455-0553/02 – Analýza signálů (ASi)
| Garantující katedra | Katedra měřicí a řídicí techniky | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | Ing. Blanka Filipová, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Zdeněk Macháček, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2005/2006 | Rok zrušení | 2008/2009 |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem předmětu Analýza signálů je podat dostatečný základ pro podrobnější studium analogových a číslicových signálů. Student zde získá základní orientaci v problematice, seznámí se se základními pojmy a se strukturou a metodikou
studia signálů. Student bude umět pracovat s různými typy signálu, bude umět určit jejich základní charakteristiky, korelační funkce, spektra, spektrální hustoty.
Student po absolvování zvládne použití prostředí MATLAB/Simulnik pro analýzu signálů. Student bude umět pracovat s různými typy signálu, bude umět určit jejich základní charakteristiky, korelační funkce, spektra, spektrální hustoty.
Vyučovací metody
Anotace
Tento kurz je určen pro posluchače mezioborového bakalářského studia na fakultě elektrotechniky a informatiky na VŠB - TU Ostrava a Ostravské Univerzity. V
předmětu Analýza signálů se věnujeme jak signálům se spojitým časem tak signálům s diskrétním časem. V předmětu jsou probírány základní charakteristiky harmonických, periodických, finitních a náhodných signálů. Studenti se také seznámí s impulsovou amplitudovou a kódovou modulací. Cílem kurzu je poskytnout základní znalosti pro další studium v oblasti řízení, sdělovací technice, elektrických obvodech, navrhu filtrů a digitálního zpracování signálů.
Povinná literatura:
Nevřiva P.: Analýza signálů a soustav. BEN, Praha. Praha, 2000.
Chen Chi-Tsong: System and Signal Analysis. Saunders College Publishing, New York 1994.
Nevřiva P.: Signály a soustavy I a II VŠB Ostrava, Ostrava 1998.
Horák B., Nevřiva P.: Signály a soustavy III. VŠB Ostrava, Ostrava 1998.
Vejražka F.: Signály a soustavy. ČVUT Praha, Praha 1996.
Couch L.W.II: Digital and Analog Communications Systems. Macmillan Publishing Comp., New York 1989
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
Student písemně vypracuje dva protokoly. První na téma analýza signálu se spojitým časem, druhou na téma analýza signálu s impulsním a 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 - 40 bodů a z části ústní 0 - 20 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. Matematický program MATLAB pro analýzu signálů a soustav. Základní pojmy teorie signálů. Základní pojmy a definice. Signál se spojitým časem w(t). Ortogonální funkce. Harmonický signál. Periodický signál. Energetický a výkonový signál. Náhodný signál. Diracův impuls. Heavisidův skok
Analýza signálu v časové oblasti. Korelační analýza signálu se spojitým časem. Charakteristické veličiny signálu.
Analýza signálu v kmitočtové oblasti I. Fourierovy řady. Diskrétní spektrum. Diskrétní spektrum výkonu.
Analýza signálu v kmitočtové oblasti II. Fourierova transformace. Spektrum. Spektrum energie. Spektrum výkonu.
Modulace PAM-I , Impulsní signál wI(t). Základní definice, generování impulsního signálu wI(t) vzorkováním signálu w(t). Ideální, přirozené a okamžité vzorkování.
Obnova signálu w(t) filtrací impulsního signálu wI(t). Shannonův a Kotělnikovův teorém.
Spektrum impulsního signálu wI(t).Spektrální hustota impulsního signálu wI(t).
Signál s diskrétním časem w[k]. Základní definice, autokorelační funkce signálu s diskrétním časem w[k], vzájemná korelační funkce signálů s diskrétním časem wA[k] a wB[k].
Spektrum signálu s diskrétním časem w[k].DFT, Algoritmus FFT. Spektrum energie signálu s diskrétním časem w[k], spektrum výkonu signálu s diskrétním časem w[k].
Spektrální hustota signálu s diskrétním časem w[k].DTFT.Spektrální hustota energie signálu s diskrétním časem w[k],spektrální hustota výkonu signálu s diskrétním časem w[k].
Amplitudová a fázová modulace signálu.
Impulsová kódová modulace signálu. Šum. Alias signál.
Závěr. Studium v oblasti předmětu Analýza signálů.
Počítačové laboratoře:
Úvodní laboratorní cvičení. Školení bezpečnosti. Programové prostředí MATLAB 7.1 a jeho využití v předmětu Analýza signálů.
Výpočet základních parametrů signálu se spojitým časem. Charakteristika a ukázky jednotlivých typů signálů se spojitým časem.
Výpočet a grafické zobrazení autokorelační funkce a vzájemně korelační funkce energetických a výkonových signálů.
Výpočty a grafické zobrazení diskrétního spektra signálu se spojitým časem.
Výpočty a grafické zobrazení spektra (spektrální hustoty)signálu se spojitým časem.
Příprava a zpracování protokolu č.1. Numerický výpočet souhrnných charakteristik impulsního signálu, energetických a výkonových signálů se spojitým časem. Charakteristické hodnoty a střední hodnoty signálů, korelační funkce signálů, spektrální charakteristiky signálů.
Modulace PAM-I , signál se spojitým časem. Výpočet charakteristik impulsního signálu.
Výpočet spektrálních charakteristik impulsního signálu.
Výpočet Signálu s diskrétním časem w[k]. Výpočet Autokorelační funkce signálu s diskrétním časem w[k], Vzájemné korelační funkce signálů wA[k] a wB[k].
Výpočet DFT, Algoritmus FFT,Spektrum signálu s diskrétním časem w[k].
Výpočet spektrální hustoty signálu s diskrétním časem w[k].
Příprava a zpracování protokolu č.2. Numerický výpočet souhrnných charakteristik energetických a výkonových signálů s diskrétním časem. Charakteristické hodnoty a střední hodnoty signálů, korelační funkce signálů, spektrální charakteristiky signálů.
Výpočet a grafiké zobrazení amplitudově a fázově modulovaných signálů.
Závěrečný test. Ukončení počítačových laboratoří.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.