Detail předmětu

Signály 1

FEKT-BKC-SI1Ak. rok: 2022/2023

Předmět Signály 1 se věnuje základům zpracování analogových a číslicových signálů a analýze systémů. Tato problematika tvoří součást řady různých technických zařízení. V předmětu jsou představeny základní principy spojitých a diskrétních signálů a systémů. Signály jsou reprezentovány jak v časové oblasti, tak také v kmitočtové oblasti. Dále jsou probírány základní typy signálů a jejich vlastnosti, potřebné operace se signály, klasifikace a analýza systémů. Studenti se také seznámí s vizualizací a zpracováním signálů pomocí počítače s běžným signálovým software a získají praktické zkušenosti s laboratorními přístroji jako osciloskop, signálový generátor, signálový analyzátor, apod. Studenti využijí získané znalosti v navazujících předmětech, které jsou zaměřeny na specifické aplikace metod zpracování signálů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

7

Garant předmětu

prof. Ing. Milan Sigmund, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen: (a) změřit a popsat signály, (b) definovat a generovat potřebný signál, (c) určit spektrum a vlastnosti signálů, (d) provádět převody mezi analogovými a číslicovými signály, (e) analyzovat systémy, (f) diskutovat výhody a nevýhody různých signálů a metod na jejich zpracování.

Prerekvizity

Jsou požadovány základní znalosti bakalářské matematiky (derivace, integrály, řešení rovnic, základy pravděpodobnostní analýzy, statistická rozložení).
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení odborného základu, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

Předmět je ukončen zápočtem a zkouškou.

Pro získání zápočtu je třeba absolvovat dvě počítačová cvičení a vypracovat domácí úkoly.

Studenti mohou získat maximálně 30 bodů za aktivní práci během semestru a 70 bodů za závěrečnou zkoušku. Bodované aktivity jsou následující: jeden test zaměřený na počítání signálových příkladů (10 bodů), počítačová cvičení (10 bodů) a domácí úkoly (10 bodů). Závěrečná zkouška obsahuje otázky z teorie signálů s soustav a početní příklady (písemná část 60 bodů, ústní část 10 bodů).

 

Osnovy výuky

1. Úvod do teorie signálů a soustav, základní signálové operace, harmonický signál
2. Periodické signály, typické příklady, obdélníkové impulsy
3. Neperiodické a kvaziperiodické signály, typické příklady
4. Fourierova transformace, spektrální funkce vybraných signálů
5. Korelace a konvoluce, vlastnosti, praktické aplikace, vzájemný vztah
6. Systémy se spojitým časem, Laplaceova transformace, přenosová funkce
7. Analýza systémů se spojitým časem, lineární a nelineární systémy
8. Převody mezi analogovými a digitálními signály, vzorkování, kvantování
9. Vlastnosti digitálních signálů, rekonstrukce signálu ze vzorků
10. Diskrétní Fourierova transformace, použití DFT, princip výpočtu FFT
11. Systémy s diskrétním časem, prvky diskrétních systémů, charakteristiky
12. Analýza systémů s diskrétním časem, testovací signály
13. Praktické příklady na využití analýzy signálů a systémů 

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s nejčastějšími typy signálů a jejich základními vlastnostmi a ukázat analýzu systémů včetně principů působení systémů na signály.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Všechna cvičení jsou povinná. Zameškanou výuku lze nahradit obvykle koncem semestru.

Základní literatura

GIANNAKOPOULOS, T., PIKRAKIS, A. Introduction to Audio Analysis: A MATLAB Approach. New York: Academic Press, 2014. (EN)
JAN, J. Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů. Brno: VUT v Brně, 2002. (CS)
KAMEN, E. W., HECK, B. S. Fundamentals of Signals and Systems. Englewood Cliffs: Prentice Hall, 2016. (EN)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BKC-EKT bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Milan Sigmund, CSc.

Osnova

1. Úvod do teorie signálů a soustav, základní signálové operace, harmonický signál
2. Periodické signály, typické příklady, obdélníkové impulsy
3. Neperiodické a kvaziperiodické signály, typické příklady
4. Fourierova transformace, spektrální funkce vybraných signálů
5. Korelace a konvoluce, vlastnosti, praktické aplikace, vzájemný vztah
6. Systémy se spojitým časem, Laplaceova transformace, přenosová funkce
7. Analýza systémů se spojitým časem, lineární a nelineární systémy
8. Převody mezi analogovými a digitálními signály, vzorkování, kvantování
9. Vlastnosti digitálních signálů, rekonstrukce signálu ze vzorků
10. Diskrétní Fourierova transformace, použití DFT, princip výpočtu FFT
11. Systémy s diskrétním časem, prvky diskrétních systémů, charakteristiky
12. Analýza systémů s diskrétním časem, testovací signály
13. Praktické příklady na využití analýzy signálů a systémů 

Cvičení odborného základu

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Milan Sigmund, CSc.

Osnova

Viz přednášky

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Milan Sigmund, CSc.

Osnova

1. Opakování grafiky v MATLABu, spojité periodické signály a Fourierova řada

2. Výkon periodických signálů, generování pravoúhlého signálu

3. Obdélníkový periodický signál, výpočet spektra

4. Generování aperiodických signálů

5. Vzorkování signálů

6. Individuální náhrady zameškaných hodin

 

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Milan Sigmund, CSc.

Osnova

Viz přednášky

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz