Detail předmětu
Analýza signálů a soustav
FEKT-BPC-ASIAk. rok: 2023/2024
Jednorozměrné (1D) a dvojrozměrné (2D) signály a systémy se spojitým časem a jejich matematické modely. Vzorkování signálů. Jednorozměrné (1D) a dvojrozměrné (2D) signály a systémy s diskrétním časem a jejich matematické modely. Příklady reálných signálů. Reprezentace v časové a kmitočtové oblasti, Fourierova reprezentace signálů, vzájemné souvislosti. Definice a způsob výpočtu FFT. Transformace Z, jednostranná a dvojstranná transformace, přímá a zpětná transformace. Kmitočtová charakteristika a přenosová funkce. Modulace ve sdělovací technice. Definice výkonové spektrální hustoty. Problematika je objasňována na příkladech konkrétních signálů a systémů a tyto příklady jsou prezentovány v Matlabu. Cvičení odborného základu jsou zaměřena především na příklady zpracování signálů a výpočtu Fourierovy reprezentace signálu. V laboratoři probíhají měření a simulace signálů a systémů na spektrálních analyzátorech s FFT a s pomocí vhodných měřicích přípravků na konkrétních měřicích přístrojích.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
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.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Učební cíle
Absolvent předmětu je schopen:
- definovat, popsat a vizualizovat spojité a diskrétní signály
- provádět operace se signály, jako např. konvoluci, korelaci, časové posunutí, změnu časového měřítka
- definovat spojité a diskrétní systémy a popsat jejich vlastnosti (časová invariance, linearita, kauzalita, stabilita)
- pracovat s přenosovou funkcí, impulzní a kmitočtovou charakteristikou systému
- vypočítat odezvu LTI systému
- provést spektrální analýzu signálu pomocí Fourierovy řady, Fourierovy transformace, Fourierovy transformace diskrétního signálu, diskrétní Fourierovy řady, diskrétní Fourierovy transformace a rychlé Fourierovy transformace
- pochopit funkci jednoduchých filtrů
- popsat A/D a D/A převod a předejít aliasingu
- aplikovat transformaci Z
- popsat rozdíly mezi IIR a FIR systémy
- spojovat dílčí sekce systémů
- pracovat se základními modulacemi
- matematicky popsat náhodné procesy
- provést odhad výkonovou spektrální hustotu
Základní literatura
SMÉKAL, Z.: Deterministické a náhodné signály pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO. Elektronické texty, VUT Brno, 2013. ISBN 978-80-214-4826-1 (CS)
SMÉKAL, Z.: Signals and Systems Analysis for joint teaching programme of BUT and VSB-TUO (EN)
SMÉKAL, Z.: Systémy a signály – 1D a 2D diskrétní a číslicové zpracování. Sdělovací technika, 2013. ISBN 80-86645-22-0 (CS)
Elearning
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Systémy a jejich matematické modely
3. Periodické signály a jejich spektrum
4. Fourierova reprezentace jednorázových spojitých signálů.
5. Systémy se spojitým časem.
6. Vzorkování signálu se spojitým časem
7. Signály s diskrétním časem
8. Fourierova transformace diskrétního signálu
9. Transformace Z a její vlastnosti
10. Systémy s diskrétním časem
11. Signály pro přenos v základním a přeloženém pásmu
12. Náhodné veličiny, náhodné procesy a jejich vlastnosti
13. Výkonová spektrální hustota a její výpočet
Cvičení na počítači
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Komplexní čísla
3. Periodické signály a jejich spektrum
4. Jednorázové spojité signály
5. Signály a systémy s diskrétním časem
6. Operace s diskrétními signály
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Spektra periodických signálů
3. Fourierova řada
4. Lineární systémy se spojitým časem
5. Vzorkování signálů
6. Analogové modulace
Elearning