Σήματα και Συστήματα

Κωδικός Μαθήματος: Ν2-5050Β
Εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας: 4 (2Θ + 2Ε)
Πιστωτικές Μονάδες: 5
Τυπικό εξάμηνο διδασκαλίας: 5ο
Κατηγορία μαθήματος: Μάθημα Ειδικής Υποδομής
Προαπαιτούμενα:

Μαθησιακά αποτελέσματα

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής / τρια θα είναι σε θέση να:

  • γνωρίζει πώς να περιγράφει κάποιο σήμα με μαθηματικό τρόπο, να κατηγοριοποιεί τα σήματα και να περιγράφει τις ιδιότητές τους στο πεδίο του συνεχούς ή του διακριτού χρόνου (περιοδικά, εκθετικά, στοχαστικά, ντετερμινιστικά, με συμμετρίες)
  • αναλύει και να ταξινομεί τα συστήματα με βάση τις ιδιότητές τους (γραμμικότητα, χρονική αμεταβλητότητα, αιτιατότητα, μνήμη, ευστάθεια, αντιστρεψιμότητα)
  • αναλύει, αναπαριστά, σχεδιάζει, προσεγγίζει και διαχειρίζεται σήματα στον υπολογιστή (ικανότητα που αποκτάται κυρίως από το εργαστηριακό μέρος του μαθήματος)
  • αναπαριστά γραμμικά χρονοαμετάβλητα (ΓΧΑ) συστήματα με εξισώσεις, με μπλοκ διαγράμματα, με την κρουστική τους απόκριση ή με τη συνάρτηση μεταφοράς τους και να κατανοεί την ισοδυναμία των αναπαραστάσεων αυτών
  • κατανοεί την «νέα» πράξη της συνέλιξης δύο σημάτων και να εκτιμά τη σημασία της στην ανάλυση ΓΧΑ συστημάτων
    κατανοεί τη σχέση ανάμεσα στα πεδία του χρόνου και των συχνοτήτων και να εκτιμά τη σημασία της ανάλυσης Fourier(στο συνεχές και στο διακριτό πεδίο του χρόνου)

  • κατανοεί το θεώρημα της συνέλιξης και τις βασικές ιδιότητες του Μ/Τ Fourier
  • κατανοεί το θεώρημα δειγματοληψίας, πώς σχετίζεται το φάσμα ενός δειγματοληπτημένου σήματος με αυτό του αρχικού αναλογικού σήματος και ποιά η σχέση της δειγματοληψίας με το φαινόμενο της ψευδωνυμίας (aliasing)
  • είναι εξοικειωμένος με το περιβάλλον και την εργαλειοθήκη επεξεργασίας σήματος του MATLAB

Περιεχόμενο μαθήματος

Οι έννοιες του σήματος και του συστήματος. Κατηγορίες και ιδιότητες σημάτων (συνεχή, διακριτά, πραγματικά, μιγαδικά, είδη συμμετρίας, περιοδικά, εκθετικά, στοχαστικά, ντετερμινιστικά, ενέργειας, ισχύος). Αναπαράσταση και ιδιότητες συστημάτων (γραμμικότητα, χρονική αμεταβλητότητα, αιτιατότητα, μνήμη, ευστάθεια, αντιστρεψιμότητα). Το Τηλεπικοινωνιακό Σύστημα και τα υποσυστήματά του. Μαθηματικές πράξεις σε σήματα. Διαμόρφωση σήματος. Στοιχειώδη σήματα (βηματική συνάρτηση, τετραγωνικός και τριγωνικός παλμός, μοναδιαία ώση). Γραμμικά Χρονοαμετάβλητα Συστήματα. Κρουστική απόκριση. Συνέλιξη. Συσχέτιση. Μπλοκ διαγράμματα. Δειγματοληψία. Θεώρημα Shannon. Συχνότητα Nyquist. Ψευδωνυμία (aliasing). Σειρά Fourier. Μετασχηματισμός (Μ/Τ) Fourier. Ιδιότητες Μ/Τ Fourier. Συνάρτηση μεταφοράς. Διακριτός Μ/Τ Fourier. Παράδειγμα επεξεργασίας συνεχούς σήματος σε ψηφιακό υπολογιστή με χρήση διακριτού M/TFourier.Εφαρμογές. Εργαστήριο σε περιβάλλον MATLAB με χρήση της εργαλειοθήκης Επεξεργασίας Σήματος.

Βιβλιογραφία
  1. Παλαμίδης Αλ., Βελώνη Αν., Σήματα & Συστήματα με MATLAB, Σύγχρονη Εκδοτική, 2008.
  2. Θεοδωρίδης Σ., Μπερμπερίδης Κ., Εισαγωγή στη Θεωρία Σημάτων και Συστημάτων, Εκδόσεις Τυποθήτω, 2002.
  3. Βασιλάς Ν., Σήματα και Συστήματα, Διδακτικές Σημειώσεις, ΤΕΙ Αθήνας, 2004.
  4. Καραγιάννης Γ., Καλλίνικος Δ., Σήματα και Συστήματα με έμφαση στο διακριτό χρόνο, Εκδόσεις Συμεών, 1991.
  5. Boulet B., Fundamentals of Signals and Systems, Da Vince Engineering Press, 2006.
  6. Lathi B.P., Linear Systems and Signals, 2nd ed., Berkeley Cambridge Press, 2001.
  7. Kamen E., Heck B., Kamen E., Fundamentals of Signals and Systems: With MATLAB Examples, Prentice Hall, 2000.
  8. Haykin S., Van Veen B., Signals and Systems, John Wiley and Sons, 1999.
  9. Soliman S.S., Srinath M.D., Continuous and Discrete Signals and Systems, 2nd ed., Prentice Hall, 1997.
  10. Oppenheim A.V., Willsky A.S., Nawab S.H., Signals and Systems, 2nd ed., Prentice Hall, 1996.

Internationalisation I18n