1. Целью изучения дисциплины «Цифровая обработка сигналов» является ознакомление студентов с основами теории преобразования аналоговых измерительных сигналов в цифровую форму, методами преобразования измерительной информации с помощью цифровых фильтров и методами их расчета. Освоившие дисциплину смогут самостоятельно рассчитывать, проектировать средства, узлы и устройства цифровой обработки информации и сигналов с использованием систем автоматизации проектирования.
2. Содержание дисциплины
Модуль 1 «Дискретные сигналы и преобразования». Введение. Предмет и задачи курса. Роль и цели применения цифровой обработки сигналов (ЦОС) в технике. Тенденции развития ЦОС.
Дискретные сигналы. Единичный импульс (дискретная дельта-функция) и единичная ступенчатая функция. Последовательности конечной протяженности и периодические. Дискретизация непрерывных сигналов. Периодичность спектра дискретного сигнала. Модели спектра дискретного сигнала.
Дискретные системы. Основные операции над дискретными сигналами. Дискретная свертка. Определение линейной инвариантной к сдвигу системы. Характеристики цифровых систем во временной и частотной областях. Импульсная характеристика (ИХ), амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и передаточная функция. Обработка непрерывных сигналов дискретными системами.
Дискретный Фурье-анализ сигналов. Дискретное преобразование Фурье (ДПФ). Свойства ДПФ. Фильтрация в частотной области. Краткий обзор других спектральных преобразований. Алгоритмы быстрого преобразования Фурье (БПФ). Быстрые свертка и корреляционная функция. Синтез быстрых алгоритмов на примере алгоритма БПФ Кули-Тьюки. Z-преобразование и его основные свойства.
Модуль 2. . «Цифровая фильтрация».
Цифровые фильтры (ЦФ). Структурная схема (сигнальный граф) ЦФ общего вида, его системная (передаточная) функция, линейное разностное уравнение и их взаимосвязь. Классификация ЦФ по структурной схеме (рекурсивные и нерекурсивные) и по типу ИХ - фильтры с конечной и бесконечной ИХ (КИХ- и БИХ-фильтры).
Методы расчета нерекурсивных КИХ-фильтров.
Методы расчета рекурсивных БИХ-фильтров. Методы расчета рекурсивных КИХ-фильтров.
Специализированные устройства цифровой обработки сигналов (ЦОС). Элементная база систем ЦОС. Применение БИС в устройствах ЦОС. Особенности БИС ЦОС. Типичные характеристики современных БИС. Особенности программной и аппаратной реализации ЦОС.