LECTURE 1 ข้อตกลงและรายละเอียดวิชา บทนำเรื่องสัญญาณ&ระบบ

การจำแนกประเภทของสัญญาณ จำนวนเชิงซ้อน

01016207 สัญญาณและระบบ (Signals and Systems) ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2556 ภาควิชาวิศวกรรมโทรคมนาคม คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

รายละเอียดวิชา

2

วิชา : 01016207 สัญญาณและระบบ (Signals & Systems) เนื้อหา : วิชานี้ศึกษาเกี่ยวกับสัญญาณและระบบโดยอาศัยเทคนิคทาง

คณิตศาสตร์ในรูปของการแปลงเป็นเครื่องมือในการวิเคราะห์ ซึ่งเราจะสนใจสัญญาณและระบบเวลาต่อเนื่องและเวลาไม่ต่อเนื่อง

อาจารย์ผู้สอน : ผศ. อัครพล ตรีรัตน์, ดร. ตุลยา ลิมปิติ อีเมล์ : akraphon@telecom.kmitl.ac.th,

kltulaya@gmail.com Facebook: http://www.facebook.com/TelecomKMITLss2556 นักศึกษาสามารถดูประกาศของรายวิชา ได้จาก Facebook Fan Page ของวิชานี้

นักศึกษาควรเข้าเรียนทุกครั้งและตรงต่อเวลา เนื่องจากแม้ว่านักศึกษาสามารถอ่านหนังสือด้วยตนเอง แต่บทเรียนจะครอบคลุมเนื้อหาโดยสรุปและจะทำให้นักศึกษาใช้เวลาในการทำความเข้าใจและการทบทวนน้อยลง นอกจากนี้การเข้าเรียนจะช่วยกระตุ้นให้นักศึกษาได้ใช้ความคิดและเพิ่มทักษะในการแก้โจทย์ต่างๆ รวมถึงใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ประกอบ

รายละเอียดวิชา

3

ชั่วโมงถาม - ตอบ: วันพุธ 13:00-15:00 ที่ห้องพักอาจารย์ หากนักศึกษาต้องการความช่วยเหลือเพิ่มเติม ขอให้นัดล่วงหน้าทางอีเมล ์

สัดส่วนคะแนน: สอบย่อย (40%) สอบกลางภาค (25%), สอบปลายภาค (25% ),

ความสนใจในชั้นเรียนและงานเพิ่มเติมอื่นๆ (10%)

การสอบ: นักศึกษาไม่สามารถจดโน้ตใดๆเข้าไปในห้องสอบ แต่ตารางและสูตรที่สำคัญจะแนบไว้ด้านหลังข้อสอบ นอกจากนี้ในข้อสอบอาจมีคำถามเกี่ยวกับโปรแกรม MATLAB

การลอกหรือการแสดงความไม่ซื่อสัตย์ใดๆ ถือเป็นการขัดต่อจริยธรรมของอาชีพของวิศวกรรม

เอกสารประกอบการเรียน

4

หนังสือ: *Signals and Systems Alan V. Oppenheim, Alan S. Willsky with S. Hamid

Nawab, 2nd ed., Prentice-Hall International, c1997

Signals and systems Simon Haykin, Barry Van Veen, 2nd edl, New York :

John Wiley, 2003 สัญญาณและระบบ กับการประยุกต์ใช้โปรแกรม SCILAB / รศ.ดร.

ปิยะ โควินท์ทวีวัฒน์

… และหนังสืออื่นๆทางด้านสัญญาณและระบบที่พบในห้องสมุดสถาบันฯ

วิชาต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง

5

Signals and Systems

Digital Signal Processing

Speech Processing

Image Processing

Communications Systems

Digital Control

Control Theory

Mobile/Wireless communications

Satellite communications

Random variables And processes

Filtering

Digital communications

1 2 3

. . .

. . . . . .

สัญญาณและระบบ,

การประมวลสัญญาณดิจิตอล,

การกรองสัญญาณ,

ทฤษฎีควบคุม,

ระบบสื่อสาร,

ตัวแปรสุมและกระบวนการสุม,

การประมวลผลคำพูด,

การประมวลผลสัญญาณภาพ,

การควบคุมทางดิจิตอล,

การสื่อสารเชิงดิจิตอล,

การสื่อสารเคลื่อนที่และไรสาย,

การสื่อสารดาวเทียม,

สัญญาณ (Signals)

6

สัญญาณ ฟังก์ชันที่มีตัวแปรอิสระหนึ่งตัวหรือมากกว่าหนึ่งตัวที่สื่อถึงข้อมูลเกี่ยวกับธรรมชาติ (ลักษณะ, คุณสมบัติ) ของปรากฏการณ์ใดปรากฏการณ์หนึ่ง

ตัวแปรอิสระ ได้แก่ เวลา พิกัดของภาพดิจิตอล หรืออื่นๆ แต่ในวิชานี้เราจะเน้นตัวแปรทางเวลา (t) เป็นหล้ก

มิติของสัญญาณ สัญญาณหนึ่งมิติ (one-dimensional) มีตัวแปรอิสระเพียงหนึ่งตัว สัญญาณพหุมิติ (multi-dimensional) มีตัวแปรอิสระมากกว่าหนึ่งตัว

ตัวอย่างสัญญาณ

7

 การสื่อสาร (สัญญาณเสียงพูด/ภาพ)  ร่างกาย (คลื่นหัวใจ/คลื่นสมอง/ความดันโลหิต)  การพยากรณ์อากาศ สิ่งแวดล้อม (อุณหภูมิ/ความชื้น)

 เศรษฐศาสตร์ (ราคาหลักทรัพย์ / ค่าจีดีพี/)  การค้า (ราคาทอง/ ราคาน้ำมัน)  อวกาศ (เรดาร์/อินฟราเรด/ภาพออพติคอล)  และ .....

สัญญาณเสียงพูด

8

แหลงที่มา : http://www.ling.lu.se

สัญญาณเสียงหรือแอมพลิจูดของเสียงเป็นฟังก์ชันของเวลา

ทอง

9 แหลงที่มา : http://www.goldpricethai.com

ราคาทองเป็นฟังก์ชันของเวลา

หุ้น

10 แหลงที่มา : http://www.google.com/finance

ราคาหุ้นเป็นฟังก์ชันของเวลา

facebook

11

จำนวน facebook account เป็นฟังก์ชันของเวลา

แหลงที่มา :http://www.benphoster.com/

ภาพดิจิตอล

12

ส่วนประกอบภาพแต่ละจุด (pixel) ของสัญญาณภาพดิจิตอลเขียนแทนด้วย c[m,n], โดยที่ c[m,n] คือระดับสีของจุดภาพ ณ ตำแหน่งแถวที่ m และหลักที่ n ในกรณีของภาพสี ระดับสี c ประกอบด้วยค่าสีแดง สีเขียวและสีน้ำเงิน ตามลำดับ -> {R, G, B} (Red, Green, Blue}

ระบบ (Systems)

13

หน้าที่ของระบบ -> ทำการเปลี่ยนแปลงสัญญาณขาเข้าให้เป็นสัญญาณขาออกที่ต้องการ

หน้าที่ของระบบ ประเภทของระบบ การตรวจวัดสัญญาณ ระบบสื่อสาร การทำนาย การทำนายทางเศรษฐศาสตร์ การฟื้นฟู ระบบควบคุม การดัดแปลง การตรวจวัดสัญญาณระยะไกล การประมวลสัญญาณทางการแพทย์

ระบบ  สัญญาณขาออก สัญญาณขาเขา 

ระบบสื่อสารไร้สาย

14

ชองสัญญาณ เครื่องสง สัญญาณขาเขา 

สัญญาณรบกวน 

+ + เครื่องรับ สัญญาณขาออก 

การประมวลผลสัญญาณภาพ

15

Photoshop สัญญาณขาเขา  สัญญาณขาออก 

Shuttle Imaging Radar (SIR),

ระบบเรดาร์

16

Band-pass Filter+

ระบบประมวลสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสมอง

Signal Analyzer+

17

ระบบรับสัญญาณบีคอนดาวเทียม

BPF,150 & 400 MHz,

USB ,

Satellite (LEO) ,

TEC computation ,

USRP,

Ionosphere !

Beacon signal,

- 150 MHz,

- 400 MHz ,

18

ระบบจัดเก็บและวิเคราะห์อัตราการตกของฝน

RAINGAUGE

19

เครื่องกล A spring-mass damper system

20

M = มวล +

v(t) = ความเร็ว+

B = สัมประสิทธิ์เสียดทาน +

K = คาคงที่ของสปริง+

f(t) = แรงภายนอก+

เมื่อรวมแรงเขาดวยกันใหผลลัพธ,

แรงเฉื่อย+ แรงเสียดทาน+ แรงสปริง+

วงจร – วงจร RLC

21

i(t) = คากระแสไฟฟา+

v(t) = แรงดันไฟฟา+

C = คาตัวเก็บประจุ+

R = คาตัวตานทาน+

L = คาตัวเหนี่ยวนำ+

ตัวเก็บประจุ+ ตัวตานทาน+ ตัวเหนี่ยวนำ+

เมื่อทำการรวมค่ากระแสไฟฟ้าเข้าด้วยกันได้

ระบบทั้งสองเทียบเท่ากัน!!! เราสามารถเขียนอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างสัญญาณขาเข้า

และสัญญาณขาออกของระบบทั้งสองด้วยสมการทางคณิตศาสตร์รูปแบบเดียวกัน

22

•  สามารถใช้คณิตศาสตร์ในการอธิบายพลวัตของระบบ •  โดยทั่วไปหน้าที่ของระบบจะไม่ตายตัว ขึ้นอยู่กับงานที่นำไปประยุกต์ใช้

23

คราวหน้า....ประเภทของสัญญาณ  สัญญาณเวลาต่อเนื่อง / เวลาไม่ต่อเนื่อง  สัญญาณคู่ / สัญญาณคี่  สัญญาณมีคาบ / สัญญาณไม่มีคาบ  สัญญาณฝั่งซ้าย / สัญญาณฝั่งขวา  สัญญาณพลังงาน / สัญญาณกำลัง  สัญญาณแอนะล็อก / สัญญาณดิจิตอล  สัญญาณสุ่ม / สัญญาณกำหนดได้  และอื่น ๆ