Основы цифровой обработки сигналов

В курсе разбираются базовые понятия цифровой обработки сигналов: аналого-цифровое преобразование (АЦП), цифро-аналоговое преобразование (ЦАП), спектральный анализ и преобразование Фурье, понятия о линейных системах и фильтрации. Также приведены начальные знания для проектирования и построения цифровых фильтров, реализации многоскоростной обработки сигналов.

Каждый раздел курса содержит краткие теоретические сведения, практические примеры и задания для самостоятельного выполнения.

Требования к уровню знаний: прохождение курса «Добро пожаловать в Engee».

Общее время прохождения курса: ~4 часа.

Программа курса

• Введение в цифровую обработку сигналов

Изучаются понятие сигнала, шума и помехи, применение и основные задачи цифровой обработки сигналов, создание аккорда (суммы дискретных синусоидальных сигналов) в Engee, теорема Котельникова.

• Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи

Изучаются назначение, принцип работы, характеристики аналого-цифровых преобразователей, квантование сигнала в Engee, назначение и принцип работы цифро-аналоговых преобразователей.

• Случайные процессы и шумы

Изучаются понятие шума, случайный процесс и его характеристики, аддитивный белый гауссовский шум и его характеристики.

• Спектральное представление цифровых сигналов

Изучаются частотное представление сигнала, прямое и обратное преобразование Фурье, быстрое преобразование Фурье, оконные функции, оконное преобразование Фурье, спектрограмма.

• Параметрические и непараметрические методы спектрального анализа

Изучаются непараметрические методы спектрального анализа (периодограмма, метод Уэлча), дается общее представление о параметрических методах спектрального анализа (авторегрессионная модель, метод MUSIC).

• Корреляция и свертка

Изучаются корреляционная функция, дискретная свертка, применение свертки.

• Линейные стационарные системы

Изучаются понятие линейной стационарной системы, способы описания линейных систем (разностное уравнение, импульсная характеристика, передаточная функция, руль-полюсная диаграмма), амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики, линейная стационарная система как фильтр.

• Цифровые фильтры

Изучаются задачи цифровой фильтрации, осреднение сигнала как частный случай фильтрации, параметры и типы цифровых фильтров, спецификация фильтра, этапы проектирования цифрового фильтра.

• Синтез цифровых фильтров

Изучаются преимущества, недостатки и синтез КИХ- и БИХ-фильтров, синтез цифрового фильтра в Engee.

• Цифровая модуляция

Изучаются понятие модуляции и манипуляции, амплитудная, фазовая, частотная и квадратурная манипуляции.

• Многоскоростные системы

Изучаются понятие многоскоростных систем, понижение и повышение частоты дискретизации в целое число раз, проблемы, возникающие при изменении частоты дискретизации, изменение частоты дискретизации в дробное число раз.