Messtechnik und Signalverarbeitung
Vorlesung:
3SWS, Wusel
Mittwoch, 14.00h - 15.30h, Raum F13.11
Freitag, 14.00h - 14.45h, Raum F13.15
Beginn: Freitag 13.04.2018
Übungen:
1SWS, Wusel
Freitag 14.45h - 15.30h, Raum F13.15
Beginn: Freitag 20.04.2018
Inhalt der Vorlesung
Einleitung
- Klassifizierung von Signalen (1)
- Wichtige Signalformen/funktionen (5)
- Klassifizierung von Signalverarbeitenden Systemen (9)
- LTI Systeme (11)
Werkzeuge / Signale im Zeitbereich
- Statistische Kenngrößen, Entropie (13)
- Multivariate Zufallsgrößen (20)
- Die Faltung / Faltungsintegral (25)
- Eigenschaften der Faltung (32)
Werkzeuge / Signale im Frequenzbereich
- Fourier Reihe, Konvergenz (34)
- Fourier Transformation (kontinuierlich) (36)
- Symmetrie Zeit <-> Frequenzspektrum (43)
- Theoreme / Sätze zur Fourier Transformation (46)
- Fourier-Transformierte grundlegender Signalformen (51)
Abtastung
- Shannonsches Abtasttheorem, Aliasing-Effekt (55)
- Über / Unterabtastung (58)
- Effekte der Abtastung im Zeit- und Frequenzbereich (61)
- Länge des Abtastfensters, Leakage Effekt (62)
- Einfluß der Länge der Abtastpulse (65)
- Diskrete Fourier Transformation, DFT (68)
- Fast Fourier Transformation, FFT (71)
- Rekonstruktionsfilter / Methoden (74)
- Analog-Digital und Digital-Analog Wandle (76)
Signale und LTI Systeme
- 4-Pol / 2-Tor Darstellung, 4-Pol Theorie (82)
- Die Übertragunsfunktion H(ω) für LTI Systeme (88)
- Das Bode Diagramm (91)
- Beispiele: Hochpass, Tiefpass (92)
- aktive Filter: Sallen-Key-Filter (94)
- RCL-Filter 2. Ordnung (97)
- komplexe Frequenzebene: Laplace Transformation (99)
- Vergleich Laplace ↔ Fourier Transformation (100)
- Pol / Nullstellen Darstellung für LTI Systeme (108)
- Beispiel: Tiefpass 1. / 2. Ordnung (110)
- Wichtige Filter: Butterworth / Tschebyscheff / Bessel (114)
Empfindlichkeit: Signale und Rauschen
- wichtige Rausch-Quellen analoger Signale (117)
- Rauschzahl F, Rauschtemperatur (122)
- Rauschfortpflanzung (125)
- Einschub: Delta-Sigma-ADC, noise shaping (127)
- Methoden zur Verbesserung des S/N Verhältnis in Messungen (134)
- Beispiel: Chopper Verstärker, Phasensensitiver Detektor (135)
- Beispiel: Mikrowellen Rotationsspektroskopie (140)
- Boxcar Integrator (145)
- Beschreibung von Rauschsignalen (147)
- Scharmittelwerte / Zeitmittelwerte, Momente 1. Ordnung (149)
- Autokorrelationsfunktion : Verbundmittelwert 2. Ordnung (151)
- Energie / Leistungsdichtespektrum (155)
- Übertragung von Rauschsignalen über LTI Systeme (158)
- Einfluß auf statistische Kenngrößen (160)
- Beispiel: weisses Rauschen an Tiefpass (161)
- Korrelationsempfang, matched filter (163)
HF-Signale, nicht-lineare Systeme
- Mischer in HF Technik (169)
- Beispiel: Diodenmischer: (170)
- Gleichrichtung (171)
- Mischung, Modulation AM (174)
- Großsignalverhalten (176)
- Frequenzband Umsetzung (184)
- Demodulation: Hüllkurvendemodulation (185)
- Demodulation: Synchron-Demodulation mit Phase (188)
- Quadratur-Demodulator (191)
- Phase-locked loop: PLL (193)
Digitale Filter
- nicht-rekursive Filter (195)
- Zusammenhang mit Faltung / FFT (196)
- Filtersynthese-Formel (199)
- Beispiel: idealer Tiefpass (202)
- Beispiel: idealer Tiefpass (202)
Vorlesungsscript
Gesamtscript inclusive Extramaterial;
Seitennummern in der Inhaltsübersicht beziehen sich auf das handschriftliche script !
Vorlesung1_script Vorlesung1_material
Vorlesung2_script Vorlesung2_material
Vorlesung3_script Vorlesung3_material
Vorlesung4_script Vorlesung4_material
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Vorlesung9 script Vorlesung9_material
Vorlesung14 script Vorlesung14 material
Vorlesung24 script Vorlesung24 material
Übungszettel
Übungszettel 2
Übungszettel 3 vom 02.05.2018
Übungszettel 4 vom 09.05.2018
Übungszettel 5 vom 23.05.2018
Übungszettel 6 vom 30.05.2018
Übungszettel 7 vom 06.06.2018
Übungszettel 8 vom 13.06.2018
Übungszettel 9 vom 20.06.2018
Übungszettel 10 vom 28.06.2018
Übungszettel 11 vom 05.07.2018
Übungszettel 12 vom 12.07.2018
