课程介绍
《信号分析与系统》课程在机械与精密仪器工程学院开设，受众于精密仪器工程系的“测控技术与仪器”专业和“光电信息科学与工程”专业。“测控技术与仪器”专业是我校历史悠久的专业之一，较早称为“精密仪器”专业，根据专业发展的需要，在1994年首次开设了《信号分析与系统》这门课程，现在已经成为该专业的一门主要专业基础课，并确立为专业主干课。2001年，精仪系成功申办了新专业“光信息科学与技术”（现更名为“光电信息科学与工程”专业），《信号分析与系统》与光信息领域许多理论及技术密切相关，是这个专业的主要理论基础课，因而，为培养光电信息科学与工程专业人才、适应光电信息领域的需要和完善专业课程体系的需要，在“光电信息科学与工程”专业也设置了《信号分析与系统》课程。
该课程体系严密，系统性强，课程内容紧扣工程应用，既保证理论内容的完整和严密性，又不拘泥于烦琐和枯燥的理论推导，根据授课学生的特点，通过电系统的分析，向学生传授有关知识，符合学生的认知和学习规律，教学效果卓著。
课程大纲
绪论：
介绍该课程的总体框架，信号课程的核心思想和基本内容。阐述课程的“复杂问题的简单化”思想和以时域，频域和复频域三个角度分析信号与系统，全面揭示其本质特征的方法，以及既有联系，又有区别的连续信号与系统分析和离散信号与系统分析的课程体系。
第一章、信号与系统基础
阐述信号与系统的基本概念、基本运算和基本特性；包括信号与系统的定义及相互关系、信号的基本分解方法、系统的分类等内容。
第二章、连续时间系统时域分析
连续时间系统的时域分析是指信号与系统的整个分析过程都在连续时间域进行，其所涉及的信号和函数的自变量均为时间t。 连续时间系统的时域分析的主要内容包括：通过微分方程的求解获得系统的响应、通过卷积的求解获得系统的响应。 在连续时间系统响应的微分方程求解方法中，可根据引起系统响应的来源不同，将系统响应分为自由响应与强迫响应之和、零输入响应与零输入响应之和，或者根据系统响应中各部分持续时间的不同，将系统的响应分为瞬态响应与稳态响应之和，这种通过微分方程求解响应的方法称之为经典的系统响应求解方法。 求解系统响应的另外一个重要方式是卷积的方法，这个方法体现了本课程的“把复杂问题简单化、把复杂系统的响应归结为最基本信号响应”这一重要思想。即：对于任意一个信号，我们可以把其分解成无穷多个加权、平移后δ(t)信号的叠加，而如果线性时不变系统对最基本δ(t) 信号的响应h(t)已知的情况下，那么，该系统的零状态响应就等输入信号（也就是激励）与系统的单位冲击响应h(t)做卷积。 卷积方法求解系统的响应是本章的重点，需要对图示法求解卷积的步骤，积分变量、参变量有明确的认识。
第三章、傅里叶变换
连续时间系统的频域分析是指信号与系统的整个分析过程都在频域进行，本章将以正弦信号和虚指数信号ejωt为基本信号，将任意输入的信号分解为一系列不同频率的正弦信号或虚指数信号之和。由于所分析的信号及系统的自变量是频率变量，故称为频域分析。频域分析方法较之于时间域分析方法，有许多突出的优点，是分析、设计通信与控制系统的重要工具。 本章的学习中，我们首先基于正弦信号的正交性，通过傅里叶级数展开，将周期信号分解成一系列正弦波的叠加；通过典型信号的傅立叶级数展开，初步掌握傅立叶分析方法，并建立其频谱的概念；当将周期信号的周期扩展多无穷大时，周期信号变成了非周期信号，由此可推导出傅里叶变换，得到非周期信号时域与频域的转换关系；通过典型非周期信号的傅立叶变换，冲激函数与阶跃函数的傅立叶变换及傅立叶变换基本性质，可以得到信号在时、频移运算时的对应关系；基于傅立叶变换的频移特性及卷积特性，推导出的抽样定理——这一现代无线通信及数字通信技术的基础理论，并用这些理论解释、分析、设计信号与系统。
第四章、拉普拉斯变换，连续时间系统的S域分析
本章介绍了拉普拉斯变换及连续时间系统的复频域分析。首先由不满足绝对可积条件的信号的傅里叶变换问题引出拉普拉斯变换的概念，介绍了拉氏变换的性质。由系统微分方程引出系统函数的概念，通过系统函数零极点分布研究对系统性能的影响。介绍了系统稳定性的概念以及零极点如何影响系统稳定性。介绍了系统频响特性，系统函数如何决定系统频响特性。
第五章、离散时间系统的时域分析
本章讨论离散信号与系统的时域分析。内容包括：典型离散信号及其特点，卷积和的定义及计算，差分方程的时域求解。
第六章、离散信号的频域分析
本章讨论离散信号的频域分析。内容包括：离散周期信号的傅里叶级数（DFS），离散非周期信号的离散时间傅里叶变换（DTFT）及性质，以及离散傅里叶变换（DFT）的定义与性质，快速傅里叶变换（FFT）算法的基本原理与应用。
第七章、Z变换、离散时间系统的Z域分析
本章讨论Z变换及逆变换的定义、性质、应用。内容包括：典型离散信号的Z变换，Z的逆变换的几种求法，离散系统函数的定义及作用，差分方程的Z域求解等内容。
学习目标
《信号分析与系统》课程是测控技术与仪器、光电信息科学与工程等专业的一门专业课，该课程侧重于理论分析及理论基础建立的专业课，主要讲授信号与系统理论的基本概念和基本分析方法，揭示信号与系统的本质特征。旨在达到这样的教学目标：初步认识如何建立信号与系统的数学模型，经适当的数学解析分析求解，对所得的结果给予物理解释，赋予物理意义。从另一个角度讲，就是深刻理解“分解合成”的基本思想和“以不同角度观察问题、分析问题并解决问题”的基本方法，亦称作“使复杂问题简单化”的思想和“全面观察问题”的方法，在这样的宏观目标下，使学生掌握连续信号与系统及离散信号与系统在三种“域”内的分析理论及方法，培养学生综合运用课程知识的能力，加深学生对课程知识的理解和掌握，初步建立依据所学理论，设计相应系统并分析工程信号的能力。
通过对本课程的学习，在“分解与合成、线性系统”的理论下，在“使复杂问题简单化”的方法指导下，使学生对学科专业中的信息的发生、拾取、传输、处理变换、存储、显示等环节有一个系统的、全面的认识；同时，努力使学生在学习的过程中，跳出课程本身，从方法论、认识论的角度及高度，审视本课程、体会本课程。
学习要求
《信号分析与系统》课程是测控技术与仪器、光电信息科学与工程等专业的一门重要的专业课，是测控技术与仪器专业必修的专业核心课。
本课程在于研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法，初步认识如何描述信号和如何分析系统；通过建立系统的数学模型，并经过适当的数学求解，对信号作用于系统所产生的结果给予物理解释，赋予物理意义，进而实现认识信号与系统的本质特征并使信号及系统服务于社会的各个领域的目的；本课程旨在使学生掌握信号分析与系统的基础理论和基本方法，包括连续域和离散域的时域、频域、复频域（Z域）分析方法及理论，使学生理解各种基本变换的作用和意义，掌握分解合成的基本思想，建立系统分析的基本观点，锻炼提高学生利用信号处理的理论分析问题和解决问题的能力。
考核标准
学习进度15%+学习习惯25%+学生互动10%+章测试10%+见面课0%+期末考试40%=100%
教材教参
《信号与系统》第三版，高等教育出版社，郑君里、应启珩、杨为理编。
