I.考查目标
1. 掌握信号与系统分析基础,包括信号的描述、分类、运算、特征,信号三大变换(傅里叶变换、拉普拉斯变换、z变换)的概念、基本性质、运算方法及相互关系。
2. 具有分析电子信息领域实际工程问题的能力,结合必要的数学知识,将工程问题转换为数学模型进行分析,求解线性时不变系统的各类响应,并获得有效结论。
3. 具有分析、设计线性时不变系统的框图、流图及复杂结构等的能力。
II.考试形式和试卷结构
一、 试卷满分及考试时间
本试卷满分为150分,考试时间为180分钟。
二、 答题方式
答题方式为闭卷、笔试。
三、 试卷题型结构
1. 单项选择题,每小题3分,共30分;
2. 填空题,每小题3分,共15分;
3. 简答题,每小题5分,共15分;
4. 计算题,共90分;
III.考查内容
(一) 信号与系统的基本概念
信号和系统的基本概念,信号的分类和基本运算,奇异信号的定义和基本性质,系统的方程、框图的表示方法,系统的性质及判定。
考试要求:
1. 了解连续信号与离散信号的定义、表示式和波形。
2. 掌握信号的基本运算,理解奇异函数及其性质。
3. 了解信号的分类和系统的分类。
4. 掌握系统的方程和框图描述方法,系统的线性/非线性、时不变/时变、因果/非因果等性质判断。
(二) 连续系统的时域分析
主要考核连续系统的时域分析分析方法,包括利用微分方程和卷积积分两种方法,零输入响应、零状态响应和全响应、固有响应与强迫响应、稳态响应与暂态响应。
考试要求:
1. 掌握连续系统的零输入响应、零状态响应和全响应的求解。
2. 掌握连续系统的冲激响应和阶跃响应的求解。
3. 理解卷积积分及其主要性质。
4. 掌握利用卷积积分求解连续系统时域响应。
5. 理解连续系统固有响应与强迫响应、稳态响应与暂态响应的概念。
(三) 离散系统的时域分析
主要考核离散系统的时域分析分析方法,包括利用差分方程、卷积和两种方法,离散系统的零输入响应、零状态响应和全响应、固有响应与强迫响应、稳态响应与暂态响应。
考试要求:
1. 掌握离散系统的零输入响应、零状态响应和全响应的求解。
2. 掌握离散系统的单位序列响应和单位阶跃响应的求解。
3. 理解卷积和及其主要性质。
4. 掌握利用卷积和求解离散系统时域响应。
5. 理解离散系统固有响应与强迫响应、稳态响应与暂态响应的概念。
(四) 连续系统的频域分析
主要考核连续信号的频域分析,包括周期信号的傅立叶级数展开、傅立叶变换和非周期信号的傅立叶变换,信号的频谱图,傅立叶变换的性质,连续系统的频域分析方法,采样定理,离散序列的DFS、DTFT、DFT。
考试要求:
1. 掌握周期信号的三角函数形式和复指数形式的傅里叶级数展开。
2. 理解周期信号的频谱及其特点,周期信号的功率。
3. 掌握傅里叶变换与逆变换,基本信号的傅立叶变换和傅里叶变换的性质,周期函数的傅里叶变换。
4. 理解信号的频谱、频带宽度的概念,周期脉冲信号的周期和脉宽对时域、频域特性的影响。
5. 掌握系统响应的频域分析法。
6. 掌握线性系统无失真传输和滤波。
7. 掌握取样定理,奈奎斯特取样频率和取样间隔。
8. 掌握依据概念求解离散序列的 DFS、DTFT、DFT。
(五) 连续系统的复频域分析
主要考核拉普拉斯变换的概念和性质、拉普拉斯逆变换的求法和连续系统的复频域分析方法。
考试要求:
1. 了解拉普拉斯变换及其收敛域。
2. 掌握单边拉普拉斯变换的主要性质和拉普拉斯逆变换求解。
3. 掌握系统的复频域分析,系统的s域框图,电路的s域模型。
4. 理解系统函数与特征方程、时域分析、频域分析与复频域分析的关系。
(六) 离散系统的z域分析
主要考核z变换的概念和性质、z逆变换的求法和离散系统的z域分析方法。
考试要求:
1. 了解z变换及其收敛域。
2. 掌握z变换的主要性质,z变换和逆z变换的求解。
3. 掌握离散系统的z域分析,系统的z域框图。
4. 掌握离散系统频率响应和稳态响应求解。
(七) 系统函数
主要考核连续和离散系统的零极点分布与系统响应之间的关系,系统的因果性、稳定性与系统收敛域、极点位置之间的关系。系统的信号流图和系统模拟实现方法。
考试要求:
1. 了解连续系统、离散系统的系统函数。
2. 理解系统函数的零、极点分布与时域响应之间的定性关系。
3. 掌握信号流图分析方法和梅森公式。
4. 掌握连续和离散系统的直接实现、级联实现和并联实现。
(八) 系统的状态变量分析
主要考核系统的状态空间法,要求能选择合适的状态变量,建立系统的状态方程。
考试要求:
1. 了解状态变量,状态方程与输出方程的概念。
2. 掌握选择状态变量建立连续系统和离散系统的状态方程。
3. 掌握由状态方程建立系统信号流图或框图的方法。
IV.参考书目
1. 吴大正,杨林耀,张永瑞 等编,《信号与线性系统分析(第5版)》,高等教育出版社,2019.03
2. Alan V. Oppenheim(艾伦 V.奥本海姆),Alan S. Willsky(艾伦 S.威尔斯基),S. Hamid Nawab(S.哈米得 纳瓦卜)著,《信号与系统(第二版)》,电子工业出版社,2020.08