Modul

DSS - Diskrete Signale und Systeme

Bachelor Elektrotechnik 2020


PDF Studiengangsverzeichnis Studienverlaufspläne Bachelor Elektrotechnik

Version: 1 | Letzte Änderung: 10.09.2019 22:03 | Entwurf: 0 | Status: vom Modulverantwortlichen freigegeben | Verantwortlich: Elders-Boll

Anerkannte Lehrveran­staltungen DSS_Elders-Boll
Fachsemester 4
Modul ist Bestandteil der StudienschwerpunkteAU - Automatisierungstechnik
IOT - Internet of Things
IUK - Informations- und Kommunikationstechnik
Dauer 1 Semester
ECTS 5
Zeugnistext (de) Einführung in die diskrete Signal- und Systemtheorie und ihre wichtigsten Operatoren und Transformationen
Zeugnistext (en) Introduction into signal and systems theory and the most important operations and transforms
Unterrichtssprache deutsch oder englisch
abschließende Modulprüfung Ja
Inhaltliche Voraussetzungen
MA1 -
Mathematik 1
trigonometrische, exp., log-Funktionen; Grenzwerte; komplexe Rechnung
MA2 -
Mathematik 2
Integral- und Differentialrechnung; unendliche Reihen; Partialbruchzerlegung; Reihenentwicklung
GE2 -
Grundlagen der Elektrotechnik 2
Komplexe Wechselstromrechnung
PH1 -
Physik 1
Arbeit, Energie, Leistung, Physikalische Größen und Einheiten
Handlungsfelder
Forschung: Von Ansätzen der Grundlagenforschung bis hin zur Industrieforschung. Entwicklung: Algorithmen, Software, Verfahren , Geräte, Komponenten und Anlagen.
Qualitätskontrolle von Produkten und Prozessen, Mess- und Prüftechnologien, Zertifizierungsprozesse.
Produktion: Planung, Konzeption, Instandhaltung, Überwachung und Betrieb.
Modulprüfung
Benotet Ja
Frequenz Jedes Semester
Prüfungskonzept

In der Regel schriftliche Prüfung:
In der Prüfung sollen die Studierenden durch Lösen von Aufgaben zu den Verfahren und Algorithmen zur Analyse und Verarbeitung von diskreten Signalen und Systemen, wie der diskreten Faltung, der DTFT, der z-Transformation und der DFT/FFT, nachweisen, dass sie mit den im Modul erworbenen Kenntnissen und Fähigkeiten in der Lage sind, die Eigenschaften zeitdiskreter Signale und Systeme im Zeit- und Frequenzbereich zu ermitteln, darzustellen und zu interpretieren, und sie analoge Signale digitalisieren, analysieren und in einfachen zeitdiskreten Systemen verarbeiten können.

Alternativ könnten die Fertigkeiten und Kenntnisse auch in einer mündlichen Prüfung ermittelt werden.

Learning Outcomes
LO1 - Die Studierenden lernen die grundlegenden Verfahren und Algorithmen zur Analyse und Verarbeitung von diskreten Signalen und Systemen im Zeit- und Frequenzbereich anzuwenden, wie die diskrete Faltung, die DTFT, die z-Transformation und die DFT/FFT, die Eigenschaften zeitdiskreter Signale und Systeme im Zeit- und Frequenzbereich zu ermitteln, darzustellen und zu interpretieren, um analoge Signale digitalisieren, analysieren und mit Hilfe von zeitdiskreten Systemen verarbeiten zu können.
Kompetenzen
Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen
Technische Systeme simulieren
Technische Systeme entwerfen

Vermittelte Kompetenzen
Naturwissenschaftliche Phänomene in Realweltproblemen erkennen und erklären
Erkennen, Verstehen und analysieren technischer Zusammenhänge
MINT Modelle nutzen
Technische Systeme analysieren

Inhaltliche Voraussetzungen
MA1 -
Mathematik 1
trigonometrische, exp., log-Funktionen; Grenzwerte; komplexe Rechnung
MA2 -
Mathematik 2
Integral- und Differentialrechnung; unendliche Reihen; Partialbruchzerlegung; Reihenentwicklung
GE2 -
Grundlagen der Elektrotechnik 2
Komplexe Wechselstromrechnung
PH1 -
Physik 1
Arbeit, Energie, Leistung, Physikalische Größen und Einheiten
Handlungsfelder
Forschung: Von Ansätzen der Grundlagenforschung bis hin zur Industrieforschung. Entwicklung: Algorithmen, Software, Verfahren , Geräte, Komponenten und Anlagen.
Qualitätskontrolle von Produkten und Prozessen, Mess- und Prüftechnologien, Zertifizierungsprozesse.
Produktion: Planung, Konzeption, Instandhaltung, Überwachung und Betrieb.
Learning Outcomes
LO1 - Die Studierenden lernen die grundlegenden Verfahren und Algorithmen zur Analyse und Verarbeitung von diskreten Signalen und Systemen im Zeit- und Frequenzbereich anzuwenden, wie die diskrete Faltung, die DTFT, die z-Transformation und die DFT/FFT, die Eigenschaften zeitdiskreter Signale und Systeme im Zeit- und Frequenzbereich zu ermitteln, darzustellen und zu interpretieren, um analoge Signale digitalisieren, analysieren und mit Hilfe von zeitdiskreten Systemen verarbeiten zu können.
Kompetenzen
Kompetenz Ausprägung
Naturwissenschaftliche Phänomene in Realweltproblemen erkennen und erklären Vermittelte Kompetenzen
Erkennen, Verstehen und analysieren technischer Zusammenhänge Vermittelte Kompetenzen
MINT Modelle nutzen Vermittelte Kompetenzen
Technische Systeme simulieren Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen
Technische Systeme analysieren Vermittelte Kompetenzen
Technische Systeme entwerfen Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen

Exempla­rische inhaltliche Operatio­nalisierung

Grundbegriffe: Klassifikation von zeitdiskreten Signale und Systemen, Stabilität, Kausalität,
LSI-Systeme: zeitdiskrete Faltung zeitdiskreter Signale, Stabilität, Kausalität
Abtatstung: abgetastete und zeitdiskrete Signale, Abtasttheorem, Aliasing
DTFT: Herleitung, Korrespondenzen und Theoreme, Berechnung, Frequenzgang
z-Transformation: Herleitung, Korrespondenzen und Theoreme, Berechnung, Rücktransformation, Übertragungsfunktion, Stabilität, Zusammenhang zwischen Frequenzgang und Übertragungsfunktion, Blockschaltbilder
DFT: Herleitung, Korrespondenzen und Theoreme, Leakage-Effekt
Grundlagen des Filterentwurfs: Grundlagen des Entwurfs FIR und IIR Filtern, grundlegende Eigenschaften, Vergleich von FIR und IIR Filtern

Separate Prüfung
Benotet Ja
Frequenz Einmal im Jahr
Gewicht 20
Bestehen notwendig Ja
Voraussetzung für Teilnahme an Modulprüfung Nein
Prüfungskonzept

Semesterbegleitende Tests in Form von Aufgaben, die den bis zum jeweiligen Zeitpunkt in der Vorlesung/Übung behandelten Stoff aufgreifen und so bei Bestehen sicherstellen, dass die Grundlagen zur erfolgreichen Teilnahme an den entsprechenden Praktikumsversuchen gegeben ist.

Exempla­rische inhaltliche Operatio­nalisierung

Laborversuche, um die in der Vorlesung/Übung erworbenen Kenntnisse und Fertigkeiten praktisch anzuwenden. Beispielsweise zwei Versuche zur digitalen Signalverarbeitung akustischer Signale am Rechner mit iPython Notebooks oder ähnlichen Tools (Octave, Matlab, etc.):
1. Zeitdiskrete Signale und Systeme im Zeitbereich:
Programmierung der zeitdiskreten Faltung und Implementierung von einfachen FIR Filtern
Programmierung eines einfachen rekursiven (IIR) Systems
Beurteilung der Wirkung der Filter anhand von akustischen Signalbeispielen
2. Zeitdiskrete Signale und Systeme im Frequenzbereich
Analyse von einfachen FIR und IIR Filtern im Frequenzbereich mit Hilfe der DTFT und der z-Transformation
Vergleich des Höreindrucks und des Frequenzgangs

Separate Prüfung
Benotet Nein
Frequenz Einmal im Jahr
Voraussetzung für Teilnahme an Modulprüfung Ja
Prüfungskonzept

Projektaufgabe im Team bearbeiten


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