Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Teoria sygnałów
Tok studiów:
2014/2015
Kod:
IEL-1-303-s
Wydział:
Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Elektronika
Semestr:
3
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr inż. Korohoda Przemysław (korohoda@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Korohoda Przemysław (korohoda@agh.edu.pl)
dr inż. Gałka Jakub (jgalka@agh.edu.pl)
dr inż. Sypka Przemysław (sypka@agh.edu.pl)
dr inż. Ziółko Bartosz (bziolko@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie inżynierskich zastosowań matematyki, obejmującą elementy niezbędne do opisu, analizy i modelowania sygnałów analogowych w zakresie systemów liniowych oraz wybranych sytemów nieliniowych. EL1A_W16, EL1A_W04, EL1A_W11, EL1A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W002 Zna i rozumie zasady przetwarzania sygnałów w dziedzinie pierwotnej (np. czasu) i częstotliwości; w zakresie modelowania matematycznego zna formy opisu, zasady projektowania i stosowania filtrów analogowych oraz podstawowe techniki modulacji; rozumie zasadę stosowania i konsekwencje twierdzenia o próbkowaniu. EL1A_W16, EL1A_W04, EL1A_W11, EL1A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności
M_U001 Potrafi efektywnie korzystać ze źródeł literaturowych i internetu, dokonywać analizy sygnałów analogowych w dziedzinie czasu i częstotliwości. EL1A_U01, EL1A_U03, EL1A_U06, EL1A_U04, EL1A_U17, EL1A_U02 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Umie przeprowadzić analizę stacjonarnego liniowego systemu przetwarzania analogowego oraz odpowiednio uproszczoną analizę stacjonarnego systemu nieliniowego, zweryfikować postawioną hipotezę, przedstawić i skomentować uzyskane wyniki. EL1A_U01, EL1A_U03, EL1A_U04, EL1A_U17, EL1A_U02 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się, podnoszenia swoich kompetencji zawodowych oraz pracy w zespole. EL1A_K01, EL1A_K04 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaangażowanie w pracę zespołu
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie inżynierskich zastosowań matematyki, obejmującą elementy niezbędne do opisu, analizy i modelowania sygnałów analogowych w zakresie systemów liniowych oraz wybranych sytemów nieliniowych. + + + - - - - - - - -
M_W002 Zna i rozumie zasady przetwarzania sygnałów w dziedzinie pierwotnej (np. czasu) i częstotliwości; w zakresie modelowania matematycznego zna formy opisu, zasady projektowania i stosowania filtrów analogowych oraz podstawowe techniki modulacji; rozumie zasadę stosowania i konsekwencje twierdzenia o próbkowaniu. + + + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi efektywnie korzystać ze źródeł literaturowych i internetu, dokonywać analizy sygnałów analogowych w dziedzinie czasu i częstotliwości. - + + - - - - - - - -
M_U002 Umie przeprowadzić analizę stacjonarnego liniowego systemu przetwarzania analogowego oraz odpowiednio uproszczoną analizę stacjonarnego systemu nieliniowego, zweryfikować postawioną hipotezę, przedstawić i skomentować uzyskane wyniki. - + + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się, podnoszenia swoich kompetencji zawodowych oraz pracy w zespole. - + + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  1. Zapis sygnału za pomocą układu sygnałów bazowych, wstęp do analizy częstotliwościowej.

    Zastosowanie iloczynu skalarnego do oceny i uzyskiwania ortogonalności sygnałów oraz do porównywania i klasyfikowania sygnałów. Przykłady dla sygnałów rzeczywistych i zespolonych. Definicja bazy, przykłady i generowanie układów sygnałów ortogonalnych. Szereg Fouriera w trzech postaciach, wzajemne zależności, właściwości, przykłady obliczeń i interpretacja współczynników szeregu. Błąd aproksymacji skończonym szeregiem Fouriera.

  2. Wstęp do modulacji sygnałów.

    Transformacja Hilberta, definicja, właściwości, twierdzenia, interpretacja w dziedzinie czasu i częstotliwości, przykłady par sygnał – transformata, filtr Hilberta. Modulacje liniowe i ich sposoby opisu, schematy blokowe. Modulacja amplitudy dwuwstęgowa, z falą nośna i bez, jednowstęgowa, metody Hartleya i Weavera, opis w dziedzinie częstotliwości. Modulacja kwadraturowa. Modulacja fazy i częstotliwości, opis ogólny, przykłady zastosowań dla sygnałów prostokątnych.

  3. Analiza częstotliwościowa.

    Definicja i własności prostego i odwrotnego całkowego przekształcenia Fouriera. Podobieństwa i różnice w odniesieniu do szeregu Fouriera. Przykłady par sygnał – transformata. Twierdzenia związane z wyznaczaniem wymienionych par i przykłady zastosowań. Poszerzenie funkcyjnego modelu sygnału o pseudo-funkcję delta Diraca, własności delty Diraca oraz wybrane twierdzenia ułatwiające szybkie przekształcanie modeli matematycznych. Interpretacja cech sygnału w dziedzinie częstotliwościowej.

  4. Filtracja sygnałów, zastosowanie okien czsowych i częstotliwościowych

    Definicja i własności splotu. Twierdzenie o splocie i jego zastosowania. Transformacja Laplace’a i jej związki z transformacją Fouriera. Definicja i sposoby opisu systemu liniowego stacjonarnego w dziedzinie czasu, częstotliwości oraz Laplace’a. Wzajemne zależności między formami opisu stacjonarnego systemu liniowego. Skala decybelowa i jej zastosowanie do opisu charakterystyk filtrów. Dolnoprzepustowy filtr przyczynowy. Stabilność filtru, definicje i twierdzenia. Przykład filtru RC z wykorzystaniem poznanych form opisu. Dolnoprzepustowe filtry Butterwortha, Czebyszewa oraz Cauera, założenia, właściwości, projektowanie, przykłady. Zamiana filtru typu dolnoprzepustowego na inne typy filtrów.Okna: prostokątne, Bartletta, Hanna, Hamminga, Parzena, Gaussa; porównanie cech czasowych i częstotliwościowych, zastosowanie.

  5. Wybrane zastosowania i efekty nieliniowe.

    Energia i moc sygnału. Model pętli fazowej w ujęciu Teorii sygnałów, efekty czasowo-częstotliwościowe przetwarzania sygnałów kosinusoidalnych przez systemy nieliniowe.

  6. Sygnały losowe oraz próbkowanie.

    Sygnały losowe, sposoby ich opisu oraz filtracja liniowa. Losowe sygnały binarne oraz szum biały i szumy kolorowe. Twierdzenie o próbkowaniu w wersji teoretycznej oraz konsekwencje praktycznych realizacji, opis w dziedzinie czasu i częstotliwości, wersja dla sygnałów dolnopasmowych oraz dla sygnałów pasmowych. Efekt aliasingu oraz filtracja antyaliasingowa.

  7. Modelowanie sygnałów analogowych.

    Matematyczny model sygnału analogowego, sygnały elementarne, układy funkcji Haara i Walsha, opis sygnału kosinusoidalnego i jego interpretacja, definicja częstotliwości, problem ciągłości fazy, wzajemne zależności między poznanymi sygnałami.

Ćwiczenia audytoryjne:

W ramach przedmiotu prowadzone są ćwiczenia odpowiadające zagadnieniom prezentowanym na wykładach, wybranym pod kątem możliwości wykonania odpowiednio pouczających wyliczeń bez użycia komputera. Treści tych zajęć ugruntowują i rozszerzają wiedzę przekazywaną podczas wykładów, w szczególności uczą praktycznego posługiwania się metodami i modelami przedstawianymi w trakcie wykładu. Ćwiczenia mają charakter rachunkowy. Przeprowadzane obliczenia są związane z analizowanymi metodami i modelami.

Ćwiczenia laboratoryjne:

Ćwiczenia laboratoryjne maja na celu uzupełnienie ćwiczeń audytoryjnych o wyliczenia i symulacje zbyt żmudne i czasochłonne do wykonania bez użycia komputera. Podstawowym narzędziem jest pakiet Matlab. Zadania ilustrujące i ugruntowujące przestawioną na wykładzie teorię realizowane są w zespołach dwuosobowych, których pracę ocenia na bieżąco prowadzący zajęcia. Do poprawnego wykonania zadań konieczna jest znajomość wykładanej teorii w zakresie odpowiadającym wykonywanemu ćwiczeniu.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 125 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w wykładach 28 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 14 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 14 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 47 godz
Przygotowanie do zajęć 20 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

1. Aby uzyskać pozytywną ocenę końcową niezbędne jest uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń tablicowych oraz zajęć laboratoryjnych oraz zdanie egzaminu. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest posiadanie oceny pozytywnej z ćwiczeń i zajęć laboratoryjnych.
2. Obliczamy średnią ważoną z ocen z ćwiczeń (25%), zajęć laboratoryjnych (25%) i egzaminu (50%).
Wyznaczamy ocenę końcową na podstawie zależności:
if sr>4.75 then OK:=5.0 else
if sr>4.25 then OK:=4.5 else
if sr>3.75 then OK:=4.0 else
if sr>3.25 then OK:=3.5 else OK:=3

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Wiadomości z zakresu przedmiotów: Algebra i Analiza matematyczna, podstawy programowania w pakiecie Matlab

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. J. Szabatin: Podstawy teorii sygnałów. WKiŁ, Warszawa 2004 i późniejsze wydania..
2. M. Kantor, Z. Papir: Modulacja i detekcja – zbiór zadań z rozwiązaniami. UWND AGH, Kraków 2008.
3. Z. Papir: Analiza częstotliwościowa sygnałów. UWND AGH, Kraków 1995.
4. H. Baher: Analog and Digital Signal Processing, John Wiley 2001.
5. J. Izydorczyk, G. Płonka, G. Tyma: Teoria Sygnałów. Helion 1999 i późniejsze wydania.
6. A. Wojnar: Teoria sygnałów. WNT, Warszawa 1980 i późniejsze wydania.
7. K.M. Snopek, Jacek M. Wojciechowski: Sygnały i systemy. Zbiór zadań. Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2010.
8. T.Zieliński, P.Korohoda, R. Rumian (red.): Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Podstawy, multimedia, transmisja. PWN, Warszawa 2014 .

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak