2025年 理工学部 シラバス - 航空宇宙工学科
設置情報
| 科目名 | 信号処理 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 航空宇宙工学科 | 学年 | 3年 |
| 担当者 | 中根 昌克 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 火曜4 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | H24C |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 以下の点に関して十分な理解を得ることを目標とする ・信号と雑音 ・アナログ信号とディジタル信号の違いとその特徴量 ・フィルタの種類(LPF, HPF, BPF, BEFやFIR, IIRなど) ・アナログフィルタとディジタルフィルタ ・フィルタリングの基礎理論としてのFourier変換、Laplace変換、離散Fourier変換、Z変換 ・カットオフ周波数、リプル、窓関数 ・アナログフィルタ・ディジタルフィルタの基礎的な設計法 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
対面授業で実施する 板書による授業を行い、毎回、その回の復習となる課題を課す 必要に応じて、課題の解説も行う |
| 履修条件 | 数学の基礎知識（三角関数、指数関数の微積分、虚数）は必須． 振動工学や制御工学などとあわせて受講することを推奨する． |
| ディプロマ・ポリシー（DP）及びカリキュラム・ポリシー（CP）との関連 | 本授業科目はDP1・3及びCP1・3に該当している |
授業計画
| 第1回 | ・ガイダンス ・信号と雑音 ・周期的な信号について 信号と雑音（ノイズ）の定義、信号処理の受け持つ仕事、基礎となる信号の種類と，周波数応答が重要となることを解説する | 【事前学習】シラバス・事前配布プリントを熟読し、不明点を明確にする 【事後学習】授業の復習をし、不明点をなくす | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
|---|---|---|---|
| 第2回 | ・アナログ信号とディジタル信号の変換 アナログ信号とディジタル信号の変換（サンプリング等）を解説する | 【事前学習】事前配布プリントを熟読し、不明点を明確にする 【事後学習】授業の復習をし、不明点をなくす | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第3回 | ・フィルタの種類 Low Pass Filter, High Pass Filterなどのフィルタの種類に関して説明する | 【事前学習】事前配布プリントを熟読し、不明点を明確にしておく 【事後学習】授業の復習をし、不明点をなくす | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第4回 | ・Fourier変換 Fourier級数の復習から、Fourier変換を導入し、周波数領域で考えることの基礎を与える | 【事前学習】事前配布プリントを熟読し、不明点を明確にしておく 【事後学習】授業の復習をし、不明点をなくす | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第5回 | ・ラプラス変換 フーリエ変換を拡張し、ラプラス変換を導入する | 【事前学習】事前配布プリントを熟読し、不明点を明確にしておく 【事後学習】授業の復習をし、不明点をなくす | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第6回 | ・ボード線図 周波数応答の成果物としてのボード線図を説明し、ゲイン線図・位相線図の意味を考えていく | 【事前学習】事前配布プリントを熟読し、不明点を明確にしておく 【事後学習】授業の復習をし、不明点をなくす | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第7回 | ・離散時間Fourier変換と離散Fourier変換 Fourier変換を離散時間系で考えることで離散時間Fourier変換を導入し、さらに周波数も離散化することで離散Fourier変換を導入する このなかで、離散系で重要となる正規化周波数の導入も行う | 【事前学習】事前配布プリントを熟読し、不明点を明確にしておく 【事後学習】授業の復習をし、不明点をなくす | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第8回 | ・z変換 ラプラス変換の離散版であるz変換について、初歩を導入する | 【事前学習】事前配布プリントを熟読し、不明点を明確にしておく 【事後学習】授業の復習をし、不明点をなくす | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第9回 | ・アナログフィルタの実装 パッシブフィルタ・アクティブフィルタの概念やその実装、解析法を述べる | 【事前学習】事前配布プリントを熟読し、不明点を明確にしておく 【事後学習】授業の復習をし、不明点をなくす | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第10回 | ・アナログフィルタの実装（２） 実際にパッシブLPF回路を取り上げ、解説する | 【事前学習】事前配布プリントを熟読し、不明点を明確にしておく 【事後学習】授業の復習をし、不明点をなくす | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第11回 | ・アナログフィルタの実装（３） 実際にアクティブLPF回路を取り上げ、解説する | 【事前学習】事前配布プリントを熟読し、不明点を明確にしておく 【事後学習】授業の復習をし、不明点をなくす | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第12回 | ・ディジタルフィルタの実装 FIRのIIRの概念やその実装、解析法、窓関数などを述べる | 【事前学習】事前配布プリントを熟読し、不明点を明確にしておく 【事後学習】授業の復習をし、不明点をなくす | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第13回 | ・ディジタルフィルタの実装（２） 実際にFIRのLPFを取り上げ、解説する | 【事前学習】事前配布プリントを熟読し、不明点を明確にしておく 【事後学習】授業の復習をし、不明点をなくす | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第14回 | ・ディジタルフィルタの実装（３） 実際にIIRのLPFを取り上げ、解説する | 【事前学習】事前配布プリントを熟読し、不明点を明確にしておく 【事後学習】授業の復習をし、理解度確認試験に備える | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第15回 | ・授業のまとめと理解度確認 授業のまとめやより詳しく学ぶための話をし、理解度確認試験を行う | 【事前学習】授業配布プリントを熟読し、理解度確認試験に備える 【事後学習】授業全体の復習をし、不明点をなくす | 【事前学習】2時間 【事後学習】2時間 |
その他
| 教科書 |
教科書は指定しない
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| 参考書 |
『高専学生のためのディジタル信号処理 [978-4339006582]』 酒井 幸市 コロナ社 1996年
『わかる制御工学入門 [978-4782840924]』 嶋田 有三 産業図書 2004年
足立修一 『信号・システム理論の基礎 フーリエ解析、ラプラス変換、Z変換を系統的に学ぶ [978-4339032147]』 コロナ社 2014年
陶山 健仁 『ディジタルフィルタ 原理と設計法 [978-4904774625]』 設計技術シリーズ 科学技術出版株式会社 2018年
非常に多くの書籍が出版されています。「信号処理」、「フィルタ」等をキーワードに、読みやすそうな本を探してみてください。
１は高専学生のため～と書かれていますが、この授業で話したい内容が一通り書かれており、読みやすい本です。２は本学科の制御工学の教科書ですが、その中でボード線図の書き方が詳しく書かれています。３は信号処理の面からフーリエ解析、ラプラス変換、Ｚ変換を詳しく述べた本で、これらの関係がわかりやすくまとめられています。４はディジタルフィルタの設計を系統的に記載しています。
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| 成績評価の方法 及び基準 |
課題・平常点（50%）, 理解度確認試験（50%） |
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定期試験等に ついて |
理解度確認期間(１４週目又は１５週目)に平常試験を実施予定 |
| 質問への対応 | メールで随時、もしくは授業後に受け付けます |
| 研究室又は 連絡先 |
メールで質問の場合は件名に授業名を必ず入れてください。 nakane.masakatsu@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
金曜 船橋 15:00 ～ 16:30 授業後にも受け付けます
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| 学生への メッセージ |
計測を行う場合は必須の知識になります。 |