Elektronika i sygnały

stacjonarne

jednolite magisterskie

30/16/14/Zaliczenie na ocenę

prof. dr hab. inż. Adam Kawalec

5

aktywność / obciążenie studenta w godz.:

1. Udział w wykładach / 30

2. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 18

3. Udział w ćwiczeniach / 16

4. Samodzielne przygotowanie się do ćwiczeń / 16

5. Udział w laboratoriach / 14

6. Samodzielne przygotowanie się do laboratoriów / 14

7. Udział w konsultacjach (dotyczących wykładów, ćwiczeń i laboratoriów) / 8

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 116 / 4 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli: 1.+3.+5.+7.= 60 / 2 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową: 72 / 3 ECTS

Moduł obejmuje opis i analizę sygnałów deterministycznych oraz stochastycznych. Podstawy przetwarzania sygnałów: próbkowanie sygnału, analizę widmową oraz pętlę PLL, przemianę częstotliwości, modulację, filtrację. Budowę oraz zasadę, działania elektronicznych układów analogowych i cyfrowych realizujących funkcję przetwarzania sygnałów.

Wykład

1. Matematyczne modele sygnałów / 3 Podstawowe pojęcia. Modele sygnałów. Parametry sygnałów. Deterministyczny model sygnału. Przykłady sygnałów elementarnych. Pojęcie sygnału stochastycznego. Charakterystyki sygnałów losowych.

2. Analiza widmowa sygnałów analogowych/ 3

Szereg Fouriera. Transformata Fouriera. Właściwości transformaty Fouriera. Analiza widmowa sygnałów okresowych. Analiza widmowa sygnałów nieokresowych. Charakterystyki częstotliwościowe sygnałów losowych. Wybrane problemy analizy widmowej. Funkcje wagowe

3. Podstawy analizy korelacyjnej sygnału / 2 Funkcja autokorelacji i jej właściwości. Funkcja korelacji wzajemnej sygnałów. Sygnały analogowe i dyskretne o ograniczonej mocy średniej.

4. Szumy w elementach i układach elektronicznych / 1. Fizyczne źródła szumów. Parametry charakteryzujące właściwości szumowe elementów i układów elektronicznych.

5. Pętla synchronizacji fazowej - PLL / 2. Zasada działania pętli synchronizacji fazowej. Elementy składowe pętli. Analiza własności pętli. Cyfrowa pętla synchronizacji fazowej. Zastosowania PLL.

6. Przemiana częstotliwości / 2. Istota przemiany częstotliwości. Zasada działania mieszacza. Układy przemiany częstotliwości.

7. Kształtowanie widma przez układ liniowy. Filtry pasywne i aktywne /2 Układy-podstawowe definicje. Opis układów w dziedzinie czasu i częstotliwości. Filtry idealne. Podstawowe układy filtrów aktywnych ze wzmacniaczem operacyjnym.

8. Modulacja / 2. Pojęcie i cel modulacji. Rodzaje modulacji. Pojęcie sygnału analitycznego, przekształcenie Hilberta. Modulacje amplitudowe i kątowe sygnału ciągłego. Podstawowe układy modulacji.

9. Zaawansowane techniki próbkowania sygnałów / 3 Przetwornik A/C. Twierdzenie o próbkowaniu. Funkcje bazowe. Rodzaje próbkowania. Próbkowanie sygnałów wąskopasmowych. Kwantowanie sygnału. Odtwarzanie sygnału na podstawie próbek.

10. Analiza widmowa sygnałów dyskretnych / 2

Dyskretne przekształcenie Fouriera. Wybrane właściwości dyskretnego przekształcenia Fouriera. Szybkie przekształcenie Fouriera (FFT). Wyznaczanie splotu liniowego.

11. Transformata Z / 2 Istota transformaty Z. definicja, właściwości, obszar zbieżności, związek transformaty Z, z przekształceniem Fouriera . Równania różnicowe, schematy strukturalne.

12. Podstawy filtracji cyfrowej / 2 Istota filtracji cyfrowej. Układy o nieskończonej odpowiedzi impulsowej NOI. Układy o skończonej odpowiedzi impulsowej SOI. Podstawy projektowania filtrów cyfrowych.

13. Decymacja i interpolacja sygnałów dyskretnych /2

Proces zmiany wartości częstotliwości próbkowania. Zasada pracy przykładowego układu decymacji i interpolacji. Schemat funkcjonalny układu decymacji i interpolacji

14. Cyfrowa konwersja widma sygnału /2 Analogowy układ konwersji widma. Kwadraturowa konwersja widma. Cyfrowa realizacja kwadraturowego układu konwersji widma. Zaliczenie

Ćwiczenia rachunkowe

1. Wyznaczanie przekształcenia Fouriera sygnałów deterministycznych / 2

2. Wyznaczanie parametrów rozkładów sygnałów stochastycznych. / 2

3. Analiza korelacyjna zdeterminowanych sygnałów analogowych. / 2

4. Sygnały wąskopasmowe. Przekształcenie Hilberta /2

5. Wyznaczanie parametrów układów konwersji analogowo-cyfrowej. Próbkowanie sygnałów. / 2

6. Przekształcenie Z i jego podstawowe właściwości /2

7. Wyznaczanie odpowiedzi impulsowej i transmitancji operatorowej filtrów cyfrowych. / 2

8. Badanie złożoności obliczeniowej filtrów cyfrowych. Zaliczenie /2

Laboratoria

1. Określanie parametrów szumowych elementów i układów elektronicznych / 2

2. Analiza rozwiązań układowych PLL oraz dobór elementów dla zadanych parametrów / 2

3. Badanie mieszacza / 2

4. Badanie filtrów aktywnych / 2

5. Badanie podstawowych układów modulacji / 2.

6. Podstawowe operacje na sygnałach w środowisku MATLAB /2

7. Badanie parametrów i charakterystyk czasowo-częstotliwościowych filtrów z wykorzystaniem środowiska MATLAB / 2

podstawowa:

1. Chwaleba, B. Moeschke, G. Płoszajski – Elektronika, WSiP 2008, wyd. XI

2. Boksa J. Układy analogowe część II, WAT 2000

3. Filipkowski A. : Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1978.

4. Baskakow Ś. I., Sygnały i układy radiotechniczne. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa, 1972.

5. Szabatin J.,: Podstawy teorii sygnałów, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności WKŁ, Warszawa. 2007

6. Izydorczyk J., Płonka G., Tyma G.: Teoria sygnałów. Kompendium wiedzy na temat sygnałów i metod ich przetwarzania, Helion, Gliwice 2006

7. Zieliński T.P.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Od teorii do zastosowań. WKŁ, Warszawa 2005

uzupełniająca:

1. Szabatin J.,: Przetwarzanie sygnałów. Materiały dydaktyczne Politechniki Warszawskiej, 2003, www.ise.pw.pl/~szabatin

2. Smith S.W.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Praktyczny poradnik dla inżynierów i naukowców. Wydawnictwo BTC, Warszawa, 2007.

3. Proakis J.G., Manolakis D.G.: Digital Signal Processing. Principles, Algorithms, and Applications. Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, 1996.

4. Oppenheim A. V.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, WKŁ, Warszawa, 1979.

5. Lyons R.G.: Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów. WKŁ, Warszawa, 2010

W1 / Ma pogłębioną wiedzę dotyczącą przetwarzania sygnałów w układach elektronicznych / K_W03

U1 / Potrafi wykorzystać poznane metody analizy obwodów elektrycznych do projektowania układów/ K_U07

U2 / Potrafi zaprojektować filtr cyfrowy o określonych charakterystykach / K_U07

U3 / potrafi przeprowadzić analizę sygnałów występujących w układach elektronicznych / K_U11

U4 / potrafi przeprowadzić przetwarzanie sygnału przy wykorzystaniu oprogramowania i układów elektronicznych / K_U11

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia na ocenę

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: ocen z kartkówek i kolokwium

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: ocen z wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych

efekt W1 sprawdzany jest podczas sprawdzania wiedzy teoretycznej przed ćwiczeniami rachunkowymi i laboratoryjnymi;

efekty U1 – sprawdzany jest na ćwiczeniach rachunkowych i laboratoryjnych oraz na podstawie indywidualnego zadania;

efekty U2, U3, U4 - sprawdzany jest na ćwiczeniach laboratoryjnych, oraz na podstawie indywidualnych zadań związanych z wykonywanymi ćwiczeniami.