Institute of Communications Engineering

Signale und Systeme

Ankündigungen

Semesterbeginn

Die Organsiation der Veranstaltung erfolgt über Moodle.

Vorlesungsskript

Das Skript zur Vorlesung (Kopie der Vorlesungsfolien) ist über den Druckservice der Fachschaft erhältlich.

Übung, Tutorien und MATLAB-Projekt

Die Übungen und Tutorien zur Vorlesung sowie das MATLAB-Projekt werden über Moodle organisiert. Bitte melden Sie sich dazu über diesen Link an. Der hierfür benötigte Einschreibeschlüssel wird in der ersten Vorlesung bekannt gegeben.

Inhalt

Die Systemtheorie ist die Grundlage vieler Gebiete der Elektro- und Informationstechnik, etwa der Nachrichtentechnik, der Regelungstechnik, der digitalen Signalverarbeitung und der Hochfrequenztechnik. Sie erweist sich als ein mächtiges Werkzeug des Ingenieurs sowohl zur Analyse, als auch zur Synthese von Systemen und ermöglicht ein Verständnis durch Abstraktion auf wesentliche Eigenschaften und Zusammenhänge.

Die Vorlesung ist eine elementare Einführung in die Signal- und Systemtheorie. Begonnen wird mit der Beschreibung diskreter Signale und Systeme mittels der z-Transformation. Damit wird erreicht, dass schnell und mit einfacher Mathematik in die Problematik der Systemtheorie eingeführt werden kann. Danach werden die erforderlichen mathematischen Grundlagen für die Beschreibung analoger Signale und Systeme bereitgestellt. Die im diskreten Fall benutzten Methoden der Systemtheorie werden dabei wiederholt und auf den kontinuierlichen Fall erweitert. Es wird die Fourier-Transformation als zentrales Werkzeug im Detail eingeführt und Methoden zur Systemanalyse im Zeit- und Frequenzbereich erörtert. Darauf aufbauend wird der Zusammenhang von analogen und diskreten Signalen mit Hilfe des Abtasttheorems erläutert. Im Anschluss wir die Laplace-Transformation als Erweiterung der Fourier-Transformation behandelt und diese auf lineare passive Netzwerke angewandt. Die Vorlesung schließt mit einer Einführung in die Wahrscheinlichkeitsrechnung und in die Theorie stochastischer Signale.

Themen

In der Lehrveranstaltung werden folgende Themen behandelt:

  • Einführung
  • Diskrete Signale
  • Diskrete LTI-Systeme (FIR, IIR)
  • z-Transformation
  • Stabilität, Pol-Nullstellendiagramme
  • Distributionen, insbesondere der Dirac-Impuls
  • Kontinuierliche Signale
  • Kontinuierliche LTI-Systeme
  • Eigenfunktionen
  • Fourier Transformation
  • Hilberttransformation
  • Spektren von Folgen, Fourierreihen; Zusammenhänge zwischen den Transformationen
  • Abtasttheorem
  • Diskrete Fouriertransformation
  • Laplace Transformation
  • Anwendung auf RLC-Netzwerke
  • Bode-Diagramm
  • Diskrete und Kontinuierliche Wahrscheinlichkeitstheorie; Gaußsches Rauschen
  • Stochastische Prozesse, Stationarität, Ergodizität
  • LTI-Systeme mit stochastischer Erregung

Organisation

Die Lehrveranstaltung „Signale und Systeme” besteht aus folgenden Teilen (alle sind klausurrelevant):

  • Vorlesung (3 SWS), Do. 10:15–13:00 Uhr, (nicht im WS2020/21)
  • Übung (2 SWS), Di. 10:15–11:45 Uhr, (nicht im WS2020/21)
  • Tutorium (2 SWS), nach Gruppeneinteilung in Kleingruppen
  • (Matlab-)Projekt (1 SWS), freie Zeiteinteilung und individuelle Bearbeitung

Literatur

Weiterführende Literatur

  • T. Frey, M. Bossert: Signal- und Systemtheorie. B.G. Teubner Verlag, 2004.
  • R. Unbehauen: Systemtheorie 1: Allgemeine Grundlagen, Signale und lineare Systeme im Zeit- und Frequenzbereich. Oldenbourg Verlag, 8. Auflage, 2002.
  • B. Girod, R. Rabenstein, A. Stenger: Einführung in die Systemtheorie. B.G. Teubner, Stuttgart, 1997.
  • H.W. Schüßler: Netzwerke, Signale und Systeme 2 - Theorie Kontinuierlicher und diskreter Signale und Systeme. Springer Verlag, Berlin, 3. Auflage, 1991.
  • N. Fliege: Systemtheorie. B.G. Teubner Verlag, Stuttgart, 1991.
  • J.R. Ohm. H.-D. Lüke: Signalübertragung. Springer Verlag 8. Auflage, 2002.
  • K.D. Kammeyer, V. Kühn: Digitale Signalverarbeitung, B.G. Teubner, Stuttgart, 1998.
  • O. Föllinger: Laplace- und Fourier-Transformation, Hüthig Buch Verlag 5. Auflage, Heidelberg, 1990.
  • G. Doetsch: Anleitung zum praktischen Gebrauch der Laplace- und der z-Transformation. Oldenbourg, München, 1981.
  • E. Hänsler: Statistische Signale, Grundlagen und Anwendungen. Springer Verlag, Berlin, 2001.
  • J.F. Böhme: Stochastische Signale, B.G. Teubner, Stuttgart, 1998.

Semesterapparat

Eine Liste der empfohlenen Bücher finden Sie auch über den "Semesterapparat" des KIZ.

Wintersemester 2020/21

Vorlesung: in Moodle
Übung: in Moodle
Tutorium: siehe Moodle

Sprache

Deutsch

Voraussetzungen

Höhere Mathematik 1 & 2
Grundlagen der Elektrotechnik I

Prüfung

Die Prüfung findet als Klausur von 120 min Dauer statt.