Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Sygnały, modulacje i systemy
Koordynator przedmiotu:
Kajetana Marta SNOPEK
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
SYMSE
Semestr nominalny:
3 / rok ak. 2012/2013
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Łącznie 125 h, w tym: udział w wykładach: 15 x 2h = 30h;udział w ćwiczeniach audytoryjnych: 15 x 1 h = 15 h;udział w ćwiczeniach laboratoryjnych: 5 x 3 h = 15 h; przygotowanie do wykładów: 10 h; przygotowanie do ćwiczeń audytoryjnych: 20 h; przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych: 15 h; przygotowanie do sprawdzianów 20 h
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
2
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia15h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Wymagana jest ugruntowana wiedza podstawowa z zakresu analizy matematycznej (całkowanie, różniczkowanie, obliczanie granic ciągów liczbowych i funkcji, rozwijanie w szeregi funkcyjne, rysowanie wykresów funkcji 1-wymiarowych). Student powinien mieć opanowane podstawy teorii obwodów oraz analizy częstotliwościowej przebiegów okresowych (szereg Fouriera).
Limit liczby studentów:
90
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z szeroko rozumianymi podstawowymi pojęciami teorii sygnałów i systemów czasu ciągłego i dyskretnego oraz przekazanie wiadomości niezbędnych do samodzielnego studiowania przedmiotów specjalistycznych.
Treści kształcenia:
TREŚĆ WYKŁADU 1. Sygnały (2h): - pojęcie sygnału; - klasyfikacja sygnałów; - parametry sygnałów czasu ciągłego i dyskretnego (wartość średnia, energia, moc); - przykłady sygnałów; - proste przekształcenia sygnałów (przesunięcie, zmiana skali czasu, mnożenie sygnałów); - dystrybucja Diraca i dystrybucja grzebieniowa; - splot sygnałów czasu ciągłego i dyskretnego. 2. Systemy (3h): - klasyfikacja systemów; - schematy blokowe. Sprzężenie zwrotne; - równania systemów w dziedzinie czasu; - pojęcie odpowiedzi impulsowej i jednostkowej; - zastosowanie splotu w analizie systemów liniowych. 3.Opis sygnałów czasu ciągłego w dziedzinie częstotliwości (4 h): - reprezentacje ortogonalne sygnałów; - uogólniony szereg Fouriera, równość Parsevala; - uzupełnienie wiadomości z teorii trygonometrycznego i wykładniczego szeregu Fouriera oraz całkowego przekształcenia Fouriera; - przekształcenie Fouriera w sensie granicznym dla sygnałów o skończonej mocy; - pojęcie widma sygnału i widma gęstości mocy; - widma podstawowych sygnałów; - widmo dystrybucji Diraca i dystrybucji grzebieniowej. 4. Wybrane właściwości całkowego przekształcenia Fouriera (2 h): - przesuniecie w dziedzinie czasu i w dziedzinie częstotliwości; - twierdzenie o splocie. 5. Modulacje analogowe: - modulacja amplitudy; - modulacje kątowe (fazy i częstotliwości). 6. Próbkowanie sygnałów (2 h): - twierdzenie Shannona o próbkowaniu; - częstotliwość Nyquista; - próbkowanie idealne (aliasing, efekt stroboskopowy); - odtwarzanie sygnału analogowego na podstawie jego próbek; - odtwarzanie schodkowe (interpolacja zerowego rzędu); - zniekształcenia widma sygnału odtworzonego; - zastosowanie w modulacji amplitudowo-impulsowej (PAM). 7. Sygnały czasu dyskretnego (4 h): - pojęcie sygnału dyskretnego w czasie; - opis operatorowy, przekształcenie Z; - podstawowe twierdzenia; - przekształcenie odwrotne. 8. Analiza systemów liniowych czasu ciągłego (5 h): - charakterystyki czasowe systemu: odpowiedź impulsowa i jednostkowa; - przekształcenie Laplace (przypomnienie); - opis systemu w dziedzinie zespolonej (transmitancja, zera i bieguny transmitancji i ich związek ze stabilnością); - opis systemu w dziedzinie częstotliwości (charakterystyki częstotliwościowe: amplitudowa, fazowa i amplitudowo-fazowa); - przejście sygnału przez system (filtracja sygnałów, filtr idealny). 9. Analiza systemów czasu dyskretnego (6 h): - charakterystyki czasowe systemu: odpowiedź impulsowa i jednostkowa systemu; - opis systemu w dziedzinie zespolonej (transmitancja, zera i bieguny transmitancji, ich związek ze stabilnością i przyczynowością); - opis systemu w dziedzinie częstotliwości; - filtry SOI i NOI; - filtr dyskretny rzędu pierwszego i drugiego. 10. Stan i stabilność systemów (4 h): - opis systemu równaniami stanu; - warunki stabilności systemu transmisyjnego analogowego (kryterium Hurwitza); - stabilność systemów ze sprzężeniem zwrotnym (kryterium Nyquista); - stabilność systemów dyskretnych; - metody symulacji dyskretnej systemów analogowych. TREŚĆ ĆWICZEŃ 1. Sygnały (2h): - obliczanie parametrów sygnałów czasu ciągłego i dyskretnego; - ilustracja graficznej metody wyznaczania splotu; - rysowanie wykresów sygnałów; - przykłady innych szeregów funkcyjnych. 2. Widmo sygnałów czasu ciągłego (3 h): - wyznaczanie widma sygnałów okresowych z wykorzystaniem szeregu Fouriera; - wyznaczanie widma sygnału z wykorzystaniem całkowego przekształcenia Fouriera; - zastosowanie twierdzenia Parsevala do obliczenia mocy lub energii sygnału; 3. Zastosowanie przekształcenia Fouriera w analizie systemów analogowych (2 h): - ilustracja związku pomiędzy odpowiedzią impulsową a charakterystyką częstotliwościową; - wyznaczanie odpowiedzi filtru rzeczywistego pobudzonego sygnałem harmonicznym; - wyznaczanie odpowiedzi filtru pobudzonego sygnałem dowolnym; - rysowanie charakterystyk częstotliwościowych; - wyznaczanie pasma 3-decybelowego filtru rzeczywistego. 4. Próbkowanie (2h): - wyznaczanie i rysowanie widma sygnału spróbkowanego przy spełnionym i niespełnionym warunku Nyquista; - odtwarzanie sygnału z próbek przy spełnionym i niespełnionym warunku Nyquista. 5. Systemy czasu ciągłego (3 h): - rozwiązywanie równania systemu z wykorzystaniem przekształcenia Laplace'a; - ilustracja związku pomiędzy odpowiedzią impulsową i jednostkową; - rysowanie schematu blokowego na podstawie równania systemu; - wyznaczanie transmitancji systemów złożonych; - badanie położenia zer i biegunów w płaszczyźnie zespolonej; - badanie stabilności systemu. 6. Systemy czasu dyskretnego (3 h): - rozwiązywanie równania systemu z wykorzystaniem przekształcenia Z; - ilustracja związku pomiędzy odpowiedzią impulsową i jednostkową; - rysowanie schematu blokowego na podstawie równania systemu; - wyznaczanie transmitancji systemów złożonych; - badanie położenia zer i biegunów w płaszczyźnie zespolonej; - badanie stabilności systemu; - wyznaczanie cyfrowego symulatora układu analogowego metodą niezmienności odpowiedzi impulsowej. ZAKRES LABORATORIUM W ramach laboratorium studenci (w zespołach 2-osobowych) wykonują 5 trzygodzinnych ćwiczeń o następującej tematyce: Lab1. Analiza i synteza sygnałów czasu ciągłego; Lab2. Modulacje analogowe; Lab3. Badanie właściwości układów analogowych; Lab4. Próbkowanie; Lab5. Badanie właściwości układów cyfrowych.
Metody oceny:
Na ćwiczeniach audytoryjnych studenci zdobywają podstawowe umiejętności rozwiązywania zadań z zakresu teorii sygnałów i systemów, które powinny być pogłębiane indywidualnie i z pomocą prowadzących przedmiot w ramach konsultacji. Stopień opanowania wiedzy oceniany jest podczas dwóch pisemnych sprawdzianów audytoryjnych (Spr1 i Spr2). Każdy student otrzymuje instrukcję laboratoryjną z wykazem zadań do rozwiązania w domu. Każde ćwiczenie laboratoryjne oceniane jest na podstawie: indywidualnie wykonanej pracy domowej, pisemnego sprawdzianu na początku ćwiczenia oraz sprawozdania redagowanego przez zespół realizujący ćwiczenie.
Egzamin:
nie
Literatura:
J.Wojciechowski: Sygnały i Systemy. WKiŁ, 2008. K.Snopek, J.Wojciechowski: Sygnały i Systemy. Zbiór zadań, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2009. J.Szabatin: Postawy Teorii Sygnałów. WKiŁ, 2003. A.Jakubiak, M.Radomski: Sygnały i Systemy. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2004.
Witryna www przedmiotu:
http://www.ire.pw.edu.pl/~ksnopek/SYMSE/symse.htm
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt W1
ma podstawową wiedzę na temat badania właściwości sygnałów w dziedzinie czasu i częstotliwości
Weryfikacja: ocena wyników Spr1 oraz Lab1 i Lab2
Powiązane efekty kierunkowe: K_W01, K_W08, K_W10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W07, T1A_W03, T1A_W07, T1A_W03, T1A_W07
Efekt W2
ma podstawową wiedzę na temat modulacji analogowych oraz przetwarzania A/C i C/A
Weryfikacja: ocena wyników Spr2 oraz Lab2 i Lab3
Powiązane efekty kierunkowe: K_W10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03, T1A_W07
Efekt W3
ma podstawową wiedzę na temat wyznaczania charakterystyk czasowych i częstotliwościowych systemów liniowych
Weryfikacja: ocena wyników Spr2 oraz Lab3 i Lab5
Powiązane efekty kierunkowe: K_W08, K_W09
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03, T1A_W07, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W07

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt U1
potrafi pozyskiwać informacje z literatury z zakresu teorii sygnałów i systemów
Weryfikacja: ocena wyników Spr1 i Spr2 oraz ocena zadań domowych do Lab1-Lab5
Powiązane efekty kierunkowe: K_U04
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U01
Efekt U2
potrafi zredagować pisemne sprawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego
Weryfikacja: ocena sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych Lab1-Lab5
Powiązane efekty kierunkowe: K_U06
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U03
Efekt U3
potrafi przeprowadzać pomiary laboratoryjne i symulacje komputerowe, interpretować otrzymane wyniki i wyciągać wnioski
Weryfikacja: ocena sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych Lab1-Lab5
Powiązane efekty kierunkowe: K_U02, K_U11
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U08, T1A_U09, T1A_U09, T1A_U15
Efekt U4
potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne i eksperymentalne
Weryfikacja: ocena wyników Spr1 i Spr2 oraz ocena sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych Lab1-Lab5
Powiązane efekty kierunkowe: K_U02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U08, T1A_U09

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt K1
potrafi pracować w zespole 2-osobowym
Weryfikacja: ocena sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych Lab1-Lab5
Powiązane efekty kierunkowe: K_K03
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K03