Detail předmětu

Signály 1

FEKT-BKC-SI1Ak. rok: 2021/2022

Předmět Signály 1 se věnuje základům zpracování analogových a číslicových signálů a analýze systémů. Tato problematika tvoří součást řady různých technických zařízení. V předmětu jsou představeny základní principy spojitých a diskrétních signálů a systémů. Signály jsou reprezentovány jak v časové oblasti, tak také v kmitočtové oblasti. Dále jsou probírány základní typy signálů a jejich vlastnosti, potřebné operace se signály, klasifikace a analýza systémů. Studenti se také seznámí s vizualizací a zpracováním signálů pomocí počítače s běžným signálovým software a získají praktické zkušenosti s laboratorními přístroji jako osciloskop, signálový generátor, signálový analyzátor, apod. Studenti využijí získané znalosti v navazujících předmětech, které jsou zaměřeny na specifické aplikace metod zpracování signálů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

7

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen: (a) změřit a popsat signály, (b) definovat a generovat potřebný signál, (c) určit spektrum a vlastnosti signálů, (d) provádět převody mezi analogovými a číslicovými signály, (e) analyzovat systémy, (f) diskutovat výhody a nevýhody různých signálů a metod na jejich zpracování.

Prerekvizity

Jsou požadovány základní znalosti bakalářské matematiky (derivace, integrály, řešení rovnic, základy pravděpodobnostní analýzy, statistická rozložení).
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka poučeného“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení odborného základu, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

Studenti mohou získat maximálně 30 bodů za aktivní práci během semestru a 70 bodů za závěrečnou zkoušku. Bodované aktivity jsou následující: jeden test zaměřený na počítání signálových příkladů (10 bodů), počítačová cvičení (10 bodů) a domácí úkoly (10 bodů). Závěrečná písemná zkouška obsahuje otázky z teorie signálů s soustav a početní příklady (70 bodů).

Osnovy výuky

1. Úvod do teorie signálů a soustav, základní signálové operace, harmonický signál.
2. Periodické signály, typické příklady, obdélníkové impulsy.
3. Neperiodické a kvaziperiodické signály, typické příklady.
4. Fourierova transformace, spektrální funkce vybraných signálů.
5. Korelace a konvoluce, vlastnosti, praktické aplikace, vzájemný vztah.
6. Systémy se spojitým časem, Laplaceova transformace, přenosová funkce.
7. Analýza systémů se spojitým časem, lineární a nelineární systémy.
8. Převody mezi analogovými a digitálními signály, vzorkování, kvantování.
9. Vlastnosti digitálních signálů, rekonstrukce signálu ze vzorků.
10. Diskrétní Fourierova transformace, použití DFT, princip výpočtu FFT.
11. Systémy s diskrétním časem, prvky diskrétních systémů, charakteristiky.
12. Analýza systémů s diskrétním časem, testovací signály.
13. Signály v náhodných procesech, stacionarita, ergodicita.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s nejčastějšími typy signálů a jejich základními vlastnostmi a ukázat analýzu systémů včetně principů působení systémů na signály.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Všechna cvičení jsou povinná. Zameškanou výuku lze nahradit obvykle koncem semestru.

Základní literatura

KAMEN, E. W., HECK, B. S. Fundamentals of Signals and Systems. Englewood Cliffs: Prentice Hall, 2016. (EN)
JAN, J. Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů. Brno: VUT v Brně, 2002. (CS)
GIANNAKOPOULOS, T., PIKRAKIS, A. Introduction to Audio Analysis: A MATLAB Approach. New York: Academic Press, 2014. (EN)

eLearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BKC-EKT bakalářský, 2. ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Úvod do teorie signálů a soustav, základní signálové operace, harmonický signál
2. Periodické signály, typické příklady, obdélníkové impulsy
3. Neperiodické a kvaziperiodické signály, typické příklady
4. Fourierova transformace, spektrální funkce vybraných signálů
5. Korelace a konvoluce, vlastnosti, praktické aplikace, vzájemný vztah
6. Systémy se spojitým časem, Laplaceova transformace, přenosová funkce
7. Analýza systémů se spojitým časem, lineární a nelineární systémy
8. Převody mezi analogovými a digitálními signály, vzorkování, kvantování
9. Vlastnosti digitálních signálů, rekonstrukce signálu ze vzorků
10. Diskrétní Fourierova transformace, použití DFT, princip výpočtu FFT
11. Systémy s diskrétním časem, prvky diskrétních systémů, charakteristiky
12. Analýza systémů s diskrétním časem, testovací signály
13. Signály v náhodných procesech, stacionarita, ergodicita

Cvičení odborného základu

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Viz přednášky

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Viz přednášky

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Viz přednášky

eLearning