信号とシステム

科目名
Course Title
授業コード 単位数 配当年次 開講期間
Term
科目分類 ナンバリング
コード
曜日
コマ
教室 担当教員氏名
Instructor
信号とシステム
Signals and Systems
B203300001 2 2 後期授業 専門科目 BEELE2414-J1 火2 A5-102 薄 良彦

オフィスアワー

日時は別途指示する.

授業目標

・電気システム・情報通信の諸技術について「信号」と「システム」という観点から俯瞰的に理解できるようにする.
・通信,パワーエレクトロニクスなどで用いられる「フーリエ変換」の考え方を理解し,基本的な計算を行えるようにする.
・ディジタル信号処理,制御などで用いられる「z変換」の考え方を理解し,基本的な計算を行えるようにする.
・連続時間・離散時間の信号・システムの関係を理解し,物理・情報を扱うシステムの振る舞いを数学的に記述できるようにする.

教科書

原島博,信号解析教科書(コロナ社)

参考書

浜田望,よくわかる信号処理(オーム社);足立修一,信号・システム理論の基礎(コロナ社);太田正哉,例解ディジタル信号処理入門(コロナ社)

関連科目

微積分学,線形数学,常微分方程式,複素解析,電気電子システム工学基礎実験,電気数学,フーリエ解析,電気回路A,電気回路B,電気電子システム工学実験I,電気電子計測,電気機器工学,制御工学IA・IIA,電気電子システム工学実験II,パワーエレクトロニクス,通信システム,符号理論

授業時間外の学習(準備学習等について)

復習として,授業内容に関する教科書あるいは配布プリントの精読(Reading Assignment)ならびにレポート課題の解答などを行う.

授業の概要

本授業では,電気電子システム工学の基礎知識である信号とシステムの表現法ならびに解析法を説明する.具体的には,連続時間・離散時間の信号とシステムの数学的表現(モデル),線形時不変システムの性質,信号とシステムの解析法としてのフーリエ変換・z変換の考え方と計算法,周波数スペクトル・周波数特性の考え方について詳述する.本授業では,数学的な厳密さにはあまり拘らず,これらの「物理的意味の理解」と「計算法の習熟」を目標とし,例題の解説と受講者による演習などを適宜取り入れる.また,電気システム・情報通信の諸分野---回路,信号処理,制御,通信システム,パワーエレクトロニクスなど---への応用例を通して,授業の内容が技術の理解につながることを説明する.なお,並行して開講される「フーリエ解析」を合わせて受講し,本授業の数学的基礎をしっかり学習すること.

授業計画

第1回 オリエンテーション,連続時間信号の種類と周期性,正弦波信号 準備学習等 教科書0,1章
第2回 単位インパルス信号,連続時間線形時不変システムの導入 準備学習等 教科書1章
第3回 複素正弦波信号,複素フーリエ級数の定義と具体例 準備学習等 教科書2,3章
第4回 フーリエ変換の定義と具体例,信号の周波数スペクトル(1) 準備学習等 教科書3章
第5回 周期信号のフーリエ変換,信号の周波数スペクトル(2) 準備学習等 教科書3章,配布資料
第6回 周波数スペクトルと連続時間線形時不変システム(1) - 導入,たたみこみ定理 準備学習等 教科書3,4章
第7回 周波数スペクトルと連続時間線形時不変システム(2) - たたみこみの計算 準備学習等 教科書3,4章
第8回 信号の標本化とそのスペクトル 準備学習等 教科書5章
第9回 中間試験 準備学習等 別途指示する.
第10回 離散時間信号の種類と操作,周期性 準備学習等 教科書7章,配布資料
第11回 離散時間フーリエ変換の定義・具体例,信号の周波数スペクトル 準備学習等 教科書6章
第12回 z変換の定義・具体例・性質,逆z変換の部分分数分解による計算 準備学習等 教科書7章
第13回 周波数スペクトルと離散時間線形時不変システム - 導入,たたみこみ定理 準備学習等 教科書7章
第14回 ディジタルフィルタ 準備学習等 教科書7章
第15回 全体のまとめ,総合演習 準備学習等 別途指示する.
第16回 期末試験 準備学習等 別途指示する.

成績評価

学習到達目標の達成度を試験にて評価し,授業で扱う内容について概ね6割以上を理解しているとみなせるものを合格とする.その上で,最終的な成績評価は,試験の成績(70%),授業への参加度ならびに授業時間外の学習への取り組み度合い(30%)により判定する.なお,この割合などを変更する場合は受講生に改めて周知する.

備考(実務経験の活用を含む)

演習課題の提出が8回に満たない場合は期末試験の受験資格を与えない.ただし,「特別な事情で欠席する旨を担当教員へ届け出て,許可を得た場合」を除く.なお,期末試験終了後にレポート提出等の救済措置は一切行わない.