Signalverarbeitung analoge und digitale Signale, Systeme und Filter ; mit 26 Tabellen

Dieses Buch entstand aus einem mehrfach überarbeiteten und bewährten Vorlesungsskript und bietet eine kompakte Einführung in die klassische Theorie der Signalverarbeitung. Dabei wurde der Schwerpunkt auf die Darstellung der digitalen Methoden gelegt. Auf die Behandlung von Spezialgebieten wurde bewusst verzichtet, damit der Blick auf die grundlegenden, noch lange aktuell bleibenden Konzepte nicht verstellt wird. Zahlreiche Beispiele wurden mit einem Signalverarbeitungsprogramm (Student Edition of MATLAB) nachvollzogen. Das Buch eignet sich daher auch als Vorlage für Leser, die vorteilhafterweise Theorie und rechnersimulation kombinieren möchten. Bei der dritten Auflage wurden Korrekturen an Text und Bildern vorgenommen 1. 1 Das Konzept der System theorie Das Fach "Signalverarbeitung" befasst sich mit der Beschreibung von Signalen und mit der Be­ schreibung, Analyse und Synthese von Systemen. Signale sind ändernde physikalische Grössen, z. B. eine elektrische Spannung. Aber auch ein Börsenkurs, die Pulsfrequenz eines Sportlers, die Drehzahl eines Antriebes usw. sind Signale. Signale sind Träger von Information und Energie. Unter Systemen versteht man eine komplexe Anordnung aus dem technischen, ökonomischen, biologischen, sozialen usw. Bereich. Als Beispiele sollen dienen: Die Radaufuängung eines Fahrzeuges, der Verdauungstrakt eines Lebewesens, ein digitales Filter usw. Systeme verarbeiten Signale und somit auch Information und Energie. Information ist ein Wissensinhalt, die physikalische Repräsentation dieses Wissens (also die Wissensdarstellung) ist ein Signal. Beispiel: Die Körpertemperatur des Menschen ist ein Signal und gibt Auskunft über den Gesundheitszustand. Für die Untersuchung von Systemen bedient man sich eines mathematischen Modells. Es zeigt sich, dass in der abstrakten mathematischen Formulierung viele äusserlich verschiedenartige Systeme dieselbe Form annelunen. Beispiel: ein mechanisches Feder-Masse-Reibungssystem kann mit der identischen Differentialgleichung beschrieben werden wie ein gedämpfter elektrischer Schwingkreis. Diese Beobachtung hat zwei Konsequenzen: Erstens ist es vorteilhaft, eine "Systemtheorie" als eigenständige Disziplin (also ohne Bezug zu einer realen Anwendung) zu pflegen. In dieser mathematischen Abstrahierung liegt die ungeheure Stärke der Systemtheorie begründet. Vertreter verschiedener Fachgebiete sprechen dadurch eine gemeinsame Sprache und können vereint an einer Aufgabe arbeiten. Dieses Buch entstand aus einem mehrfach überarbeiteten und bewährten Vorlesungsskript und bietet eine kompakte Einführung in die klassische Theorie der Signalverarbeitung. Dabei wurde der Schwerpunkt auf die Darstellung der digitalen Methoden gelegt. Auf die Behandlung von Spezialgebieten wurde bewusst verzichtet, damit der Blick auf die grundlegenden, noch lange aktuell bleibenden Konzepte nicht verstellt wird. Zahlreiche Beispiele wurden mit einem Signalverarbeitungsprogramm (Student Edition of MATLAB) nachvollzogen. Das Buch eignet sich daher auch als Vorlage für Leser, die vorteilhafterweise Theorie und rechnersimulation kombinieren möchten. Bei der dritten Auflage wurden Korrekturen an Text und Bildern vorgenommen Front Matter....Pages I-XII Einführung....Pages 1-12 Analoge Signale....Pages 13-60 Analoge Systeme....Pages 61-101 Analoge Filter....Pages 102-131 Digitale Signale....Pages 132-191 Digitale Systeme....Pages 192-231 Digitale Filter....Pages 232-279 Back Matter....Pages 280-288