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中国科学院大学2025年考研大纲:859信号与系统

网络 655 2024-12-31 13:51:05

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中国科学院大学硕士研究生入学考试

《信号与系统》考试大纲

一、基本要求及适用范围

本《信号与系统》考试大纲适用于中国科学院大学通信与信息系统、信号与信息处 理以及相关专业的硕士研究生入学考试。信号与系统是电子、通信、控制科学与工程等 许多学科专业的基础理论课程,它主要研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方 法,认识如何建立信号与系统的数学模型,通过时间域与变换域的数学分析对系统本身 性能和系统输出信号进行求解与分析,并对所得结果赋予物理解释、物理意义。要求考 生熟练掌握以上基本概念与基本运算,并能加以灵活运用。

二、考试形式及试卷结构

考试采取闭卷笔试形式,考试时间 180 分钟,总分 150 分。 试题采用填空、选择、判断对错及计算等形式。

三、考试内容

(一)概论

1. 信号的描述、分类及典型示例;

2. 信号的运算;

3. 系统的模型与分类;

4. 系统分析方法。

(二)连续时间系统的时域分析

1. 微分方程的建立与求解;

2. 零输入响应与零状态响应的定义和求解;

3. 冲激响应与阶跃响应;

4. 卷积的定义、性质、计算等。

(三)傅里叶变换

1. 周期信号的傅里叶级数和典型周期信号频谱;

2. 傅里叶变换及典型非周期信号的频谱密度函数;

3. 傅里叶变换的性质与运算;

4. 周期信号的傅里叶变换;

5. 抽样定理、抽样信号的傅里叶变换;

6. 连续时间系统的傅里叶分析应用。

(四)拉普拉斯变换

1. 拉普拉斯变换及逆变换;

2. 拉普拉斯变换的性质与运算;

3. 线性系统拉普拉斯变换求解;

4. 系统函数与冲激响应;

5. 周期信号与抽样信号的拉普拉斯变换;

6. S 域分析、系统的零极点分析、频率响应、系统性能判断;

7. 双边拉氏变换;

8. 拉氏变换与傅氏变换的关系。

(五)信号的矢量空间分析

1. 信号的正交分解;

2. 帕塞瓦尔定理、能量信号与功率信号、能量谱与功率谱;

3. 相关系数与相关函数、相关与卷积比较、相关定理、维纳-欣钦定理;

4. 匹配滤波器。

(六)离散时间系统的时域分析

1. 离散时间信号的分类与运算;

2. 离散时间系统的数学模型及求解;

3. 单位样值响应;

4. 离散卷积和的定义、性质与运算等。

(七)离散时间信号与系统的Z变换分析

1. Z 变换的定义与收敛域和逆 Z 变换;

2. 典型序列的 Z 变换;

3. Z 变换的性质;

4. Z 变换与拉普拉斯变换的关系;

5. 差分方程的 Z 变换求解;

6. 离散系统的系统函数、频率响应和性能判断;

7. 序列傅里叶变换、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换及相关正交变换;

8. 滤波器的基本原理与构成。

(八)系统的状态方程分析

1. 系统状态方程的建立与求解;

2. S 域流图的建立、求解与性能分析;

3. Z 域流图的建立、求解与性能分析。

四、考试要求

(一)概论

1. 掌握信号的基本分类方法,以及指数信号、正弦信号、复指数信号、钟形信号的 定义和表示方法;

2. 熟练掌握信号的移位、反褶、尺度倍乘、微分、积分以及两信号相加或相乘, 熟 悉在运算过程中表达式对应的波形变化,了解运算的物理背景;

3. 熟练掌握阶跃信号、冲激信号、斜变信号与冲激偶信号;

4. 熟练掌握信号的直流与交流、奇与偶、脉冲、实部与虚部、正交函数等分解方法;

5. 熟练掌握系统的分类,熟练掌握连续时间系统与离散时间系统、即时系统与动态 系统、集总参数与分布参数系统、线性系统与非线性系统、时变系统与时不变系统、可 逆与不可逆系统的定义和物理意义,熟悉各种系统的数学模型;

6. 熟练掌握线性时不变系统的基本特性,叠加性与均匀性、时不变性,微分特性。

(二)连续时间系统的时域分析

1. 掌握微分方程式的建立与求解;

2. 熟练掌握零输入响应和零状态响应;

3. 熟练掌握冲激响应与阶跃响应;

4. 灵活运用卷积的定义、性质和计算。

(三)傅里叶变换

1. 掌握周期信号的傅里叶级数,三角函数形式和指数形式;

2. 熟悉典型周期信号,周期矩形脉冲信号、周期三角脉冲信号、周期半波余弦信号、 周期全波余弦信号频谱的特点及性质;

3. 熟练掌握傅里叶变换;

4. 熟练掌握典型非周期信号,单边指数信号、双边指数信号、矩形脉冲信号、钟形 脉冲信号、升余弦脉冲信号、冲激函数和阶跃函数的傅里叶变换;

5. 灵活运用傅里叶变换的基本性质,对称性、线性、奇偶虚实性、尺度变换特性、 时移特性、频移特性微分特性、积分特性、卷积特性;

6. 掌握周期信号的傅里叶变换;

7. 理解抽样信号的傅里叶变换;

8. 熟练掌握抽样定理,理解从抽样信号恢复连续时间信号的原理;

9. 掌握利用系统函数 H(j)求响应,理解其物理意义;

10. 理解无失真传输的定义、特性;

11. 熟练掌握理想低通滤波器的频域特性和冲激响应、阶跃响应;

12. 理解系统的物理可实现性、佩利-维纳准则;

13. 掌握希尔伯特变换;

14. 熟练掌握调制与解调以及带通滤波器的运用;

15. 理解模拟滤波器逼近原理;

16. 了解脉冲编码调制、频分复用和时分复用原理。

(四)拉普拉斯变换

1. 理解拉普拉斯变换对的定义、应用范围、物理意义及收敛域;

2. 熟练掌握常用函数的拉氏变换,阶跃函数、指数函数、冲激函数;

3. 灵活运用拉氏变换的性质,线性、原函数积分、原函数微分、延时、S 域平移、 尺度变换、初值、终值、卷积;

4. 理解拉氏变换与傅氏变换的关系;

5. 了解双边拉氏变换;

6. 熟练掌握用拉普拉斯变换法分析电路、S 域元件模型;

7. 熟练掌握系统函数的定义、物理意义和系统稳定性的定义与判断;

8. 熟练掌握系统零、极点分布与其时域特征的关系;

9. 熟练掌握利用系统零、极点分布分析系统频率响应的方法。

(五)信号矢量空间分析

1. 理解线性赋范空间、内积运算、柯西-施瓦兹不等式、完备正交函数集、帕塞瓦 尔定理;

2. 了解信号的正交分解、沃尔什函数;

3. 掌握信号的相关运算及其频率域分析;

4. 熟练掌握信号的能量谱和功率谱及其通过线性系统的分析;

5. 了解测不准原理;

6. 理解码分复用原理;

7. 掌握匹配滤波器原理及计算。

(六)离散时间系统的时域分析

1. 掌握离散时间信号的分类与运算;

2. 掌握离散时间系统的数学模型及求解;

3. 熟练掌握单位样值响应;

4. 熟练掌握离散卷积的定义、性质与计算等。

(七)离散时间信号与系统的Z变换分析

1. 理解 Z 变换的定义与收敛域;

2. 熟练掌握典型序列的 Z 变换;

3. 灵活运用 Z 变换的性质;

4. 理解 Z 变换与拉普拉斯变换的关系;

5. 熟练掌握差分方程的 Z 变换求解;

6. 熟练掌握离散系统的系统函数和频率响应;

7. 了解序列傅里叶变换、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换以及相关正交变换。

(八)系统的状态方程分析

1. 掌握利用系统的状态方程求解系统的输出响应;

2. 熟练掌握利用 S 域流图分析连续系统的性能;

3. 熟练掌握利用 Z 域流图分析离散系统的性能;

4. 理解无限冲激响应数字滤波器和有限冲激响应数字滤波器原理。

五、主要参考书目

[1] 郑君里等,《信号与系统》,上下册,高等教育出版社,2011 3 月,第三版。

[2] 奥本海姆等,《信号与系统》,电子工业出版社,2013,第二版。

编制单位:中国科学院大学 编制日期:2024 6 17 日

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附件: 中国科学院大学2025年考研大纲:859信号与系统.docx

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