455-0342/02 – Modulované signály (MS)
Garantující katedra | Katedra měřicí a řídicí techniky | Kredity | 6 |
Garant předmětu | Ing. Zdeněk Macháček, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Zdeněk Macháček, Ph.D. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2004/2005 | Rok zrušení | 2008/2009 |
Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
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. První na téma analýza signálu s diskrétním časem, druhou na téma analýza soustav s diskrétním časem. 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 protokoly a pokud vypracoval a byl mu klasifikován kontrolní test a pokud získal celkem alespoň 15 bodů za cvičení.
E-learning
Další požadavky na studenta
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Úvodní přednáška: význam a náplň předmětu Modulované signály, jeho návaznost na předměty Signály a soustavy I a II.
Matematický model pásmového signálu
Základní definice, vymezení studované problematiky
Komplexní obálka pásmového signálu
Popis pásmového signálu
Filtrace pásmového signálu
Fourierova transformace pásmového signálu
Ekvivalentní dolní propust
Filtr v základním pásmu
Nezkreslující soustava
Průchod pásmového signálu nezkreslující soustavou
Skupinové a fázové zpoždění signálu
Spektrum a SHV pásmového signálu
Výkon pásmového signálu
Vzorkovací teorém
Shannon-Kotělnikův teorém pro pásmový signál
Obvody pásmových systémů 1
Obvody pásmových systémů 2
Vysílače a přijímače
Vysílač
Přijímač
Superheterodyn
Zpracování Impulsního a číslicového signálu v základním pásmu
Impulsní amplitudová modulace PAM
Impulsní kódová modulace PCM
Amplitudová modulace
Modulace AM
Střední výkon AM signálu
Rušení AM signálu náhodným šumem
Účinnost modulace
Realizace modulace AM
Modulace DSB-SC
Modulace SSB
Číslicové zpracování pasmového signálu
Modulace pásmového signálu
Úhlová modulace 1
Modulace FM a PM
Princip úhlové modulace
Popis modulačních principů FM a PM, jejich odlišnosti
Realizace obvodů úhlových modulátorů
Úhlová modulace 2
FM a PM při harmonickém modulačním signálu
Spektrum úhlově modulovaného signálu
Modulace NBFM. Modulace WBFM.
Počítačové laboratoře:
Úvodní laboratorní cvičení.
Pásmové signály.
Matematický model pásmového signálu. Ověření modelu pásmového signálu měřením parametrů signálu.
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.
Vzorkovací teorém.Vzorkovací teorém pro pásmový signál. Měření a simulace vzorkování signálu v základním pásmu.
Obvody pásmových systémů
Zadání a zpracování protokolu č.1.
Analýza a zpracování analogového pásmového signálu
Vysílače a přijímače
Vysílač, přijímač. Superheterodynový přijímač AM vysílání. Nastavení přijímače. Základní parametry vysílačů a přijímačů.
Zpracování Impulsního a číslicového signálu v základním pásmu.
Impulsní amplitudová modulace PAM
Impulsní kódová modulace PCM. Zpracování signálu podle jednotlivých modulací pomocí digitálního zpracování signálu.
Amplitudové modulace.
Modulace AM. Popis AM signálu. Analýza AM signálu v časové a frekvenční oblasti. Spektrum AM signálu. Výkon AM signálu.
Účinnost AM modulace. Hloubka AM modulace. Modulace DSB-SC, SSB, Měření parametrů AM a DSB-SC signálů.
Číslicové zpracování pasmového signálu
Modulace pásmového signálu
Úhlové modulace.
Modulace FM a PM. Popis FM a PM signálu. Analýza FM a PM signálu v časové a frekvenční oblasti. Spektrum úhlově modulovaného signálu. Výkon FM a PM signálu. FM a PM při harmonickém modulačním signálu. Modulace NBFM a WBFM. Měření parametrů NBFM a WBFM signálů.
Zadání a zpracování protokolu č.2.
Číslicové zpracování signálu a modulace číslicového signálu
Závěrečný test. Ukončení počítačových laboratoří.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.