SylabUZ

Wygeneruj PDF dla tej strony

Cyfrowe przetwarzanie sygnałów - opis przedmiotu

Informacje ogólne
Nazwa przedmiotu Cyfrowe przetwarzanie sygnałów
Kod przedmiotu 06.0-WE-ELEKTP-CyfrPrzetwSyg
Wydział Wydział Informatyki, Elektrotechniki i Automatyki
Kierunek Elektrotechnika
Profil ogólnoakademicki
Rodzaj studiów pierwszego stopnia z tyt. inżyniera
Semestr rozpoczęcia semestr zimowy 2018/2019
Informacje o przedmiocie
Semestr 5
Liczba punktów ECTS do zdobycia 5
Występuje w specjalnościach Cyfrowe Systemy Pomiarowe
Typ przedmiotu obowiązkowy
Język nauczania polski
Sylabus opracował
  • dr inż. Mirosław Kozioł
  • dr hab. inż. Radosław Kłosiński, prof. UZ
Formy zajęć
Forma zajęć Liczba godzin w semestrze (stacjonarne) Liczba godzin w tygodniu (stacjonarne) Liczba godzin w semestrze (niestacjonarne) Liczba godzin w tygodniu (niestacjonarne) Forma zaliczenia
Wykład 30 2 18 1,2 Egzamin
Laboratorium 30 2 18 1,2 Zaliczenie na ocenę

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

Analiza matematyczna, Algebra liniowa z geometrią analityczną, Teoria obwodów.

Zakres tematyczny

Podstawy teorii sygnałów. Klasyfikacja sygnałów, modele matematyczne wybranych sygnałów, szereg Fouriera i przekształcenie Fouriera. 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 i metody ograniczania jego skutków. 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.
Matematyczny opis układów dyskretnych LTI. Definicja układu dyskretnego, liniowego, stacjonarnego i przyczynowego, splot dyskretny. Przekształcenie Z. Opisu układów dyskretnych za pomocą równania różnicowego i transmitancji. 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 liniowości charakterystyki fazowej filtru. 
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 kształcenia i metody weryfikacji osiągania efektów kształcenia

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.
Składowe oceny końcowej:  wykład: 50% + laboratorium: 50%

Obciążenie pracą

Obciążenie pracą Studia stacjonarne
(w godz.)
Studia niestacjonarne
(w godz.)
Godziny kontaktowe (udział w zajęciach; konsultacjach; egzaminie, itp.) 70 50
Samodzielna praca studenta (przygotowanie do: zajęć, kolokwium, egzaminu; studiowanie literatury przygotowanie: pracy pisemnej, projektu, prezentacji, raportu, wystąpienia; itp.) 55 75
Łącznie 125 125
Punkty ECTS Studia stacjonarne Studia niestacjonarne
Zajęcia z udziałem nauczyciela akademickiego 3 2
Zajęcia bez udziału nauczyciela akademickiego 2 3
Łącznie 5 5

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: 18-04-2018 15:04)