455-0342/01 – Modulované signály (MS)

Garantující katedraKatedra měřicí a řídicí technikyKredity6
Garant předmětuIng. Zdeněk Macháček, Ph.D.Garant verze předmětuIng. Zdeněk Macháček, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2003/2004Rok zrušení2009/2010
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
MAC37 Ing. Zdeněk Macháček, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+3
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, sdělovací 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.

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, 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 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 . 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. 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 měřicí a řídicí techniky FEI, která výuku předmětu zajišťuje.

Povinná literatura:

Nevřiva P., Macháček Z.: Elektronická skripta a podklady - Modulované signály, Ostrava 2006-2008. Vejražka F.: Signály a soustavy. ČVUT Praha, Praha 1996. Horák B.,Nevřiva P.: Signály a soustavy III. VŠB Ostrava, Ostrava 1998.

Doporučená literatura:

Nevřiva,P, Macháček Zdeněk.:Modulované signály. Sylaby na WWW stránkách katedry a serveru D400,2006-2008

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Průběžná kontrola studia: Student písemně vypracuje dva protokoly a prezentuje získané výsledky. Za každý protokol 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. Podmínky udělení zápočtu: Studentu je udělen zápočet, pokud vypracoval a byly mu klasifikovány oba prezentované protokoly a pokud vypracoval a byl mu klasifikován kontrolní test a pokud získal celkem alespoň 10 bodů za cvičení.

E-learning

Další požadavky na studenta

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 zpracování signálu. DSP parametry, využití, funkce, periférie, programování. 11.Digitální modulace v základním pásmu. Zpracování Impulsního a číslicového signálu v základním pásmu. Impulsní amplitudová modulace PAM. Impulsní kódová modulace PCM. 12.Principy a typy převodníků analogového signálu na digitální, převodníků digitálního signálu na analogový 13.Digitální modulace v modulačním pásmu. Konstelace modulace. Principy převodů a srovnání s analogovými modulacemi. Modulace OOK, FSK, PSK, QAM. 14.Opakování a souhrn učiva předmětu Modulované signály. Laboratoře: 1.Úvodní laboratorní cvičení. Opakování učiva z bakalářského studia. 2.Pásmové signály. Matematický model pásmového signálu. Ověření modelu pásmového signálu měřením parametrů signálu. 3.Modelování a měření modulovaných signálu amplitudovými modulacemi AM, DSB-SC, SSB-AM. 4.Modelování a měření modulovaných signálu úhlovými modulacemi a kvadraturní modulací PM, FM, QM. 5.Filtrace pásmového signálu. Ekvivalentní filtr v základním pásmu. Měření parametrů pásmového signálu po průchodu dolní propustí. Nezkreslující soustava. Zesilovače. Měření kmitočtové charakteristiky zesilovače. Měření skupinového a fázového zpoždění signálu. 6.Vzorkovací teorém.Vzorkovací teorém pro pásmový signál. Měření a simulace vzorkování signálu v základním pásmu. 7.Výpočet a modelování SHV, výkonu, autokorelační funkce modulovaného signálu a komplexní obálky modulovaného signálu. 8.Zpracování a prezentace protokolu č.1 9.Výpočty, matematická simulace a měření obvodů pásmových systémů I 10.Výpočty, matematická simulace a měření obvodů pásmových systémů I 11.DSP - programování základních periférií a funkcí 12.DSP - programování matematických algoritmů zpracovávajících digitální signál 13.Zpracování a prezentace protokolu č.2 14.Závěrečný test. Ukončení počítačových laboratoří.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 1960/1961 letní 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) 0
                Laboratorní práce Laboratorní práce 20  0
                Písemka Písemka 20  0
        Zkouška Zkouška 60 (60) 0
                Písemná zkouška Písemná zkouška 50  0
                Ústní zkouška Ústní zkouška 10  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2009/2010 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2009/2010 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2009/2010 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2009/2010 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2008/2009 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2008/2009 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2008/2009 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2008/2009 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2007/2008 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2007/2008 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2007/2008 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2007/2008 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2006/2007 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2006/2007 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2006/2007 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2006/2007 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2003/2004 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2003/2004 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku