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    Eine Installation visualisiert Teilchenschauer die auf dem Dach der Junior-Uni gemessen werden. [mehr]
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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)



Vorlesungsscript

Gesamtscript inclusive Extramaterial;

Seitennummern in der Inhaltsübersicht beziehen sich auf das handschriftliche script !

 

Übungszettel 1

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