Blick ins Buch

Signale und Systeme

Tilo Ehlen (Autor)

Buch | Softcover

383 Seiten

2016
Hannemann Verlag
978-3-920088-64-8 (ISBN)

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Signale in elektrischen Schaltungen wie auch in biologischen Systemen sind die Träger jegli- cher Art von analoger oder digitalisierter Information. Dies betrifft Audiosignale in Mikrofo- nen, Verstärkern oder Lautsprechern ebenso wie Videosignale in CCD-Kameras, Fernsehern oder Monitoren, Funksignale vom Satelliten, Steuersignale auf der USB-Schnittstelle oder Bussignale zwischen Speicher und Prozessor. Signalsender, Übertragungsstrecke und Emp- fänger bilden ein System, in dem die Signale bewusst oder unbewusst vermischt, gestört, ver- ändert, korrigiert und detektiert werden. Das vorliegende Buch vermittelt Techniken und Me- thoden, welche die Interaktion von Signalen und Systemen beschreiben. Ausgehend von line- aren Systemen, wie sie durch analoge Netzwerke von Widerständen, Kondensatoren, Indukti- vitäten, Verstärkern, Antennen oder Verbindungsleitungen gebildet werden, erstreckt sich die Thematik bis hin zur Nachbildung und Korrektur der analogen Welt in digitalen Filtern, reali- sierbar in Mikrocontrollern, Signalprozessoren oder FPGAs.

1Einleitung7
2Darstellung von Signalen13
2.1Signalmerkmale13
2.2Elementarsignale15
2.3Deltafunktion = Diracstoß = Nadelimpuls = Impulsfunktion20
3Systeme22
3.1Differentialgleichung22
3.2Sprungantwort und AE-Methode26
3.3Lineare Überlagerung – LTI-Systeme31
3.4Systemeigenschaften34
3.5Stoßantwort36
3.6Faltung – Reaktion auf beliebige Signale39
3.7Faltungsalgebra42
3.8Stoßantwort – zeitdiskret44
4Systeme im Frequenzbereich47
4.1Fouriertransformation.47
4.2Periodische Signale66
4.3Systemreaktion auf periodische Signale75
4.4Nicht periodische Erregung83
5Zeitdiskrete Signale und Systeme.136
5.1Digitalisierte Analogsignale136
5.2Abtastung im Zeitbereich138
5.3Abtastung im Frequenzbereich.145
5.4Diskrete Faltung147
5.5z-Transformation153
5.6Digitales FIR-FilterFinite Impuls Filter155
5.7IIR-FilterInfinite Impuls Response158
5.8Pol-Nullstellen-Diagramm161
5.9Diskrete Approximation kontinuierlicher Systeme168
5.10FFT und Diskrete Fouriertransformation DFT176
5.11Varianten der zeitdiskreten Signalverarbeitung180
5.12Fensterung182
6Analoge Tiefpass- und Bandpasssysteme185
6.1Das ideale verzerrungsfreie System185
6.2Korrekturfilter K(f)186
6.3Tiefpass-Signal187
6.4Bandpass-Signale189
6.5Modulation202
7Korrelation von Energiesignalen226
7.1Energiesignale und Leistungssignale226
7.2Normierte Korrelationsfunktion226
7.3Kreuzkorrelation und Autokorrelation228
7.4Energiedichtespektrum im LTI-System230
7.5Anwendungsbeispiele der Kreuzkorrelation231
7.6Korrelation von zeitdiskreten Energiesignalen233
8Statistische Signalbeschreibung238
8.1Zufallsereignisse238
8.2Verteilungdichtefunktion und Verteilungsfunktion242
8.3Erwartungswert, Mittelwert und Streuung247
8.4Zufallsprozess und Zufallssignale249
8.5Leistungssignale – Zufallssignale bei ergodischen Prozessen253
8.6Zufallssignale bei Durchgang durch LTI-System255
8.7Weißes Rauschen260

8.8Quantisierungsrauschen273
8.9Zweidimensionale Gaußverteilung277
9Sender- und Empfangssysteme280
9.1Korrelationsempfänger280
9.2ASK-Übertragung286
9.3BPSK-Übertragung287
9.4FSK und MSK Übertragung287
9.5Übertragung mit orthogonalen Signalen289
9.6Pulsamplituden Modulation PAM292
9.7Optimales Empfangsfilter für Tiefpass- und Bandpasssignale293
9.8Bitfehlerrate bei unipolarer Übertragung296
9.9Bitfehlerrate bei bipolarer Übertragung300
9.10Bitfehlerrate bei Übertragung zweier orthogonaler Signale302
9.11Inkohärenter und kohärenter Empfänger303
9.12Mehrpegelübertragung309
9.13ISI-Intersymbolinterferenz310
9.14Nyquistflanke und cos2-Filter313
9.15Quadraturmodulator und -demodulator316
9.16Wertdiskrete QAM318
9.17Mehrwertige PSK320
9.18FSK und MSK mit Quadraturmodulator322
9.19Kanalkapazität325
10Übungen329
11Literatur:376
12Index378

Erscheinungsdatum	01.11.2016
Verlagsort	Gelsenkirchen
Sprache	deutsch
Einbandart	geklebt
Themenwelt	Technik ► Elektrotechnik / Energietechnik
Schlagworte	Modulation • Signale • Systeme
ISBN-10	3-920088-64-6 / 3920088646
ISBN-13	978-3-920088-64-8 / 9783920088648
Zustand	Neuware