450-4002/01 – Modulované signály (MoSi)

Garantující katedraKatedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvíKredity6
Garant předmětuIng. Zdeněk Macháček, Ph.D.Garant verze předmětuIng. Zdeněk Macháček, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2010/2011Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
MAC37 Ing. Zdeněk Macháček, Ph.D.
SCH0175 Ing. Miroslav Schneider
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 2+12

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

V tomto základním předmětu se studují matematické algoritmy a principy přenosu informace pomocí modulovaného signálu v základním pásmu a pomocí modulovaného pásmového signálu. Studenti se také seznámí se základy digitálního zpracování signálu. Předmět zahrnuje znalosti z oborů měření, regulace, elektroniky, biomedicínské techniky, zpracování signálů. Cílem předmětu je seznámit studenty se základními parametry a výpočty analogových amplitudových a úhlových modulací, používaných jak v analogových, tak číslicových komunikačních systémech. Dále se studenti seznámí s digitálními modulacemi, metodami převodu analogového signálu na digitální signál a naopak. Jednotlivé typy modulací se prezentují ve cvičeních. Matematický analytický popis základních amplitudových a kmitočtových modulací. Praktické zvládnutí nástrojů pro generování a analýzu signálů. Praktické znalosti z oblasti digitálního zpracování signálu a měřicích přístrojů analyzujících pásmové signály.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt

Anotace

Předmět Modulované signály navazuje na předměty bakalářského studia zabývající se zpracováním spojitých a číslicových signálů a analýzou soustav (Signály a soustavy, Číslicové signály a soustavy atd.). Je určený pro studenty a inženýry elektrotechnických oborů, zaměřených na měření, regulaci, elektroniku, sdělovací techniku, biomedicínské inženýrství, zpracování signálů. Student zde získá základní orientaci v problematice, seznámí se se základními pojmy a se strukturou a metodikou studia speciálních typů signálů - modulovaných signálů. Zájemce se seznámí s jednotnou metodikou popisu modulovaného signálu pomocí komplexní obálky, získá základní poznatky o analogových amplitudových modulacích, modulacích AM, DSB-SC a SSB-SC (LSSB-SC a USSB-SC), analogových úhlových modulacích FM a PM (NBFM, WBFM). Dále se student seznámí s digitálními modulacemi signálu v základním pásmu PAM, PCM, PWM, PPM, PNM a digitálními modulacemi v modulačním pásmu OOK, ASK, PSK, DPSK, FSK, QAM, APSK, OFDM. Pro studium předmětu se předpokládají zejména znalosti matematiky v rozsahu základního kurzu přednášeného na VŠB TU Ostrava, FEI, dále základní znalosti fyziky a elementární znalosti z elektrotechniky. Studenti se také naučí pracovat s digitálními signálovými procesory a zpracovávat digitální signály pomocí DSP. Studenti při výuce v laboratoři využívají měřicích přístrojů pro analyzu modulovaných signálů. Předpokládá se znalost látky základních výše uvedených předmětů z bakalářského studia. Předmět Modulované signály je jednosemestrový předmět, pokrývající značný rozsah látky. U použitých matematických vět je vždy provedena diskuse jejich fyzikální interpretace. Pro odvození vět a jejich důkazy je u některých formulí, popisujících statistický pohled na problematiku, student odkazován na citovanou literaturu. Bližší informace viz internetová stránka Katedry kybernetiky a biomedicínského inženýrství FEI, která výuku předmětu zajišťuje.

Povinná literatura:

Macháček Z., Nevřiva P. : Skripta - Modulované signály, Ostrava. Skripta k dispozici u vyučujícího a na WWW stránkách katedry na serveru smak.vsb.cz,2012 Macháček Z. a kolektiv: Skripta - Modulované signály laboratorní cvičení, Ostrava. Skripta k dispozici u vyučujícího a na WWW stránkách katedry na serveru smak.vsb.cz,2012 Hanus S.: BEZDRÁTOVÉ A MOBILNÍ KOMUNIKACE. VUT Brno 2003. Horák B.,Nevřiva P.: Signály a soustavy III. VŠB Ostrava, Ostrava 1998.

Doporučená literatura:

Macháček Zdeněk a kolektiv:Modulované signály-animace a měření. Podklady k dispozici u vyučujícího a na WWW stránkách katedry na serveru smak.vsb.cz,2012

Způsob průběžné kontroly znalostí během semestru

Průběžná kontrola studia: Student písemně vypracuje dva protokoly a prezentuje získané výsledky. Za každý protokol projektu může student získat až 10 bodů. Za oba protokoly může tedy student získat maximálně 20 bodů. Na konci semestru student vypracuje závěrečný test, za který může získat až 20 bodů. Kurz je ukončen závěrečnou zkouškou, která se skládá z písemné části 0 - 50 bodů a z části ústní 0 - 10 bodů. Aby student obstál u zkoušky musí uspět ve všech částech zkoušky (písemná min.10 bodů, ústní min. 1 bod). Podmínky udělení zápočtu: Studentu je udělen zápočet, pokud vypracoval a byly mu klasifikovány oba prezentované protokoly za celkem nimimálně 5 bodů a pokud vypracoval a byl mu klasifikován kontrolní test minimálně za 5 bodů a pokud získal celkem alespoň 10 bodů za cvičení. Projekty jsou v průběhu semestru zpracovávány studenty v rámci konzultačních hodin probíhajících v laboratoři a samostatnou prací studentů.

E-learning

Další požadavky na studenta

Žádné další požadavky na studenta nejsou kladeny.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: 1.Úvodní přednáška: význam a náplň předmětu Modulované signály, jeho návaznost na výuku bakalářského studia. 2.Matematický model pásmového signálu. Základní definice, vymezení studované problematiky. Komplexní obálka pásmového signálu. Popis pásmového signálu. 3.Typické amplitudové modulace. Matematický popis. Grafické průběhy amplitudově modulovaného signálu v časové a frekvenční oblasti modulací AM, DSB-SC, SSB-AM. 4.Typické úhlové modulace a QM modulace. Matematický popis. Grafické průběhy úhlově a kvadraturně modulovaného signálu v časové a frekvenční oblasti modulací PM,FM, QM. 5.Filtrace pásmového signálu. Nezkreslující soustava. Průchod pásmového signálu nezkreslující soustavou. Ekvivalentní filtr. Skupinové a fázové zpoždění signálu. 6.Vzorkovací teorém. Shannon-Kotělnikův teorém pro pásmový signál. 7.Spektrum a SHV pásmového signálu. Výkon pásmového signálu. Autokorelační funkce. 8.Obvody pásmových systémů - Filtry, Zesilovač, Omezovač, Směšovač, Násobič frekvence, Detektor obálky. 9.Obvody pásmových systémů - Multipikativní detektor, Detektor FM signálu, Fázový závěs, Vysílač, Přijímač, Superheterodyn. 10.Digitální modulace v základním pásmu. Zpracování Impulsního a číslicového signálu v základním pásmu. Impulsní amplitudová modulace PAM. Impulsní kódová modulace PCM. 11.Principy a typy převodníků analogového signálu na digitální, převodníků digitálního signálu na analogový 12.Digitální modulace v modulačním pásmu. Konstelace modulace. Principy převodů a srovnání s analogovými modulacemi. Digitální modulace s binárním zpracováním signálu např. OOK, 2-ASK, BPSK,2-FSK. 13.Digitální modulace v modulačním pásmu s vícestavovým zpracováním signálu např. ASK, FSK, PSK, DPSK, QAM, APSK, OFDM. 14.Opakování a souhrn učiva předmětu Modulované signály s prezentací praktických příkladů. Laboratoře: 1.Úvodní laboratorní cvičení. Opakování učiva z bakalářského studia zaměřené na analýzu a zpracování signálů. 2.Generování a analyzování signálů v základním frekvenčním pásmu s nastavováním parametrů a využitím přístrojové techniky AGILENT. 3.Pásmové signály. Matematický model pásmového signálu. Ověření modelu pásmového signálu měřením parametrů signálu, implementace do programu MATLAB. 4.Modelování a měření modulovaných signálu analogovými modulacemi AM, DSB-SC, SSB-AM, PM, FM, QM, implementace do programu MATLAB. 5.Modelování a měření modulovaných signálu a jejich implementace do programu LABVIEW. 6.Měření modulovaných signálu analogovými modulacemi AM,FM,PM s nastavením základních parametrů a využitím přístrojové techniky AGILENT. 7.Měření a analýza procesu modulací a demodulace signálu s detekování komplexní obálky modulovaného signálu využitím softwarových nástrojů 89600VSA. 8.Měření a analýza frekvenčního spektra modulovaných signálů s využitím přístrojové techniky AGILENT. 9. Modelování digitálních modulací např. OOK, 2-ASK, BPSK,2-FSK, ASK, FSK, PSK, DPSK, QAM, APSK, OFDM pásmových signálu v časové i frekvenční oblasti s implementací do programu MATLAB. 10.Výpočty, matematická simulace vybraných obvodů pásmových systémů s implementací do programu MATLAB nebo LABVIEW. 11.Měření a analýza přenosových frekvenčních spekter a dalších parametrů systémů pro zpracování pásmových modulovaných signálů. 12.Filtrace pásmového signálu. Ekvivalentní filtr v základním pásmu. Měření parametrů pásmového signálu po průchodu dolní propustí. Simulace skupinového a fázového zpoždění signálu.Simulace a výpočet vzorkovacího teorému pro pásmový signál. Pro jednotlivé simulace, výpočty a měření využití programu MATLAB a přístrojů AGILENT. 13.Vzdálené řízení a zpracování naměřených a analyzovaných dat z přístrojové techniky s využitím softwarů IO EXPLORER a VEE. 14.Závěrečný test. Ukončení laboratoří. Projekty: Projekt č.1 (10h) - projekt je tvořen zpracováním a generováním modulovaných signálů v programu MATLAB a LABVIEW, generováním signálu v základní frekvenční oblasti a modulovaných signálů s jejich analýzou, studenti mají možnost sestavit přijímač a vysílač. Projekt č.2 (10h) - projekt je tvořen zpracováním a analýzou modulovaných signálů signálovým analyzátorem, studenti zpracují a analyzují systém s využitím vektorového obvodového analyzátoru, práce s virtuální instrumentací a využitím softwaru VEE, studenti mají možnost sestavit přijímač a vysílač.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2015/2016 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40 (40) 10
                Protokol projektu č.1, Protokol projektu č.2 Projekt 20  5
                Závěrečný test Písemka 20  5
        Zkouška Zkouška 60 (60) 11
                Písemná zkouška Písemka 50  10
                Ústní zkouška Ústní zkouška 10  1
Rozsah povinné účasti: povinná účast na cvičeních, jsou akceptovány 2 omluvy

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramOborSpec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (2601R004) Měřicí a řídicí technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (2602R014) Aplikovaná a komerční elektronika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (3901R039) Biomedicínský technik (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (3907R001) Elektroenergetika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3907T001) Elektroenergetika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
V - ECTS - mgr. 2014/2015 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - mgr. 2013/2014 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - mgr. 2012/2013 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - mgr. 2011/2012 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok