BME VIK - Jelek és rendszerek 1.

vissza a tantárgylistához nyomtatható verzió

Jelek és rendszerek 1.

A tantárgy angol neve: Signals and Systems 1.

Adatlap utolsó módosítása: 2012. február 4.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Budapesti Műszaki és Villamosmérnöki Szak Gazdaságtudományi Egyetem első ciklus Villamosmérnöki és Informatikai Kar Kötelező tárgy

Tantárgykód	Szemeszter	Követelmények	Kredit	Tantárgyfélév
VIHVA109	2	4/2/0/f	6	1/1

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék dr. Gyimóthy Szabolcs,

4. A tantárgy előadója

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Veszely Gyula	egyetemi tanár	Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék
Dr. Pávó József	egyetemi tanár	Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék
Dr. Gyimóthy Szabolcs	egyetemi docens	Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék
Dr. Barbarics Tamás	egyetemi docens	Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék
Dr. Bilicz Sándor	egyetemi adjunktus	Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Matematika: differenciál-, és integrál-számítás, lineáris algebra és mátrix számítás alapjai, komplex számok, elsőrendű differenciál-egyenletek.

6. Előtanulmányi rend

Kötelező:

(TárgyEredmény( "BMETE90AX00" , "aláírás" , _ ) = -1
VAGY TárgyEredmény( "BMETE901913" , "aláírás" , _ ) = -1 )

ÉS
(NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIHVAA00" , "jegy" , _ ) >= 2 )
VAGY
NEM (TargyEredmeny("BMEVIHVAA00", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0) )

ÉS Training.Code=("5N-A7")

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

Ajánlott:

Tematikaütközés miatt a tárgyat csak azok vehetik fel, akik korábban nem hallgatták a következő tárgyakat:

Nincs ilyen tantárgy.

7. A tantárgy célkitűzése

A két féléves Jelek és rendszerek 1-2. tantárgy feladata az alapvető jel- és rendszerelméleti fogalmak ill. számítási eljárások megadása, valamint a rendszert reprezentáló villamos és jelfolyam hálózatok analízisére alkalmazható módszerek megismertetése. A tárgy első részében az időtartományban alkalmazott rendszerleírásokat tárgyaljuk, és ezt követően foglakozunk a frekvenciatartományi leírással. Példákban és alkalmazásokban a Kirchhoff-típusú (villamos) hálózatokkal reprezentált rendszereket és leíró egyenleteiket ill. ezek megoldását tárgyaljuk, és gyakoroltatjuk.

A tárgy követelményeit sikeresen teljesítő hallgatók alkalmazni képesek a legfontosabb rendszer- és hálózatanalízis módszereket az idő- és a frekvenciatartományban, szinuszos és periodikus gerjesztés esetén.

8. A tantárgy részletes tematikája

Alapfogalmak. Jel, rendszer, hálózat. Lineáris, invariáns, kauzális rendszerek. Gerjesztés-válasz kapcsolat. Villamos hálózattal reprezentált rendszer. Kétpólusok jellemzése. Kirchhoff-típusú hálózatok alaptörvényei.

Csatolatlan rezisztív kétpólusokból álló hálózatok. Összekapcsolási kényszerek, hálózategyenletek. Ellenállások soros és párhuzamos kapcsolása, áram- és feszültségosztás. Szuperpozíció elv. Csomóponti és hurok analízis Helyettesítő generátorok. Teljesítményillesztés.

Csatolt kétpólusok fogalma és karakterisztikája: ideális transzformátor, vezérelt források, ideális erősítő, girátor.

Lineáris rezisztív kétkapuk. Karakterisztikák. Reciprocitás, szimmetria és passzivitás fogalma, feltételei a kétkapu paraméterekkel. Reciprok és nem reciprok kétkapuk helyettesítő kapcsolásai. Kétpólusokkal lezárt kétkapu. Bemeneti és átviteli jellemzők meghatározása.

Dinamikus hálózatok. Kondenzátor, tekercs, csatolt tekercsek, csatolt kondenzátorok. Hálózategyenletek. Regularitás. Kezdeti és kiindulási értékek.

Állapotváltozós leírás: állapotváltozók, állapotváltozós leírás normál alakja, előállítása hálózategyenletekből. Állapotegyenletek megoldása összetevőkre bontással. Elsőrendű (egy energiatárolós) rendszerek, időállandó fogalma és kiszámítása. Szakaszonként állandó gerjesztés, be- és átkapcsolás vizsgálata. Másod- és magasabb rendű rendszerek és hálózatok vizsgálata, komplex és kettős sajátértékek. Aszimptotikus stabilitás fogalma.

Vizsgálójelek módszere: Egységugrás, Dirac-impulzus, általánosított derivált fogalma. Ugrásválasz, impulzusválasz. A válasz kifejezése konvolúcióval. Gerjesztés-válasz stabilitás fogalma és feltétele.

Nemlineáris dinamikus hálózatok, kanonikus változók, állapotváltozós leírás, kanonikus egyenletek felírása. Numerikus megoldási módszerek áttekintése, Euler módszer alkalmazása. Egyensúlyi állapot fogalma. Munkapont meghatározása. Munkaponti linearizálás. Munkaponti stabilitás vizsgálata.

Szinuszos állandósult állapot vizsgálata. Komplex csúcsérték, fazor, impedancia fogalma. Hálózatszámítási módszerek (hurok- és csomóponti analízis, helyettesítő generátorok, csatolt kétpólusok) komplex írásmódban. Rezgőkörök: rezonancia, jósági tényező, Wheatstone-híd: kiegyenlítés feltétele, csatolt tekercs-pár (transzformátor-modell) vizsgálata. Fazorábrák. Teljesítmények szinuszos áramú hálózatokban: hatásos, meddő, komplex, látszólagos teljesítmény, teljesítménytényező. Teljesítményillesztés.

Átviteli karakterisztika fogalma és ábrázolása. Logaritmikus mértékegységek és mennységek. Bode- és Nyquist diagram fogalma. Kétkapu karakterisztikák a frekvenciatartományban. Kétkapuk hullám- és reflexiós paraméterei. Kétkapuk lánckapcsolása, eredő karakterisztikák.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

A tantárgy elméleti anyagát a 4 óra/hét időtartamban előadásokon ismertetjük. Az előadások anyagát folyamatosan illusztráljuk az elmélethez kapcsolódó, a villamosmérnöki alkalmazásokra jellemző feladatok bemutatásával.

Gyakorlatokon, heti 2 órában, kiscsoportos bontásban feladatok megoldását gyakoroljuk. Három alkalommal számítógépes gyakorlatot tartunk -MATLAB alkalmazásával- a HSZK-ban. Ezek témakörei:
1. Csatolt kétpólusokat tartalmazó lineáris hálózatok számítása.
2. Állapotegyenlet megoldása összetevőkre bontással.
3. Szinuszos áramú hálózatok analízise.

10. Követelmények

a. A szorgalmi időszakban:

(1) a félév során minden hallgató önállóan megoldandó otthoni feladatot kap a 3. héten. Az 1. és a 2. részfeladat megoldásának (dinamikus hálózatok időtartományi analízise) beadása a 8. héten, a 3. részfeladat (dinamikus hálózatok analízise a frekvenciatartományban) beadása a 13. héten esedékes. A beadott részfeladatok megoldását 0-5 ponttal értékeljük. Határidő elmulasztása esetén nem adható be megoldás, értékelése 0 pont.

(2) Három alkalommal kis zárthelyivel ellenőrizzük az előmenetelt, amelyek mindegyikét 0-5 ponttal értékeljük. Kis zárthelyi pótlására nincs lehetőség, a meg nem írt kis zárthelyit 0 pontszámúnak tekintjük.

(3) Két alkalommal, a 8. és a 14. héten nagy zárthelyit íratunk; értékelésük 0-15 ill. 0-20 ponttal történik.

(4) a kontaktórákon való részvételre a BME TVSZ 14.§ (4)rendelkezései az irányadóak.

A félévközi jegy (fj) megállapítása a következőképpen történik:

A legjobb két kis zárthelyi osztályzatát, az otthoni feladat megoldására kapott két magasabb pontszámú részfeladat eredményének átlagát (hfa), továbbá a két nagy zárthelyi eredményét átlagoljuk: fj=(zh1+zh2+hfa+ZH1+ZH2)/10. Ha az eredmény 2,0-nál kisebb, a félévközi jegy elégtelen. Ha az eredmény nagyobb 2,0-nál, az érdemjegy fj egész számra kerekítésével kapható meg.

b. A vizsgaidőszakban: -

c. Elővizsga: nincs

11. Pótlási lehetőségek

A nagy zárthelyik a BME TVSz 16.§ és 14.§ (1) a.) rendelkezései szerint pótolhatók. A házi feladat és a kis zárthelyik pótlására nincs lehetőség.

12. Konzultációs lehetőségek

A szorgalmi időszakban a tárgy oktatóinak heti fogadóóráján, a vizsgaidőszakban a vizsga előtti munkanapon lehet konzultálni. A fogadóóra időpontja, illetve a konzultáció helye és ideje a tanszéki hirdetőtáblán, és web-lapon (www.evt.bme.hu) található.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Dr. Fodor György: Hálózatok és rendszerek. (55064)

Dr. Fodor György (szerk.): Villamosságtan példatár. (TKV 44555)

Dr. Bokor Árpád (szerk.) Hálózatok és rendszerek. Számítógépes gyakorlatok (55042)

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	84
Félévközi készülés órákra	10
Felkészülés zárthelyire	66
Házi feladat elkészítése	20
Összesen	180

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Sebestyén Imre	docens	Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

Jelek és rendszerek 1.