介绍基本信号与基本运算?

  • 基本信号

    侧重其定义、特性、以及相互关系的描述;

    注重连续信号与离散信号之间的区别与联系

  • 基本运算

    侧重其数学概念和物理概念的描述;

    注重连续与离散之间的对应关系及其差异性

  • 基本分解

    展现了信号可以不同的分量线性表示;

    信号可以表示为d信号是时域分析的要点


4008767

为何介绍基本信号与基本运算?


4008767

为何介绍基本信号与基本运算?


4008767

为何介绍基本信号与基本运算?


4008767

为何介绍基本信号与基本运算?

时域信号表示为d信号为LTI系统的时域分析奠定了理论基础。


4008767

关于课程重点与难点的一些思考

  • 为何介绍基本信号与基本运算?

  • 如何诠释信号的卷积与卷积和?

  • 可否略去经典方法时域求解系统响应?

  • 为何要引入信号与系统的频域分析?

  • 整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

  • 如何介绍三大变换及其性质?

  • 抽样定理如何引入与论证?

  • 为何引入系统的复频域分析?

  • 如何有效开展信号与系统实验?

  • 如何结合学科专业渗透案例教学?


4008767

如何诠释信号的卷积与卷积和?

卷积(和)不能停留在信号基本运算本身层面,卷积揭示了信号通过LTI系统的作用机理,其将信号和系统在时域统一起来。


4008767

如何诠释信号的卷积与卷积和?

卷积的理论基础是信号时域表示为d信号,从而将任意信号作用于LTI系统的分析,归结为d信号作用于LTI系统的分析,进而引入了系统的时域特性。


4008767

如何诠释信号的卷积与卷积和?

卷积具有诸多性质(如交换律、分配律、结合律等),其具有等效的物理模型与概念。

卷积计算的某些特性可以用来分析LTI系统的特性。如卷积计算时,起点等于起点之和,终点等于终点之和,可以用来分析LTI系统的因果性。

(1) 交换律x1(t) *x2(t) = x2(t) * x1(t)

(2) 分配律[ x1(t) + x2(t) ] * x3(t) = x1(t) * x3(t) + x2(t) * x3(t)

(3) 结合律[ x1(t) * x2(t) ] * x3(t) = x1(t) *[ x2(t) * x3(t) ]


4008767

如何诠释信号的卷积与卷积和?

卷积计算主要有解析法和图形法,工程实际中常采用数值计算近似方法。通过卷积计算,加深信号与系统相互作用的理解,而不是为计算而计算。


4008767

关于课程重点与难点的一些思考

  • 为何介绍基本信号与基本运算?

  • 如何诠释信号的卷积与卷积和?

  • 可否略去经典方法时域求解系统响应?

  • 为何要引入信号与系统的频域分析?

  • 整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

  • 如何介绍三大变换及其性质?

  • 抽样定理如何引入与论证?

  • 为何引入系统的复频域分析?

  • 如何有效开展信号与系统实验?

  • 如何结合学科专业渗透案例教学?


4008767

可否略去经典方法时域求解系统响应?

经典方法时域求解系统响应是一种纯数学方法,物理概念不够清晰,只适合于微分或差分方程中激励项比较简单的情况,求解过程比较复杂。借此可以引入特征根和齐次解的概念,为系统的零输入响应做好铺垫。

讲解经典方法时,淡化其细节,作为衬托比较而存在。目的是突出基于信号表示与LTI系统特性的卷积方法,其数学概念和物理概念更加清晰。


4008767

  • 齐次解yh(t)的形式

(1) 特征根是不等实根s1, s2, , sn

(2) 特征根是等实根s1=s2==sn =s

(3) 特征根是成对共轭复根

可否略去经典方法时域求解系统响应?


4008767

可否略去经典方法时域求解系统响应?

  • 若微分方程右边激励项较复杂,则难以处理

  • 若激励信号发生变化,则需全部重新求解

  • 初始条件与系统初始状态关系复杂

  • 系统响应的物理概念不清晰


4008767

关于课程重点与难点的一些思考

  • 为何介绍基本信号与基本运算?

  • 如何诠释信号的卷积与卷积和?

  • 可否略去经典方法时域求解系统响应?

  • 为何要引入信号与系统的频域分析?

  • 整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

  • 如何介绍三大变换及其性质?

  • 抽样定理如何引入与论证?

  • 为何引入系统的复频域分析?

  • 如何有效开展信号与系统实验?

  • 如何结合学科专业渗透案例教学?


4008767

为何要引入信号与系统的频域分析?

有人说,信号与系统的频域分析,可以将卷积运算转化为乘积运算,简化系统响应的求解。 ?


4008767

为何要引入信号与系统的频域分析?

信号频域分析的理论基础是将信号表示为正弦类(虚指数)信号,其提供了一种全新的信号分析与处理的视角,具有诸多的优越性。


4008767

为何要引入信号与系统的频域分析?


4008767

为何要引入信号与系统的频域分析?


4008767

为何要引入信号与系统的频域分析?


4008767

为何要引入信号与系统的频域分析?

原信号的时域波形

原信号的频谱


4008767

为何要引入信号与系统的频域分析?

含噪信号的时域波形

含噪信号的频谱


4008767

为何要引入信号与系统的频域分析?

滤波器的幅度响应

滤波后信号的频谱

滤波后信号的波形


4008767

为何要引入信号与系统的频域分析?

时间/秒

男生信号时域波形

时间/秒

女生信号时域波形


4008767

为何要引入信号与系统的频域分析?

频率/Hz

男生信号幅度频谱

频率/Hz

女生信号幅度频谱


4008767

为何要引入信号与系统的频域分析?

标准图像Lena


4008767

为何要引入信号与系统的频域分析?

幅度不变相位置零所恢复的图象

幅度为常数相位不变所恢复的图象


4008767

为何要引入信号与系统的频域分析?

电话拨号中的双音多频信号(DTMF)


4008767

为何要引入信号与系统的频域分析?

键 ’1’ 的波形

键 ’1’ 的频谱

键 ’2’ 的波形

键 ’2’ 的频谱

DTMF 信号的时域波形和频谱


4008767

为何要引入信号与系统的频域分析?


4008767

关于课程重点与难点的一些思考

  • 为何介绍基本信号与基本运算?

  • 如何诠释信号的卷积与卷积和?

  • 可否略去经典方法时域求解系统响应?

  • 为何要引入信号与系统的频域分析?

  • 整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

  • 如何介绍三大变换及其性质?

  • 抽样定理如何引入与论证?

  • 为何引入系统的复频域分析?

  • 如何有效开展信号与系统实验?

  • 如何结合学科专业渗透案例教学?


4008767

整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

1. 连续时间信号(周期为T0)

2. 连续时间非周期信号

3. 离散非周期信号

4. 离散周期信号(周期为N)


4008767

整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

优点:从信号表示的角度引入四种信号的Fourier变换,建立信号Fourier分析的整体概念,有利于比较相互之间的异同点。

连续周期信号

离散非周期频谱

连续非周期信号

连续非周期频谱

离散非周期信号

连续周期频谱

离散周期信号

离散周期频谱

缺点:难以同时接受四种信号频谱?容易造成混淆?


4008767

CTFT

CFS

DTFT

DFS

整体介绍四种信号的频谱有何利弊?


4008767

整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

通过基本信号的Fourier变换,展现信号时域与频域之间的对应关系,形成感性认知。


4008767

整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

Fourier变换的性质不是用来简化信号频谱的计算,而是建立了信号时域与频域之间的内在联系,反映了信号Fourier变换的物理概念和工程概念。

1. 线性特性

2. 共轭对称特性

3. 对称互易特性

4. 展缩特性

5. 时移特性

6. 频移特性

7. 时域卷积特性

8. 频域卷积特性

9. 时域微分特性

10. 积分特性

11. 频域微分特性

12. 能量定理


4008767

整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

Fourier变换的某些性质需要谨慎使用。

利用时域微分特性,可得


4008767

整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

信号的时域微分,使信号中的直流分量丢失,无法通过微分的逆运算(积分运算)唯一返回原信号。


4008767

整体介绍四种信号的频谱有何利弊?


4008767

关于课程重点与难点的一些思考

  • 为何介绍基本信号与基本运算?

  • 如何诠释信号的卷积与卷积和?

  • 可否略去经典方法时域求解系统响应?

  • 为何要引入信号与系统的频域分析?

  • 整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

  • 如何介绍三大变换及其性质?

  • 抽样定理如何引入与论证?

  • 为何引入系统的复频域分析?

  • 如何有效开展信号与系统实验?

  • 如何结合学科专业渗透案例教学?


4008767

如何介绍三大变换及其性质?

1. 连续信号的Fourier变换

2. 连续信号的Laplace变换

3. 离散信号的Z变换


4008767

如何介绍三大变换及其性质?

从信号表示的角度介绍信号三大变换,其本质就是将信号表示为不同的基信号,从而建立了时域与(复)频域之间一一对应的映射关系,为信号分析和系统描述提供更为有效的途径。

三大变换的性质揭示了信号的时域与(复)频域之间的内在联系,而不仅是便于三大变换的运算。应淡化其计算技巧,突出其概念。


4008767

关于课程重点与难点的一些思考

  • 为何介绍基本信号与基本运算?

  • 如何诠释信号的卷积与卷积和?

  • 可否略去经典方法时域求解系统响应?

  • 为何要引入信号与系统的频域分析?

  • 整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

  • 如何介绍三大变换及其性质?

  • 抽样定理如何引入与论证?

  • 为何引入系统的复频域分析?

  • 如何有效开展信号与系统实验?

  • 如何结合学科专业渗透案例教学?


4008767

抽样定理如何引入与论证?

从问题提出、问题分析、问题解决的角度引入信号抽样,基于信号时域分析和频域分析,以全新的方式揭示了信号时域抽样定理的内涵。

  • 什么是信号抽样?

  • 为什么进行抽样?

  • 抽样定理的理论推导

  • 抽样定理内容及其应用


4008767

抽样定理如何引入与论证?

传统模型

新模型


4008767

抽样定理如何引入与论证?

?

核心:信号时域的离散化导致其频域的周期化


4008767

抽样定理如何引入与论证?


4008767

抽样定理如何引入与论证?

复信号与窄带高频信号的抽样同样可以有效解决。


4008767

关于课程重点与难点的一些思考

  • 为何介绍基本信号与基本运算?

  • 如何诠释信号的卷积与卷积和?

  • 可否略去经典方法时域求解系统响应?

  • 为何要引入信号与系统的频域分析?

  • 整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

  • 如何介绍三大变换及其性质?

  • 抽样定理如何引入与论证?

  • 为何引入系统的复频域分析?

  • 如何有效开展信号与系统实验?

  • 如何结合学科专业渗透案例教学?


4008767

为何引入系统的复频域分析?


4008767

为何引入系统的复频域分析?

系统的复频域分析可以更全面地描述系统的特性,弥补了系统时域与频域描述的不足。

系统的时域特性 h(t)

系统的频域特性 H(jw)

系统函数

H(s)

系统的稳定性

系统的模拟

系统的设计


4008767

关于课程重点与难点的一些思考

  • 为何介绍基本信号与基本运算?

  • 如何诠释信号的卷积与卷积和?

  • 可否略去经典方法时域求解系统响应?

  • 为何要引入信号与系统的频域分析?

  • 整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

  • 如何介绍三大变换及其性质?

  • 抽样定理如何引入与论证?

  • 为何引入系统的复频域分析?

  • 如何有效开展信号与系统实验?

  • 如何结合学科专业渗透案例教学?


4008767

如何有效开展信号与系统实验?

  • 信号与系统课程中存在许多难以理解的原理与概念,实验教学可以帮助学生加深理解,同时可以有助于学生利用所学理论和方法解决实际问题,增强学生实践能力和创新意识。

  • 理论教学与实验教学相铺相成

  • 必选实验与自主选题有机结合

  • 仿真实验与硬件实验灵活运用

通过研究性教学,提高学生应用知识能力和研究性学习能力。


4008767

如何有效开展信号与系统实验?

  • 为了提高实验教学效果,提出“三个转变”的实验教学思想,形成以学生为中心的实验教学模式,期待学生在实践过程中“遭遇”问题,突出学生探索精神和创新意识的培养。

  • 转变实验辅导解答为实验引导启发

  • 转变面向实验结果为面向实验过程

  • 转变实验单一模式为实验多元模式


4008767

如何有效开展信号与系统实验?

在实践教学考核评价中,根据学生的实验过程、实验报告、实验结果、面试答辩等,凸现注重过程的实验教学模式、鼓励探索的实验教学评价体系 。

  • 实验结果正确、实验过程分析全面:成绩为优

  • 实验结果不全、实验过程分析全面:成绩为良

  • 实验结果正确、实验过程分析不全:成绩为中

  • 实验结果不全、实验过程分析不全:成绩为差


4008767

获取新的知识

应用所学知识

良好的认知能力有效的知识体系

提高实践能力

培养创新意识

如何有效开展信号与系统实验?

知行相成

实验教学

理论教学


4008767

如何有效开展信号与系统实验?

  • 仿真实验主要侧重分析和解决问题的原理及方法

  • DSP技术实验侧重仿真分析基础上的硬件实现

  • 以实验内容为载体,掌握DSP系统资源的开发利用

  • 淡化DSP芯片的底层细节,突出DSP的工作机理

  • 实验内容面向工程实际,激发学习兴趣


4008767

回声估计与消除

如何有效开展信号与系统实验?


4008767

如何有效开展信号与系统实验?

CCS的应用

定时器的开发

D/A的开发利用

A/D、D/A的利用

A/D、D/A、DMA、内部函数的利用

A/D、D/A、DMA、内部函数、内存管理的综合利用


4008767

如何有效开展信号与系统实验?

实验教学内容面向工程实际,激发学生实验兴趣。

1. 基于DSP的语音变声系统

2. 轨道交通运行控制及联锁系统

3. 自动跟踪追光太阳能系统

4. 智能跟踪机器人

5. 基于无线传感网络的自助式无线点餐系统

6. 基于DSP的轨道信号频谱分析仪

7. 数字家园空气质量监测系统

8. 轨道交通信号检测与显示系统

9. 数字家园安全控制系统


4008767

关于课程重点与难点的一些思考

  • 为何介绍基本信号与基本运算?

  • 如何诠释信号的卷积与卷积和?

  • 可否略去经典方法时域求解系统响应?

  • 为何要引入信号与系统的频域分析?

  • 整体介绍四种信号的频谱有何利弊?

  • 如何介绍三大变换及其性质?

  • 抽样定理如何引入与论证?

  • 为何引入系统的复频域分析?

  • 如何有效开展信号与系统实验?

  • 如何结合学科专业渗透案例教学?


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

信号与系统课程是一门电子信息类专业基础课程,许多学科领域的案例都蕴含了信号与系统课程中的理论与方法。

结合学科和专业特点,通过案例教学来展现课程内容,教学过程可以更加生动具体而言之有物,可以激发学生的学习兴趣,引导学生理论联系实际的学风。


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在数字集群信道机中的应用

  • 信号处理在主体机车信号识别中的应用

  • 信号处理在音频轨道电路抗干扰中的应用

  • 信号处理在电机励磁系统分析中的应用


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在数字集群信道机中的应用

信道机的体系结构


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在数字集群信道机中的应用


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在主体机车信号识别中的应用

160km/h以上的列车已不能靠司机瞭望地面信号方式保证安全运行,必须以车载信号作为主体信号来控制列车。


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在主体机车信号识别中的应用

“双套热备冗余”的系统结构


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在主体机车信号识别中的应用

多制式列车控制信号的频谱


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在主体机车信号识别中的应用


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在主体机车信号识别中的应用

信号处理器

信号传感器

机车信号

JT1-CZ2000型机车信号车载系统。


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在音频轨道电路抗干扰中的应用

18信息移频轨道电路结构(有绝缘)


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在音频轨道电路抗干扰中的应用


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在音频轨道电路抗干扰中的应用


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在音频轨道电路抗干扰中的应用


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在音频轨道电路抗干扰中的应用


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在音频轨道电路抗干扰中的应用

工频牵引电流干扰主要分布在其奇次谐波上,故选择频偏55Hz,让FSK信号的有效边频分布在较弱的偶次谐波附近。


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在音频轨道电路抗干扰中的应用

工频牵引电流干扰主要分布在其奇次谐波上,故选择频偏55Hz,让FSK信号的有效边频分布在较弱的偶次谐波附近。


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在电机励磁系统分析中的应用

励磁系统FV模型


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在电机励磁系统分析中的应用

励磁系统FQ模型


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在电机励磁系统分析中的应用

励磁系统FV模

仿真分


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?

  • 信号处理在电机励磁系统分析中的应用

励磁系统FQ模

仿真分


4008767

如何结合学科专业渗透案例教学?


4008767

谢 谢!

陇东学院


  • Login