Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Nie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Sygnały i systemy

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103B-IBxxx-ISP-SYGSY Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Sygnały i systemy
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Elektrotechnika, elektronika i automatyka )-Inżynieria biomedyczna-inż.-EITI
( Przedmioty podstawowe )-Aparatura Medyczna-mgr.-EITI
( Przedmioty podstawowe )-Informatyka biomedyczna-mgr.-EITI
( Przedmioty techniczne )---EITI
Punkty ECTS i inne: 4.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
114000 - Wydział Mechatroniki

Kod wydziałowy:

SYGSY

Numer wersji:

2

Skrócony opis:

Celem przedmiotu jest zaznajomienie studentów z teorią i aspektami praktycznymi analizy i przetwarzania sygnałów jednowymiarowych w dziedzinie czasu ciągłego i częstotliwości, jak również podstawami przetwarzania analogowo-cyfrowego oraz filtracją analogową i cyfrową. Zajęcia zostały przygotowane i będą prowadzone z wykorzystaniem umiejętności prezentacyjnych.

Pełny opis:

Celem przedmiotu jest zaznajomienie studentów z teorią i aspektami praktycznymi analizy i przetwarzania sygnałów jednowymiarowych w dziedzinie czasu ciągłego i częstotliwości, jak również podstawami przetwarzania analogowo-cyfrowego oraz filtracją analogową i cyfrową. Zajęcia zostały przygotowane i będą prowadzone z wykorzystaniem umiejętności prezentacyjnych.



Treść wykładu

  1. Wprowadzenie do teorii sygnałów. Klasyfikacja sygnałów. Podstawowe parametry i operacje na sygnałach. Sygnały o ograniczonej energii i ograniczonej mocy średniej. Funkcja autokorelacji, korelacji wzajemnej i splot. Sygnały dystrybucyjne. (4 godz.)
  2. Szereg Fouriera sygnałów okresowych czasu ciągłego. Twierdzenie Parsevala. (2 godz.)
  3. Przekształcenie Fouriera i jego własności. Przekształcenie Fouriera w sensie granicznym. Twierdzenie o splocie, twierdzenie Plancherela, twierdzenie Wienera-Chinczyna. Widmo Fouriera sygnałów okresowych – związek z szeregiem Fouriera. (4 godz.)
  4. Próbkowanie idealne i chwilowe. Warunek Nyquista. Widmo sygnału spróbkowanego. Aliasing i efekt stroboskopowy. Filtracja antyaliasingowa. Widmo sygnału na wyjściu układu próbkująco-pamiętającego. Odtwarzanie sygnału z próbek. (2 godz.)
  5. Przekształcenie Fouriera sygnałów czasu dyskretnego (DTFT) i jego własności. (2 godz.)
  6. Dyskretne przekształcenie Fouriera (DFT) i jego własności. Algorytm FFT. Przeciek widma i okienkowanie. (2 godz.)
  7. Sygnały losowe czasu ciągłego. Twierdzenie Wienera-Chinczyna. (2 godz.)
  8. Wprowadzenie do teorii systemów czasu ciągłego i dyskretnego. Cechy systemów. Systemy LS i ich równania "wejście-wyjście". Odpowiedź impulsowa i jednostkowa. Schematy blokowe. (2 godz.)
  9. Przekształcenie Fouriera i Laplace’a w analizie systemów czasu ciągłego. Transmitancja systemu. Zera i bieguny transmitancji. Charakterystyki częstotliwościowe. Filtry idealne i rzeczywiste. Pasmo 3-decybelowe. Filtracja sygnałów losowych. (4 godz.)
  10. DTFT w analizie systemów czasu dyskretnego. Charakterystyki częstotliwościowe. Filtracja idealna i rzeczywista. (2 godz.)
  11. Przekształcenie Z i jego własności. Przekształcenie Z w analizie systemów czasu dyskretnego. Transmitancja systemu. Zera i bieguny transmitancji. Związek z transmitancją częstotliwościową. (2 godz.)
  12. Cyfrowa symulacja układów analogowych. Metoda niezmienności odpowiedzi impulsowej. Metoda biliniowa. (2 godz.)



Treść ćwiczeń

  1. Obliczanie parametrów sygnałów okresowych i nieokresowych czasu ciągłego. Wyznaczanie splotu i funkcji korelacji wzajemnej/autokorelacji metodą graficzną. (3 godz.)
  2. Wyznaczanie rozwinięć w szereg Fouriera sygnałów okresowych czasu ciągłego i obliczanie mocy średniej za okres (twierdzenie Parsevala). (1 godz.)
  3. Wyznaczanie widma sygnałów nieokresowych i okresowych czasu ciągłego oraz obliczanie energii/mocy średniej (twierdzenie Plancherela). Wykorzystanie twierdzenia o splocie i twierdzenia Wienera-Chinczyna. (2 godz.)
  4. Obliczanie częstotliwości Nyquista. Wyznaczanie widma sygnałów spróbkowanych idealnie i odtwarzanie sygnału z próbek z zastosowaniem filtracji idealnej. Ilustracja zjawiska aliasingu i efektu stroboskopowego. (2 godz.)
  5. Wyznaczanie widm sygnałów czasu dyskretnego. DTFT i DFT. Badanie właściwości DFT. (1 godz.)
  6. Rozwiązywanie schematów blokowych – równanie systemu. Wyznaczanie odpowiedzi impulsowej i jednostkowej oraz odpowiedzi na dowolne pobudzenie z wykorzystaniem przekształcenia Fouriera i Laplace’a. Wyznaczanie transmitancji systemu. Rysowanie charakterystyk częstotliwościowych filtrów idealnych i rzeczywistych. Wyznaczanie pasma 3-decybelowego. (2 godz.)
  7. Rozwiązywanie schematów blokowych – równanie systemu. Wyznaczanie odpowiedzi impulsowej i jednostkowej oraz odpowiedzi na dowolne pobudzenie z wykorzystaniem przekształcenia DTFT i Z. Wyznaczanie transmitancji systemu. Rysowanie charakterystyk częstotliwościowych filtrów idealnych i rzeczywistych. (2 godz.)
  8. Kolokwium 1 i 2. (2 godz.)



Zakres laboratorium

  1. Analiza widmowa sygnałów czasu ciągłego – obserwacja i porównanie widma sygnałów okresowych i impulsowych, obliczanie mocy sygnałów okresowych w zadanym paśmie częstotliwości, obliczanie współczynnika zawartości harmonicznych, synteza fourierowska (efekt Gibbsa).
  2. Próbkowanie sygnałów – obserwacja przebiegów czasowych i widma sygnałów spróbkowanych dla różnych wartości częstotliwości próbkowania, obserwacja aliasingu częstotliwościowego i efektu stroboskopowego na przykładzie wybranych sygnałów testowych, w tym sygnałów akustycznych.
  3. Analiza widmowa sygnałów czasu dyskretnego (DFT i FFT) – obserwacja widm sygnałów czasu dyskretnego, badanie właściwości DFT, porównanie złożoności obliczeniowej DFT i FFT.
  4. Analiza i filtracja sygnałów niestacjonarnych – obserwacja przebiegów czasowych i widma sygnałów losowych (w tym sygnałów biomedycznych), wyznaczanie parametrów sygnałów losowych, wyznaczanie funkcji autokorelacji i widma gęstości mocy przebiegu losowego, obserwacja przebiegów czasowych i widma sygnałów zaszumionych na wejściu i wyjściu filtru.
  5. Filtracja cyfrowa – obserwacja przebiegów czasowych i widma sygnałów na wejściu i wyjściu filtrów cyfrowych SOI i NOI n-tego rzędu, obserwacja i porównanie charakterystyk częstotliwościowych filtrów i wyznaczanie pasma 3-decybelowego, wyznaczanie odpowiedzi impulsowej i jednostkowej.
Literatura:

Literatura podstawowa:

  • J. Wojciechowski, „Sygnały i systemy”, WKiŁ, Warszawa 2008.
  • K.M. Snopek, J.M. Wojciechowski, „Sygnały i systemy – zbiór zadań”, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2010 (ERRATA do wydania 1).
  • K.M. Snopek (red.), "Sygnały, modulacje i systemy, Laboratorium", Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2013.
  • J. Szabatin, „Podstawy teorii sygnałów”, WKiŁ, Warszawa 2000.


Literatura uzupełniająca:

  • A. Jakubiak, D. Radomski, „Sygnały i systemy – materiały pomocnicze do ćwiczeń”, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2004.
  • „Zbiór zadań z teorii sygnałów i teorii informacji” praca zbiorowa pod red. Jerzego Szabatina, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2003.
  • A. Papoulis, „Obwody i układy”, WKiŁ, Warszawa 1988.

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2019/2020 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2020-02-22 - 2020-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 15 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Laboratorium, 15 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Kajetana Snopek
Prowadzący grup: Wojciech Kazubski, Sebastian Kozłowski, Paweł Mazurek, Mirosław Mikołajewski, Andrzej Podgórski, Kajetana Snopek
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.