1. SylabUZ
2. Wydział Nauk Inżynieryjno-Technicznych
3. semestr zimowy 2021/2022
4. Automatyka i robotyka - pierwszego stopnia z tyt. inżyniera
5. Cyfrowe przetwarzanie sygnałów

Wygeneruj PDF dla tej strony

Cyfrowe przetwarzanie sygnałów - opis przedmiotu

Cel przedmiotu

• zapoznanie studentów z podstawowymi pojęciami z zakresu cyfrowego przetwarzania sygnałów
• zapoznanie studentów z podstawami analizy widmowej i filtracji cyfrowej sygnałów dyskretnych
• ukształtowanie podstawowych umiejętności przeprowadzenia analizy widmowej sygnałów i interpretacji uzyskanych wyników
• ukształtowanie podstawowych umiejętności w zakresie implementacji analizy widmowej i filtracji cyfrowej za pomocą programu komputerowego
• opanowanie przez studentów podstawowych umiejętności projektowania filtrów cyfrowych z wykorzystaniem narzędzi programistycznych

Wymagania wstępne

Zapisz zmiany

Zakres tematyczny

Podstawy teorii sygnałów. Przypomnienie zagadnień z zakresu: klasyfikacji sygnałów, modeli matematycznych wybranych sygnałów, szeregu Fouriera (SF) i przekształcenia Fouriera (PF). Widmo sygnału. Wpływ skończonego czasu obserwacji sygnału na jego widmo.
Konwersja analogowo-cyfrowa i cyfrowo-analogowa. Próbkowanie, kwantowanie i kodowanie. Błąd kwantowania. Widmo sygnału dyskretnego. Aliasing. Twierdzenie o próbkowaniu. Odtwarzanie sygnału ciągłego z próbek. Tor przetwarzania analogowo-cyfrowego i cyfrowo-analogowego.
Dyskretne przekształcenie Fouriera (DPF). Wyznaczanie widma amplitudowego i fazowego na podstawie wyników DPF. Przeciek widma. Funkcje okien nieparametrycznych i parametrycznych.
Poprawa rozdzielczości widma przez uzupełnianie zerami. Przykłady analizy widmowej sygnałów dyskretnych i ich interpretacja.
Algorytm FFT. Omówienie motylkowego schematu obliczeń stosowanego w algorytmie FFT o podstawie 2. Zysk obliczeniowy.
Opis układów dyskretnych. Przypomnienie zagadnień z zakresu: definicji układu dyskretnego, liniowego, stacjonarnego i przyczynowego, operacji splotu w dziedzinie sygnałów dyskretnych, opisu układów dyskretnych z wykorzystaniem równania różnicowego i przekształcenia Z. Transmitancja układu dyskretnego. Związek transmitancji z odpowiedzią impulsową oraz równaniem różnicowym.
Podstawy filtracji cyfrowej. Układy o skończonej i nieskończonej odpowiedzi impulsowej (SOI i NOI). Przetwarzanie sygnałów przez filtry. Podstawowe struktury filtrów.
Charakterystyki częstotliwościowe. Związek transmitancji z dziedziną częstotliwości. Wyznaczanie i interpretacja charakterystyk częstotliwościowych filtrów SOI i NOI przy znajomości ich współczynników. Znaczenie liniowej charakterystyki fazowej w procesie przetwarzania sygnału. Charakterystyka opóźnienia grupowego.
Projektowanie filtrów NOI metodą transformacji biliniowej. Projektowanie filtrów SOI metodą okien czasowych.
Podstawy dyskretnej symulacji układów analogowych.

Metody kształcenia

Wykład: wykład konwencjonalny/tradycyjny z elementami dyskusji
Laboratorium: ćwiczenia laboratoryjne, praca w grupach z elementami dyskusji.

Efekty uczenia się i metody weryfikacji osiągania efektów uczenia się

Opis efektu	Symbole efektów	Metody weryfikacji	Forma zajęć

Warunki zaliczenia

Wykład: warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnej oceny z egzaminu przeprowadzonego w formie zaproponowanej przez prowadzącego zajęcia.
Laboratorium: warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych przewidzianych do realizacji w ramach programu laboratorium oraz sprawdzianów przeprowadzanych przez prowadzącego zajęcia.
 

Literatura podstawowa

1. Lyons R.G.: Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów, WKŁ, Warszawa, 1999.
2. Oppenheim A.V., Schafer W.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, WKŁ, Warszawa, 1979.
3. Owen M.: Przetwarzanie sygnałów w praktyce, WKŁ, Warszawa, 2009.
4. Wojciechowski J.M.: Sygnały i systemy, WKŁ, Warszawa, 2008.
5. Zieliński T.P.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Od teorii do zastosowań, WKŁ, Warszawa, 2005.

Literatura uzupełniająca

1. Smith S.W.: The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing, California Technical Publishing, Sand Diego, California 1999. Dostępna pod adresem http://www.dspguide.com/pdfbook.htm
2. Szabatin J.: Podstawy teorii sygnałów, WKŁ, Warszawa, 2002.
3. Oppenheim A.V., Scharfer R.W., Buck J.R.: Discrete-Time Signal Processing, Prentice Hall, 1999.
4. Oppenheim A.V., Willsky A.S., Nawab S.H.: Signal & Systems, Prentice Hall, 1997.
5. Orfanidis S.J.: Introduction to Signal Processing, Prentice Hall, 2009. Dostępna pod adresem http://www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/intro2sp/orfanidis-i2sp.pdf

Uwagi

Zmodyfikowane przez dr hab. inż. Radosław Kłosiński, prof. UZ (ostatnia modyfikacja: 21-04-2021 12:09)