Föreläsningar

I år har antalet föreläsningar minskat från 13 till 9 och relationen mellan årets föreläsningar och förra årets framgår av texten vid varje föreläsning nedan. Allt föreläsningsmaterial som visas (främst powerpointbilder och olika pdf-dokument) finns i kursrummet i Lisam.

För varje föreläsning nedan finns följande information:

• Hur föreläsningen relaterar till förra årets föreläsningar.
• Föreläsningens datum.
• Föreläsningens innehåll.
• Relaterade kapitel i kursboken (du behöver gå igenom motsvarande avsnitt i kursboken för att få en helhetsbild av det aktuella kursinnehållet – föreläsningarna och videorna täcker det mesta av kursinnehållet, men inte allt).
• Videor som relateras till föreläsningen.
  
  

Angående videorna:

• Du behöver se dessa i anslutning till respektive föreläsning.
  • Helst innan, men vid tidsbrist finns det anvisningar vilka videor som du särskilt rekommenderas att se innan föreläsningen.
  • Om du inte har möjlighet att se alla videor innan föreläsningen, så bör du se resten av videorna snarast efter föreläsningen.
    
• För varje video finns på en separat webbsida med följade information:
  • En länk i inledningen som går till själva videon på YouTube, samt eventuella länkar till delavsnitt i videon (dessa finns även på YouTube-sidan). Det gör att du enkelt kan gå mellan de olika avsnitten i varje video och se en kortare del i taget.
  • En Videosammanfattning, som i olika skärmdumpar med översiktsbilder visar allt som gås igenom i videorna. Där finns även text med kompletterande förklaringar och tillägg som också ingår i kursen!
    • Du rekommenderas starkt att först skumma igenom videosammanfattningarna innan du tittar på videorna, för att inte missa viktig information som hör till videon.
    • Kolla gärna på videosammanfattningen samtidigt som du tittar på videon.
      
      
• Om det dyker upp frågor för dig, när du ser videorna, så skriv ned dem och maila gärna dina frågor till examinatorn eller ställ frågor i samband med föreläsningen.
  
  

Fö 1: Inledning, Signaler & System – främst tidskontinuerliga

31 oktober

(2022: Fö 1)

• Kursboken: Kap. 1.1–1.8, 1.12 (1.9 översiktligt)
  
  
• Relaterade videor (totalt 96 minuter):
  • Signalegenskaper:
    • Signaloperationer (13:07 min)
    • Signaltyper (10:07 min)
    • Signalmodeller (33:23 min)
  • Systemegenskaper för tidskontinuerliga system:
    • Linjäritet (7:43 min)
    • Tidsinvarians (9:44 min)
    • Kausalitet (7:38 min)
    • Stabilitet (6:46 min)
    • Tidskontinuerliga och tidsdiskreta system (7:56 min)
  • Vid tidsbrist: Se åtminstone de fyra första videorna om systemegenskaper innan föreläsningen (ca 32 min). På föreläsningen är det mest fokus på räkneexempel som relateras till olika systemegenskaper.

Fö 2: Tidsdomänanalys av tidskontinuerliga system

2 november

(2022: Fö 2–3)

• Differentialekvationsbeskrivning av tidskontinuerliga LTI-system.
• Utsignalsberäkning – den fria svängningen (zero-input response) $y_{zi}(t)$.
• Impulssvaret $h(t)$ & stegsvaret $g(t)$.
• Utsignalsberäkning m.h.a. faltning – den tvingade svängningen (zero-state response) $y_{zs}(t)$.
• Relationen till LTI-systems impulssvaret för kausalitet och stabilitet.
• Jämförelse $y_{zi}(t)$, $y_{zs}(t)$ med $y_{hom}(t)$, $y_{part}(t)$
  
  
• Kursboken: Kap. 2 (ej 2.7–2.8)
  
  
• Relaterade videor (totalt 48 minuter):
  • Utsignalen från kausala LTI system (10:26 min)
  • Differentialekvationsbeskrivning av LTI-system samt beräkning av dess zero-input response $y_{zi}(t)$ (7:33 min)
  • Faltning – beräkning av zero-state response $y_{zs}(t)$ från ett LTI-system (30:09 min)
    
  • Vid tidsbrist: Hoppa över de 22 första minuterna av den tredje videon om faltning.

Fö 3: Fourierserieanalys & Fouriertransformanalys av tidskontinuerliga LTI-system

6 november

(2022: Fö 3–4)

• Fourierserieanalys (kap. 6):
  • Inledning – fourierserieanalys av periodiska signaler.
  • Spektrum för periodiska signaler.
  • Signalmedeleffekt och Parsevals formel.
  • LTI-system med periodiska insignaler.
  • Introduktion av frekvensfunktionen $H(\omega)$
• Fouriertransformanalys (kap. 7):
  • Inledning – fouriertransformanalys av signaler.
  • Olika centrala fouriertransformpar och fouriertransformegenskaper.
  • Signalenergi och Parsevals formel.
  • Fouriertransformanalys av LTI-system.
  • Faltningsteoremet, frekvensfunktionen $H(\omega)$.
    
    
• Kursboken:
  • Kap. 6.1–6.4, 6.8 (där du redan bör känna till det mesta i 6.1–6.3)
  • Kap. 7.1–7.4 (där du redan bör känna till det mesta i 7.1–7.3)
    
    
• Relaterade videor (se minst tre av videorna, 8+11+17=36 minuter innan föreläsningen)
  • LTI-system med periodiska insignaler: (totalt 42 minuter):
    • Introduktion (7:57 min)
    • Fourierserier (24:06 min)
    • Utsignalsberäkning (10:37 min)
    • Vid tidsbrist: Se åtminstone den första och den tredje videon innan föreläsningen (8+11=19 min). Den andra videon, “Fourierserier”, är av mer repetitionskaraktär.
      
  • Fouriertransformanalys av signaler (totalt 88 minuter):
    • Fouriertransformen av en fyrkantpuls (14:28 min)
    • Tolkning av fouriertransformen (13:00 min)
    • Fouriertransformen – egenskap vid tidsskalning (15:53 min)
    • Fouriertransformen – egenskap vid tidsförskjutning (14:05 min)
    • Signalenergi och Parsevals formel (12:39 min)
    • Fouriertransformen av en dirac och av en konstant (8:56 min)
    • Fouriertransformen av en cosinus (8:40 min)
    • Vid tidsbrist: Det mesta i dessa sju videor om fouriertransformanalys av signaler bör du redan ha stött på i din tidigare kurs i transformteori/fourieranalys, så å ena sidan är videorna mycket av repetitionskaraktär. Å andra sidan är just dessa transformer och relationer mellan tidsdomänen och frekvensdomänen av så central vikt i kursen att de finns med för att ge dig kursens/examinatorns perspektiv på detta. En god förståelse för videornas innehåll hjälper dig bl.a. att lösa uppgifter både på lektionerna och på labbarna.
      Om du inte hinner se allt innan denna föreläsning, så sträva efter att åtminstone ha sett alla videor innan nästa föreläsning!
      
  • Fouriertransformanalys av LTI-system (totalt 17 minuter):
    • Faltningsteoremet och frekvensfunktionen (16:38 min)
    • Vid tidsbrist är det i första hand videor ovan om fouriertransformanalys av signaler som du kan vänta med tills efter föreläsningen.
      Denna video behöver du se innan föreläsningen!

Fö 4: Fouriertransformanalys av tidskontinuerliga LTI-system

10 november

(2022: Fö 4–5)

• Genomgång av ett stort representativt räkneexempel som täcker det mesta av fourieranalys av LTI-system.
  • Kretsberäkningar med fouriertransformen.
• Tillämpningsexempel, fouriertransformanlys: Amplitudmodulering (AM)
  
  
• Kursboken: Kap. 7.4–7.10 (7.9 översiktligt)
  
  
• Relaterade videor – Fouriertransformanalys av LTI-system (totalt 63 minuter):
  • Amplitudkaraktäristik och faskaraktäristik för LTI-system (7:37 min)
  • Fouriertransformanalys av ett LTI-system som beskrivs av en differentialekvation – ett räkneexempel (27:08 min)
  • LTI-system och frekvenssignaler (28:42 min)
  • Vid tidsbrist:
    • Du bör se de två första videorna – det stora räkneexemplet på föreläsningen relaterar starkt till innehållet i dessa videor.
    • Den tredje videon är till stor del en medveten repetition av något vi redan har gått igenom – utsignalen från ett LTI-system när insignalen är av typen $x(t)=C_0+cos(\omega_0 t)$.
      Det som främst är nytt är de ca 6 sista minuterna från 22:41 – “Några grafiska exempel…”, så vid tidsbrist bör du åtminstone se den delen. Det är en bra förberedelse inför en av deluppgifterna i ett omfattande räkneexempel på föreläsningen.

Fö 5: Sampling & rekonstruktion samt DFT

17 november

(2022: Fö 6–7)

• Sampling & rekonstruktion
  • Ideal och praktisk sampling
  • Ideal och praktisk rekonstruktion

• Diskreta fouriertransformen – DFT
  
  

• Kursboken:
  • Kap. 8.1–8.4 (Sampling & rekonstruktion)
  • Kap. 8.5 (DFT)
    
    
• Relaterade videor: (totalt 108 minuter)
  • Sampling & rekonstruktion
    • Sampling och Rekonstruktion – Inledning (35:28 min)
    • Praktisk Sampling och Rekonstruktion (23:33 min)
    • Vid tidsbrist: Se åtminstone den första videon innan föreläsningen. Som namnet antyder så ger den en introduktion till sampling och rekonstruktion i allmänhet och ideala sådana i synnerhet.
  • Diskreta fouriertransformen
    • Diskreta fouriertransformen, DFT (49:16 min)
    • Videon består av fyra delar som relaterar till varandra på ett logiskt sätt. Även om DFT:n och dess invers IDFT kommer i de två sista delarna, så behöver du även se de två inledande delarna för att få en god förståelse för egenskaperna för DFT:n och IDFT:n.
      
    • Vid tidsbrist: Under föreläsningen kommer jag bland annat att sammanfatta och illustrera huvudresultaten i videon – hur sampling i den ena domänen resulterar i en periodicering i den andra domänen och vice versa (tidsdomänen/frekvensdomänen).
      Du kommer att få större behållning/förståelse från den genomgången om du har sett DFT-videon innan föreläsningen, men vid tidsbrist kan du se videon efter föreläsningen.

Fö 6: Laplacetransformanalys av tidskontinuerliga LTI-system

24 november

(2022: Fö 8–9)

• Differentialekvationsbeskrivning och laplacetransformen
• Utsignalsberäkning i laplacetransformdomänen
• Systemfunktionen $H(s)$ och relationen till kausalitet och stabilitet
• Pol-nollställediagram

• Kaskadkoppling och återkoppling
  
  

• Kursboken:
  • Kap. 4.1–4.2 (Laplacetransformen och dess egenskaper – där du redan bör känna till det mesta)
  • Kap. 4.3, 4.5 (Laplacetransformanalys av LTI-system)
    
    
• Relaterade videor: (totalt 49 minuter)
  • Laplacetransformen av en derivata (21:11 min)
  • Lösning av en differentialekvation med hjälp av laplacetransformen (19:59 min)
  • Stabilitetsrelationer för LTI-system (7:44 min)
  • Vid tidsbrist:
    • Du bör redan känna till laplacetransformen av en derivata, så du som känner dig trygg med det kan hoppa över den första videon.
    • Se åtminstone den andra videon – hur man löser en systembeskrivande differentialekvation med begynnelsevillkor (energi lagrad i LTI-systemet), dvs. hur man beräknar $y(t)=y_{zi}(t)+y_{zs}(t)$ m.h.a. laplacetransformen. Det är centralt i kursen.
      (Även om du antagligen har stött på lösning av differentialekvationer m.h.a. laplacetransformer i en tidigare kurs i fourieranalys/transformteori, så ger denna video en större förståelse för detta i samband med LTI-system.)
    • I den tredje videon sammanfattar jag det som tas upp i föreläsning 6 om stabilitet, så det går bra att se den videon efter föreläsningen.

GÄSTFÖRELÄSNING

28 november

Kolleger från ISY:s fyra forsknings- och undervisningsområden berättar, under ca 20 minuter vardera, om varför signaler & system (signal- och systemanalys i tidsdomänen och transform-/frekvensdomänen) är viktigt för deras respektive område.
De berättar bland annat om olika tillämpningar, efterföljande relaterade kurser och tillämpningsområden samt i några fall något forskningsrelaterat:

• Mikael Olofsson, universitetslektor i Kommunikationssystem
• Atila Alvandpour, professor i Elektroniska kretsar och system
• Per-Erik Forssén, biträdande professor i Datorseende
• Inger Erlander Klein, universitetslektor i Reglerteknik

Fö 7: Tidskontinuerliga frekvensselektiva filter

30 november

(2022: Fö 9–10)

• forts. Laplacetransformanalys av tidskontinuerliga system
  • Kaskadkoppling, återkoppling
  • Allmänna passiva filter
  • Frekvensselektiva filter – speciellt butterworthfilter och chebyshevfilter
  • Laplaceoperatormetodik för elektriska kretsar
    
    
• Kursboken:
  • Kap. 4.4 (Laplacetransformanalys av elektriska kretsar)
  • Kap. 4.5 (Kaskadkoppling & återkoppling)
  • Kap. 4.8–M4.6 (Frekvensselektiva filter)
    
    
• Relaterade videor: (totalt 39 minuter)
  • Allmänna passiva filter (18:59 min)
  • Frekvensselektiva passiva filter (20:02 min)
  • Vid tidsbrist: Se åtminstone den andra videon innan föreläsningen – om frekvensselektiva filter.

Fö 8: Tidsdomänanalys av tidsdiskreta signaler och system

5 december

(2022: Fö 11)

• Signaloperationer, Signalmodeller, differensekvationsbeskrivning av tidsdiskreta LTI-system

• Faltning, impulssvar och dess relationen till kausalitet och stabilitet
  
  

• Kursboken: Kap. 3
  
  

• Relaterade videor: (totalt 43 minuter)
  • Jag har tyvärr inte hunnit skapa en enskild webbsida för var och en av de fyra videorna som hör till den här föreläsningen, så får i stället se varje video från videosidan nedan ocj läsa videosammanfattningarna i ett sammansatt pdf-dokument. Det bör dock gå lika bra att göra så här, för det är samma information i båda fallen.
  • De fyra videorna
  • Videosammanfattningar
    • Tidsdiskreta signaltyper (7:51 min)
    • Tidsdiskreta signaloperationer (12:57 min)
    • Tidsdiskreta signalmodeller (16:27 min)
    • Egenskaper hos tidsdiskreta system (5:54 min)
  • Vid tidsbrist: Se åtminstone den första videon (Tidsdiskreta signaltyper) och den tredje videon (Tidsdiskreta signalmodeller) innan föreläsningen.

Fö 9: Transformanalys av tidsdiskreta signaler & system

8 december

(2022: Fö 12–13)

• z-transformanalys av tidsdiskreta system

• Fourieranalys av tidsdiskreta signaler och system
  
  

• Kursboken:
  • Kap. 5 (z-transformanalys)
  • Kap. 9 (Fouriertransformanalys)
    
    
• Relaterade videor: (totalt 49 minuter)
  • z-transformanalys av tidsdiskreta LTI-system (33:26 min)

  • Den tidsdiskreta fouriertransformen (16:19 min)

  • Vid tidsbrist: Videorna utgör en viktig introduktion till z-transformanalys och fouriertransformanalys och föreläsning 9 bygger på att du har sett videorna. Här finns därför ingen rekommendation om att bara se en av videorna eller delar av videorna vid tidsbrist.