Diskretni signali in sistemi

Opis predmeta

Vzorčenje, spekter idealno vzorčenega signala, rekonstrukcija časovno zveznega signala, teorem o vzorčenju. Vrste diskretnih signalov (periodični, aperiodični, naključni)

Spektralna analiza diskretnih signalov (časovno diskretna Fouriereva transformacija TDFT, diskretni Fourierev transform – DFT).

Časovno diskretni linearni časovno nespremenljivi (LTI) sistemi (gradniki sistemov, kavzalnost, stabilnost). Opisovanje diskretnih LTI sistemov (diferenčna enačba, impulzni odziv, frekvenčni odziv, z-transformacija, sistemska funkcija). Lastnosti LTI sistema na osnovi lege polov in ničel sistemske funkcije (stabilnost, zrcaljenje ničel, fazni sukalnik, sistemi z linearno fazo, kaskadna vezava)

Diskretni filtri (bločna shema in diagram pretoka, strukture diskretnih filtrov, osnovne filtrske karakteristike). Načrtovanje FIR filtrov (načrtovanje z oknenjem, frekvenčne preslikave FIR sit, načrtovanje optimalnih FIR filtrov)

Načrtovanje IIR filtrov (impulzno invariantna metoda, bilinearna preslikava)

Sistemi z več frekvencami vzorčenja (decimacija, interpolacija, uporaba interpolacije pri rekonstrukciji)

Digitalna obdelava signalov (kvantizacijski šum, vpliv kvantizacije koeficientov, praktične izvedbe)

Cilji in kompetence

Osnovne lastnosti časovno diskretnih signalov. Zveze med diskretnimi in časovno zveznimi signali.

Uporaba DFT-ja za spektralno analizo zveznih signalov.

Digitalna obdelava signalov z digitalnimi filtri. Posebnosti FIR sistemov, ki jih časovno zveznih sistemih ne moremo realizirati.

Pomen pravilne izbire strukture sistema na degradacijo karakteristike zaradi končne točnosti koeficientov.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, avditorne in laboratorijske vaje, domače naloge.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem izpitu naj bi bili študenti zmožni:

– podati razliko med lastnostmi časovno zveznih in diskretnih signalov,

– izračunati oceno spektra analognega signala z uporabo diskretne Fouriereve transformacije,

– izračunati ustrezno vzorčevalno frekvenco in potrebni protiprekrivni filter za zajem analognega signala,

– podati primerjavo med lastnostmi FIR in IIR diskretnih sistemov,

– izračunati koeficiente diskretnega FIR filtra z uporabo okenske metode in koeficiente diskretnega IIR filtra z uporabo bilinearne transformacije,

– izbrati vrsto filtra in strukturo, primerno za implementacijo z mikrokrmilnikom za dani problem,

– oceniti vpliv kvantizacije signala na moč izhodnega šuma.

Reference nosilca

1 PIRC, Matija, FURLAN, Jože. Effects of high electric fields on tunneling-assisted optical electron transitions in a-Si. IEEE transactions on electron devices. [Print ed.]. Dec. 2011, vol. 58, no. 12, str. 4318-4323, ilustr. ISSN 0018-9383. http://dx.doi.org/10.1109/TED.2011.2169068

2 PIRC, Matija, TOPIČ, Marko. Electroabsorption modeling in hydrogenated amorphous silicon. IEEE transactions on electron devices. [Print ed.]. Dec. 2013, vol. 60, no. 12, str. 3973-3978, ilustr. ISSN 0018-9383. http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6631493

3 BRECL, Kristijan, PIRC, Matija, BOKALIČ, Matevž, MORELJ, Dorijan, TOPIČ, Marko. PV module behaviour

on the substring level under real conditions monitored by junction box electronic device Jubomer. IET renewable power generation. [Print ed.]. 2019, vol. , no. , str. 1-5, ilustr. ISSN 1752-1416. https://digital-library.theiet.org/content/journals/10.1049/iet-rpg.2019.0156, DOI: 10.1049/iet-rpg.2019.0156

4 PIRC, Matija, CASERMAN, Simon, FERK, Polonca, TOPIČ, Marko. Compact UV LED lamp with low heat emissions for biological research applications. Electronics. Mar. 2019, vol. 8, no. 3, str. 1-18, ilustr. ISSN 2079-9292. https://www.mdpi.com/2079-9292/8/3/343, DOI: 10.3390/electronics8030343

5 PIRC, Matija. Idle noise reduction of a parametric acoustic array power driver = Zmanjšanje lastnega šuma ojačevalnika in modulatorja za parametrično akustično polje. Informacije MIDEM : časopis za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale. [Tiskana izd.]. Mar. 2019, vol. 49, no. 1, str. 33-42, ilustr. ISSN 0352-9045. http://www.midem-drustvo.si/Journal%20papers/MIDEM_49(2019)1p33.pdf, DOI: 10.33180/InfMIDEM2019.105

Temeljni viri in literatura

S. Tomažič, S. Leonardis: Diskretni signali in sistemi, Založba FE in FRI, Ljubljana, 2004
S. K. Mitra, Digital signal processing: a computer based approach, fourth edition, McGraw-Hill, 2011