ebook ebooks e-book e-books downloaden bei MyEbooks.ch downloaden

Digitale Signalverarbeitung Eine Einführung mit Beispielen

:	Helmut Roderer, Alfred Pecher
:	Digitale Signalverarbeitung Eine Einführung mit Beispielen
:	Vogel Communications Group GmbH& Co. KG
:	9783834360939
:	1
:	CHF 6.00
:

:	Elektronik, Elektrotechnik, Nachrichtentechnik
:	German

:	434
:	Wasserzeichen/DRM
:	PC/MAC/eReader/Tablet
:	PDF

Im heutigen Informationszeitalter wächst der Anspruch, einen möglichst einfachen Zugang zu den mathematisch geprägten Themenkreisen der Signal- und Systemtheorie zu finden, ohne die Leistungsfähigkeit und die Möglichkeiten der Verfahren in ihrem vollen Umfang zu begrenzen. In knapper, modularer Form und mit wissenschaftlicher Präzision beschreiben die Autoren moderne Verfahren der Signal- und Systemtheorie. Dem Buch beigelegte interaktive Programme machen die teilweise schwierigen mathematischen Zusammenhänge nachvollziehbar und regen zu eigenen Versuchen mit unterschiedlichen Parametervariationen an.

Helmut Roderer wurde 1936 in Würzburg geboren. Nach dem Studium an der Technischen Universität Darmstadt arbeitete er bei der Bölkow GmbH in München und bei der Dornier AG in Friedrichshafen im Bereich der Regelungstechnik und der Systemsimulation, größtenteils in leitender Funktion. Im Jahre 1972 wurde er als Professor für den Fachbereich Elektrotechnik an die Fachhochschule Würzburg-Schweinfurt berufen, der er von 1980 beginnend bis zu seiner Emeritierung als Dekan für den Fachbereich Elektrotechnik vorstand. Sein Lehrgebiet an der Fachhochschule umfasste die digitale Signal Verarbeitung und die Prozessdatenverarbeitung. Während der Hochschultätigkeit wurden zahlreiche Projekte mit der Industrie auf diesem Arbeitsgebiet durchgeführt.
Alfred Pecher, Jahrgang 1964, studierte Elektrotechnik an der Fachhochschule Würzburg-Schweinfurt und an der Universität Erlangen und promovierte an der Technischen Universität Ilmenau im Bereich der digitalen Signalverarbeitung. Zur Zeit arbeitet er bei der Schaeffler Gruppe als Leiter Versuch Kompetenzzentrum Akustik. Neben einer mehrjährigen Vorlesungstätigkeit an der Technischen Universität Ilmenau auf dem Gebiet der digitalen Signal Verarbeitung hält er seit 1998 Vorlesungen zum gleichen Themengebiet an der Fachhochschule Würzburg-Schweinfurt. Alfred Pecher wurde im Jahre 2003 als Hauptpreisträger des Innovation Awards der FAG Kugelfischer Stiftung im Sektor Product Innovation zu einem Thema der digitalen Signalverarbeitung ausgezeichnet.

1 Signale (S. 1-2)

1.1 Einführung

In allen Bereichen der Technik möchte manüber den Zustand eines Vorgangs Bescheid wissen. Der Autofahrer möchte sichüber seine Geschwindigkeit informieren, ein Elektriker muss die Höhe der Spannung in einem elektrischen Hausnetz kennen, und ein Bierbrauer muss die Temperaturverhältnisse in seinem Sudkesselüberwachen. In allen Fällen benötigt er ein Gerät, mit dessen Hilfe er die betre?ende Größe bestimmen kann. Der Bau derartiger Messgeräte ist Aufgabe der Messtechnik. Wir sind nur an den Ergebnissen und deren Weiterverarbeitung interessiert. Hierzu benötigen wir eine allgemeine, nicht von der jeweiligen Technik abhängige Ausdrucksweise.

Der Zustand einer physikalischen Größe wird Signal genannt. Die physikalische Größe selbst fungiert als Träger des Signals. Zwei oder mehr Träger können das gleiche Signal tragen. Die erste Umsetzung eines Signals nennt man Messung und das dazu nötige Gerät Messinstrument. Geräte, die weitereÜbergänge eines Signals von Trägern auf andere ermöglichen, werden Umsetzer genannt. Beispielsweise wird bei einem Strommesser das Signal vom Träger Strom auf den Träger Winkel des Instrumentenzeigers umgesetzt.

Es ist auch möglich, Signale auf einem Rechner zu simulieren. Bisher wurde unterstellt, dass ein Signal zu jedem beliebigen Zeitpunkt existiert. Man spricht in diesem Falle von einem zeitkontinuierlichen Signal. Wenn man dieses Signal nur zu bestimmten Zeiten abliest und den Messwert verkündet, so entsteht eine Zahlenfolge, die man auch als zeitdiskretes Signal affassen kann. In der Technik wird dieses Ablesen durch einen Analog-Digital-Umsetzer bewerkstelligt. Es macht auch keine Schwierigkeiten mittels Digital-Analog-Umsetzer aus einer Zahlenfolge wieder ein zeitkontinuierliches Signal zu erzeugen.

Ist der Signalzustand konstant, so spricht man vom Gleichsignal. Im Allgemeinen verändert sich der Zustand. Dann liegt ein zeitveränderliches Signal vor.

1.2 Klassi?zierung von Signalen

Signale werden unter vielfältigen Gesichtspunkten klassi?ziert. 1. Determinierte und stochastische Signale Ein determiniertes Signal kann durch eine mathematische Funktion exakt beschrieben werden. Bei stochastischen Signalen besteht eine Beschreibung mit einer Funktion prinzipiell nicht. Lediglich die Angabe von Mittelwerten, Amplitudenverteilungen oderähnlichem ist möglich."

	Titel	2
	Copyright	3
	Vorwort	4
	Inhaltsverzeichnis	6
	1 Signale	18
	1.1 Einführung	18
	1.2 Klassifizierung von Signalen	19
	1.3 Grundoperationen an Signalen	21
	1.4 Zeitdiskrete determinierte Signale	23
	1.5 Stochastische zeitdiskrete Signale	29
	1.6 Physikalische Darstellung eines zeitdiskreten Signals	36
	1.7 Verarbeitung von Zeitreihen	36
	1.8 Faltung	37
	1.9 Laplace- und Z-Transformation	47
	2 Fouriertransformation	52
	2.1 Rechenregeln der Fouriertransformation	52
	2.2 Wichtige Fouriertransformationspaare	53
	2.3 Fouriertransformierte kausaler Signale	53
	2.4 Diskrete Fouriertransformation	55
	2.5 Ermittlung der Fouriertransformierten	56
	2.6 Fourierreihen	61
	2.7 Die Beziehung der Fouriertransformation zurLaplacetransformation	62
	2.8 Parsevalsche Theoreme	62
	2.9 Leckeffekt bei der DFT	66
	2.10 Nichtstation¨are Signale	68
	2.11 Aufgaben	71
	3 Approximation von Signalen	78
	3.1 Einführung	78
	3.2 Herleitung der Least-Square-Methode	78
	3.3 Approximation und Interpolation	81
	3.4 Anwendungsbeispiele	81
	3.5 Approximation mit orthogonalen Signalen	88
	4 Systeme	96
	4.1 Systembeschreibung	96
	4.2 Aufteilung und Zusammenfassung	97
	4.3 Klassifizierung von Systemen	98
	4.4 Systemsimulation	99
	4.5 Mathematische Systembeschreibung	99
	4.6 Systembeschreibung mit Testsignalen	102
	4.7 Verknüpfung von LTI-Systemen	110
	5 Differenzengleichungssysteme	114
	5.1 Gewichtsfunktion und Sprungantwort	115
	5.2 Z-Übertragungsfunktion	116
	5.3 Frequenzgang	119
	5.4 Übertragungsstabilit¨at	120
	5.5 Typen zeitdiskreter Systeme	122
	5.6 Aufgaben	123
	6 Differentialgleichungssysteme	134
	6.1 Einführung	134
	6.2 Untersuchung von Systemen im Zeitbereich	135
	6.3 Anwendung der Laplacetransformation	136
	6.4 Frequenzgang	137
	6.5 Sprungantwort	139
	6.6 Übertragungsstabilität	140
	6.7 Numerische Berechnung der Systemantwort auf beliebige Eingangssignale	142
	6.8 Aufgaben	142
	7 Anregungsinvariante Approximation	146
	7.1 Lösungsansatz	146
	7.2 Übertragungsfunktion der sprunginvarianten Approximation	148
	7.3 Numerische Berechnung der sprunginvarianten Approximation	149
	7.4 Aufgaben	150
	8 Zustandsdarstellung von Systemen	158
	8.1 Darstellung für zeitkontinuierliche Systeme	158
	8.2 Zustandsdarstellung zeitdiskreter Systeme	164
	8.3 Diskretisierung der Zustandsdarstellung zeitkontinuierlicher Systeme	165
	8.4 Matlab-Funktionen	167
	8.5 Verknüpfung von Systemen	167
	8.6 Aufgaben	169
	9 Abtastung und Rekonstruktion vonSignalen	174
	9.1 Abtastung	174
	9.2 Rekonstruktion	176
	9.3 Pulsamplitudenmodulation	182
	9.4 Aufgaben	182
	10 Spezielle zeitdiskrete Systeme	186
	10.1 Phasenlineare Systeme	186
	10.2 Reverse FIR-Systeme	191
	10.3 Allpässe und Minimalphasensysteme	193
	10.4 Filter	198
	10.5 Online-Integration von Signalen	218
	10.6 Differentiationsalgorithmen	225
	10.7 Signalinterpolatoren	232
	10.8 Algorithmen zur Signalglättung	245
	10.9 Algorithmen zur Hilberttransformation	250
	10.10 Goertzel-Algorithmus	254
	10.11 Zufallszahlengeneratoren	257
	11 Einstellen von Systemen in endlicher Zeit	266
	11.1 Einstellen von zeitdiskreten Systemen in endlicher Zeit	266
	11.2 Einstellen von zeitkontinuierlichen Systemen in kürzester Zeit	268
	11.3 Aufgaben	269
	12 Systemidentifikation	272
	12.1 Schätzung von z-Übertragungsfunktionen	272
	12.2 Frequenzanalyse bei Mehrtonsignalen	276
	12.3 Rekursive Systemidentifikation	279
	13 Korrelationsfunktionen und spektrale Leistungsdichte	286
	13.1 Korrelationskoeffizient	286
	13.2 Korrelationsfunktionen	288
	13.3 Spektrale Leistungsdichte	295
	13.4 Spektrale Kreuzleistungsdichte	298
	13.6 Weißes und farbiges Rauschen	299
	13.7 Aufgaben	300
	14 Systemsimulation mit Simulink	304
	14.1 Einführung	304
	14.2 Simulation zeitdiskreter Sy