2025年 理工学部 シラバス - 電子工学科
設置情報
| 科目名 | 信号理論基礎 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 電子工学科 | 学年 | 2年 |
| 担当者 | 塚本 新 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜3 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | J33D |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 時間領域と周波数領域での信号表現と、フーリエ級数展開・フーリエ変換等各種信号波形の取り扱い方法・性質について理解し、説明できるようになる。また、信号理論が、電子回路、通信、情報科学、材料物性、量子力学等広範な分野・科目の理解を促進する基礎となる事を理解できるようになる。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
「対面授業」 パワーポイントを基本とするとともに、適時コンピュータを用いた解説や動画等も準備し講義を行う。 また、自分で考え手を動かす短時間の演習を繰り返し行う。 |
| 履修条件 | 三角関数、指数関数、それらの微分積分に慣れていることが望ましい。回路理論のための基礎数学、回路理論I、回路理論IIを修得している事が望ましい。 |
| 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DP3及びCP3に該当しています。 |
授業計画
| 第1回 | 信号とは？波形とは？フーリエ級数展開、信号のスペクトル解析等この講義で身に着く事の概略と事例を紹介する。 | 【事前学修】“信号”につき概要を調査し、シラバスを元に講義全体の流れを捉える 【事後学修】講義を実施した範囲について，ノートおよび追加調査により復習する | 事前学修[2時間] 事後学修[2時間] |
|---|---|---|---|
| 第2回 | 代表的な周期波形（正弦波）と直交関数展開 | 【事前学修】正弦波、直交関数系につき概要を調査し、不明な点を明確にする 【事後学修】講義を実施した範囲について，ノートおよび追加調査により復習する | 事前学修[2時間] 事後学修[2時間] |
| 第3回 | フーリエ級数（１）：定義と波形の周波数領域表現 | 【事前学修】フーリエ級数につき概要を調査し、不明な点を明確にする 【事後学修】第1回から3回の講義範囲について、全体像をまとめ、復習する | 事前学修[2時間] 事後学修[2時間] |
| 第4回 | フーリエ級数（２）：具体的波形（方形波）のフーリエ級数展開 | 【事前学修】フーリエ級数展開につき概要を調査し、不明な点を明確にする 【事後学修】第1回から4回の講義範囲について，全体像をまとめ、復習する | 事前学修[2時間] 事後学修[2時間] |
| 第5回 | 良く使う便利な信号：複素指数信号 ミニテスト実施 | 【事前学修】複素数、オイラーの公式につき概要を調査し、不明な点を明確にする 【事後学修】講義を実施した範囲について，ノートおよび追加調査により復習する | 事前学修[2時間] 事後学修[2時間] |
| 第6回 | 便利なフーリエ級数の複素数表現 | 【事前学修】複素フーリエ級数につき概要を調査し、不明な点を明確にする 【事後学修】講義を実施した範囲について，ノートおよび追加調査により復習する | 事前学修[2時間] 事後学修[2時間] |
| 第7回 | フーリエ変換/逆変換（１）：定義と非周期信号 | 【事前学修】フーリエ変換につき概要を調査し、不明な点を明確にする 【事後学修】第5回から7回の講義範囲について，全体像をまとめ、復習する | 事前学修[2時間] 事後学修[2時間] |
| 第8回 | フーリエ変換/逆変換（２）：具体的信号（パルス信号）の例 | 【事前学修】第1回から7回の講義範囲について、全体像をまとめ、復習する 【事後学修】演習内容の該当箇所を，ノートおよび追加調査で確認し理解を深める | 事前学修[2時間] 事後学修[2時間] |
| 第9回 | インパルス信号と畳み込み積分：過渡応答とフーリエ変換との関係 | 【事前学修】畳み込み積分につき概要を調査し、不明な点を明確にする 【事後学修】講義を実施した範囲について，ノートおよび追加調査により復習する | 事前学修[2時間] 事後学修[2時間] |
| 第10回 | フーリエ変換の性質：時間領域と周波数領域の関係 | 【事前学修】フーリエ変換の性質につき概要を調査し、不明な点を明確にする 【事後学修】講義を実施した範囲について，ノートおよび追加調査により復習する | 事前学修[2時間] 事後学修[2時間] |
| 第11回 | 周期関数のフーリエ変換とインパルス列信号 | 【事前学修】周期関数のフーリエ変換につき概要を調査し、不明な点を明確にする 【事後学修】第9回から11回の講義範囲について，全体像をまとめ、復習する | 事前学修[2時間] 事後学修[2時間] |
| 第12回 | 標本化定理（１）：信号の標本化（サンプリング）と帯域制限された信号 ミニテスト実施 | 【事前学修】標本化定理につき概要を調査し、不明な点を明確にする 【事後学修】講義を実施した範囲について，ノートおよび追加調査により復習する | 事前学修[2時間] 事後学修[2時間] |
| 第13回 | 標本化定理（２）：信号の復元とエイリアシング | 【事前学修】エイリアシングにつき概要を調査し、不明な点を明確にする 【事後学修】第12回、13回の講義範囲について，全体像をまとめ、復習する | 事前学修[2時間] 事後学修[2時間] |
| 第14回 | 信号のノルム：信号の大きさとは？ | 【事前学修】ノルムにつき概要を調査し、不明な点を明確にする 【事後学修】講義を実施した範囲について，ノートおよび追加調査により復習する | 事前学修[2時間] 事後学修[2時間] |
| 第15回 | 総合解説 ミニテスト実施 | 【事前学修】第1回から14回までの内容を総合的に復習しておく 【事後学修】試験内容の該当箇所を，ノートで確認し理解を深める | 事前学修[2時間] 事後学修[2時間] |
その他
| 教科書 |
足立修一 『信号・システム理論の基礎』 コロナ社 2017年 第初版第3刷版
フーリエ解析、ラプラス変換、Z変換を系統的に学べる書籍であり、本講義のみならず、電気・電子回路、制御工学他、通信、情報処理、電子物性、量子力学等広い分野に対し、学び実践する上でおおいに役に立つ。
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| 参考書 |
高橋、中川 『信号理論の基礎』 実教出版
上記参考書の内容全てを講義するわけではないが、多くの部分が講義と関連する。購入すると勉学には非常に役立つ。
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| 成績評価の方法 及び基準 |
理解度確認のためのミニテスト(45%)，および各回の課題等平常点(55%)を総合して評価する。 |
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定期試験等に ついて |
平常点やレポート等の課題による評価予定 |
| 質問への対応 | 原則として各回講義時、課題提出時に対応。 |
| 研究室又は 連絡先 |
塚本研究室 4号館411室 tsukamoto.arata@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
火曜 船橋 12:15 ～ 13:15 塚本 4号館411室
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| 学生への メッセージ |
時間関数と周波数スペクトルとの関係は理学・工学において広範に利用される概念で、大変便利かつ重要です。特に講義後半頃には、他の科目との関連性を実感できると思います。 |