Методы и техника обработки сигналов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ивановская государственная текстильная академия»
(ИГТА)
Кафедра автоматики и радиоэлектроники
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
___________________В.В.Любимцев
«_____»___________________20____
АННОТАЦИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Методы и техника обработки сигналов
Код, направление подготовки
220700 Автоматизация
технологических процессов
и производств
Профиль подготовки
Автоматизация технологических
процессов и производств
в текстильной и легкой
промышленности
Цикл, код
МЕНЦ, Б.2.в.2
Семестр
3
Квалификация (степень) выпускника
бакалавр
Форма обучения
очная
Факультет
механики и автоматики
Иваново 2010
В результате изучения дисциплины «Методы и техника обработки сигналов» обучающиеся должны:
- знать: общие принципы фильтрации сигналов; характеристики идеализированных фильтров; принципы синтеза и конструирования аналоговых
фильтров с различной аппроксимацией АЧХ; основы теории оптимальной
согласованной фильтрации аналоговых сигналов; основы теории цифровой
обработки сигналов; принципы дискретизации и квантования сигналов; свойства дискретных сигналов; основы синтеза дискретных фильтров; основы
теории адаптивной фильтрации сигналов;
- уметь: анализировать спектральный состав аналоговых и дискретных
сигналов; проводить расчет и синтез структур аналоговых фильтров с заданными характеристиками; проводить расчет и синтез структур КИХ-фильтров;
проводить расчет и синтез структур БИХ-фильтров; проводить расчет и синтез структур цифровых преобразователей Гильберта;
- владеть: математическим аппаратом теории сигналов и синтеза
устройств их обработки; техническими и специализированными программными средствами в области анализа и синтеза сигналов и устройств их обработки.
Рабочей программой дисциплины предусмотрены следующие виды
учебной работы:
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Лабораторные занятия
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Самостоятельное изучение теоретического
материала с самоконтролем по рекомендуемым тестам
Изучение теоретического материала при подготовке к защите лабораторных работ
Итоговое повторение теоретического материала при подготовке к экзамену
Вид промежуточной аттестации: экзамен
Общая трудоемкость
Всего часов /
зачетных единиц
54/1,5
Номер
семестра
3
54/1,5
22/0,61
32/0,89
54/1,5
22/0,61
28/0,78
54/1,5
20/0,56
20/0,56
16/0,44
16/0,44
18/0,5
18/0,5
36/1
144/4
36/1
144/4
2
Дисциплина включает следующие разделы:
1. Основы теории синтеза линейных частотных фильтров
Фильтры, реальные и идеальные. Частотные характеристики четырехполюсников. Аппроксимация характеристики идеального фильтра. Синтез
фильтров Баттерворта и Чебышева. Передаточные функции полиномиальных активных фильтров. Расчет номиналов элементов фильтров.
2. Согласованная фильтрация сигнала на фоне помех
Принципы согласованной фильтрации. Импульсная характеристика согласованного фильтра. Физическая осуществимость. Сигнал и помеха на выходе согласованного фильтра. Синтез согласованных фильтров. Формирование сигнала сопряженного с заданным фильтром. Согласованная фильтрация
сигнала при небелом шуме. Фильтрация сигнала с неизвестной начальной
фазой. Согласованная фильтрация комплексного сигнала. Формирующие
фильтры.
3. Принципы цифровой обработки сигналов (ЦОС)
Дискретные и цифровые сигналы. Типовые дискретные сигналы. Нормирование частоты. Обобщенная схема ЦОС.
4. Спектральное представление дискретных сигналов
Спектр дискретного сигнала. Связь между спектрами аналогового и
дискретного сигналов. Дискретное преобразование Фурье и его свойства.
Влияние формы дискретизирующих импульсов на спектр сигнала. Дискретное преобразование Лапласа. Быстрое преобразование Фурье. Основные
свойства Z-преобразования. Z-преобразования элементарных сигналов. Способы нахождения обратного Z-преобразования.
5. Описание линейных дискретных систем во временной области
Импульсная характеристика линейной дискретной системы (ЛДС). Вычисление реакции ЛДС по формуле свертки. Вычисление реакции ЛДС с использованием разностного уравнения. Рекурсивные и нерекурсивные ЛДС.
Дискретные системы с конечной (КИХ) и бесконечной (БИХ) импульсной
характеристикой. Устойчивость ЛДС. Оценка устойчивости по импульсной
характеристике.
6. Описание линейных дискретных систем в Z-области
Передаточная функция. Взаимосвязь между передаточной функцией и
разностным уравнением. Передаточные функции звеньев 1-го и 2-го порядков. Оценка устойчивости по передаточной функции. Карты нулей и полюсов
звеньев 1-го и 2-го порядков.
7. Описание линейных дискретных систем в частотной области
Частотная характеристика ЛДС и ее свойства. Расчет частотных характеристик звеньев 1-го и 2-го порядков. Экспресс-анализ АЧХ и ФЧХ звеньев
ЛДС.
8. Структурные схемы линейных дискретных систем
Структуры рекурсивных ЛДС. Прямая структура. Каскадная структура.
Параллельная структура. Структуры нерекурсивных ЛДС.
3
9. Цифровые фильтры
Основные определения и классификация цифровых фильтров (ЦФ).
Синтез ЦФ. КИХ-фильтры с линейной ФЧХ. Синтез КИХ-фильтров методом
окон. Синтез оптимальных (по Чебышеву) КИХ-фильтров. Цифровые преобразователи Гильберта и дифференциаторы. Цифровые согласованные КИХфильтры. Синтез БИХ-фильтров.
10. Эффекты квантования в цифровых системах
Представление и кодирование чисел. Процессы квантования. Шумы
квантования. Квантование чисел и сигналов.
11. Способы модуляции, используемые при передаче информационных
данных в цифровом виде
Амплитудная манипуляция. Частотная манипуляция. Фазовая манипуляция. Квадратурная манипуляция. Широтно-импульсная модуляция.
12. Основы адаптивной фильтрации
Введение в линейное предсказание. Линейные спектральные пары. Рекуррентные алгоритмы адаптации.
Заведующий кафедрой
Преподаватель-разработчик
Н.А.Кулида
В.И.Синицын
4