Digitale Signalverarbeitung

Navigationshilfe

Diese Navigationshilfe zeigt die ersten Schritte zur Verwendung der Präsention. Sie kann mit ⟶ (Pfeiltaste rechts) übersprungen werden.

Navigation

Zwischen den Folien und Abschnitten kann man mittels der Pfeiltasten hin- und herspringen, dazu kann man auch die Pfeiltasten am Computer nutzen.

Navigationspfeile für die Präsentation

Weitere Funktionen

Mit ein paar Tastenkürzeln können weitere Funktionen aufgerufen werden. Die wichtigsten sind:

F1
Help / Hilfe
o
Overview / Übersicht aller Folien
s
Speaker View / Referentenansicht
f
Full Screen / Vollbildmodus
b
Break, Black, Pause / Ausblenden der Präsentation
Alt-Click
In die Folie hin- oder herauszoomen

Übersicht

Die Präsentation ist zweidimensional aufgebaut. Dadurch sind in Spalten die einzelnen Abschnitte eines Kapitels und in den Reihen die Folien zu den Abschnitten.

Tippt man ein „o“ ein, bekommt man eine Übersicht über alle Folien des jeweiligen Kapitels. Das hilft sich zunächst einen Überblick zu verschaffen oder sich zu orientieren, wenn man das Gefühlt hat sich „verlaufen“ zu haben. Die Navigation erfolgt über die Pfeiltasten.

Referentenansicht

Referentenansicht

Tippt man ein „s“ ein, bekommt man ein neues Fenster, die Referentenansicht.

Indem man „Layout“ auswählt, kann man zwischen verschieden Anordnungen der Elemente auswählen.

Praxistipps zur Referentenansicht

  • Wenn man mit einem Projektor arbeitet, stellt man im Betriebssystem die Nutzung von 2 Monitoren ein: Die Referentenansicht wird dann zum Beispiel auf dem Laptop angezeigt, während die Teilnehmer die Präsentation angezeigt bekommen.
  • Bei einer Online-Präsentation, wie beispielsweise auf TREFF.darc.de präsentiert man den Browser-Tab und navigiert im „Speaker View“ Fenster.
  • Die Referentenansicht bezieht sich immer auf ein Kapitel. Am Ende des Kapitels muss sie geschlossen werden, um im neuen Kapitel eine neue Referentenansicht zu öffnen.
  • Um mit dem Mauszeiger etwas zu markieren oder den Zoom zu verwenden, muss mit der Maus auf den Bildschirm mit der Präsentation gewechselt werden.

Vollbild

Tippt man ein „f“ ein, wird die aktuelle Folie im Vollbild angezeigt. Mit „Esc“ kann man diesen wieder verlassen.

Das ist insbesondere für den Bildschirm mit der Präsentation für das Publikum praktisch.

Ausblenden

Tippt man ein „b“ ein, wird die Präsentation ausgeblendet.

Sie kann wie folgte wieder eingeblendet werden:

  • Durch klicken in das Fenster.
  • Durch nochmaliges Drücken von „b“.
  • Durch klicken der Schaltfläche „Resume presentation:
Schaltfläche für Resume Presentation

Zoom

Bei gedrückter Alt-Taste und einem Mausklick in der Präsentation wird in diesen Teil hineingezoomt. Das ist praktisch, um Details von Schaltungen hervorzuheben. Durh einen nochmaligen Mausklick zusammen mit Alt wird wieder herausgezoomt.

Das Zoomen funktioniert nur im ausgewählten Fenster. Die Referentenansicht ist hier nicht mit dem Präsenationsansicht gesynct.

Digitale Signalverarbeitung

  • Im Bereich der Funktechnik spricht man bei Geräten, die mittels digitaler Signalverarbeitung arbeiten von sogenannten SDR-Geräten.
  • SDR steht dabei für Software Defined Radio.
  • In diesen Geräten ist zumindest ein Teil der Signalverarbeitung in Software realisiert.
  • Dieses hat einen Kostenvorteil und bringt eine große Flexibilität mit sich.
EF603: Worauf deutet die Bezeichnung SDR bei einem Transceiver oder Empfänger hin?

A: Es werden spezielle Antennenanschlüsse für digitale Signale verwendet.

B: Zumindest ein Teil der Signalaufbereitung ist in Software realisiert.

C: Zumindest im NF-Bereich wird Analogtechnik eingesetzt, um besseren Klang zu erreichen.

D: Die Aussendung bzw. der Empfang erfolgt über das Internet und nicht per Funk.

A/D-Umsetzer

  • Damit die Daten digital verarbeitet werden können, müssen sie zunächst digitalisiert werden.
  • Dazu wird das analoge Signal mittels eines Analog-Digital Umsetzers (A/D-Umsetzer) in digitale Werte umgesetzt.
  • Hierbei wird das analoge Signal in festen Zeitintervallen abgetastet und in einem digitalen Wertebereich (z.B. von -128 bis +127) abgebildet.
  • Die einzelnen gemessenen Signalwerte werden als Samples (Proben) bezeichnet.
EF602: Was ist die Voraussetzung, um ein analoges Signal mit digitaler Signalverarbeitung zu filtern? Das Eingangssignal muss zunächst ...

A: digitalisiert werden.

B: von Rauschen befreit werden.

C: von Oberschwingungen befreit werden.

D: demoduliert werden.

D/A-Umsetzer

  • Nach der digitalen Verarbeitung des Signals wird es in einem Digital-Analog-Umsetzer (D/A-Umsetzer) wieder in ein analoges Signal verwandelt.
EF601: Folgendes Blockschaltbild stellt das Prinzip einer digitalen Signalverarbeitung dar. Welche Aufgaben haben die beiden Blöcke 1 und 2?

A: 1: D/A-Umsetzer, 2: A/D-Umsetzer

B: beides A/D-Umsetzer

C: beides D/A-Umsetzer

D: 1: A/D-Umsetzer, 2: D/A-Umsetzer

Sampling und Quantisierung

Hier gibt es die Möglichkeit das Ganze nochmal auszuprobieren. Ein zeitkontinuierliches Sinus-Signal wird von einem AD-Umsetzer digitalisiert und anschließend wieder von einem DA-Umsetzer in ein analoges Signal gewandelt. An den Reglern kann man die Zeitquantisierung und die Wertquantisierung der AD/DA-Umsetzer einstellen.


Zeit-Quantisierung:
1024
Samples/s.
Wert-Quantisierung:
16
bits

AF601: Welche der folgenden Abbildungen symbolisiert ein zeitkontinuierliches und wertkontinuierliches Signal am besten?
A:
B:
C:
D:
AF603: Welche der folgenden Abbildungen symbolisiert ein zeitdiskretes und wertkontinuierliches Signal am besten?
A:
B:
C:
D:
AF602: Welche der folgenden Abbildungen symbolisiert ein zeitkontinuierliches und wertdiskretes Signal am besten?
A:
B:
C:
D:
AF604: Welche der folgenden Abbildungen symbolisiert ein zeitdiskretes und wertdiskretes Signal am besten?
A:
B:
C:
D:

Sampling

AF606: Wie wird die Umwandlung eines zeitkontinuierlichen in ein zeitdiskretes Signal bezeichnet?

A: Quantisierung

B: Codierung

C: Sampling

D: Zeitmultiplexing

AF615: Wie ist die Abtastrate (Samplingrate) eines A/D-Umsetzers definiert?

A: Abtastungen je Zeiteinheit

B: Abtastungen mal Zeit

C: Abtastungen mal Samples

D: Abtastungen je Hertz

Abtasttheorem

AF616: Welche Aussage trifft auf das Abtasttheorem zu? Das Theorem ...

A: bestimmt die maximale Bandbreite, die durch eine Übertragung mit einer bestimmten Datenübertragungsrate theoretisch belegt werden kann.

B: besagt, dass unabhängig von der Art der vorherrschenden Störungen eines Übertragungskanals theoretisch eine unbegrenzte Datenübertragungsrate erzielt werden kann.

C: bestimmt die für eine fehlerfreie Rekonstruktion eines Signals theoretisch notwendige minimale Abtastrate.

D: besagt, dass theoretisch eine unendliche Abtastrate erforderlich ist, um ein bandbegrenztes Signal fehlerfrei zu rekonstruieren.

AF618: Ein analoges Signal mit einer Bandbreite von $f_{\textrm{max}}$ soll digital verarbeitet werden. Welche der folgenden Abtastraten ist die kleinste, die Alias-Effekte vermeidet?

A: knapp über $f_{\textrm{max}}$

B: knapp unter $f_{\textrm{max}}$

C: knapp über $2 \cdot f_{\textrm{max}}$

D: knapp unter $\dfrac{f_{\mathrm{max}}}{2}$

AF619: Ein analoges Sprachsignal mit 4 kHz Bandbreite soll digital verarbeitet werden. Welche der folgenden Abtastraten ist die kleinste, die Alias-Effekte vermeidet?

A: 4800 Samples/s

B: 4000 Samples/s

C: 2400 Samples/s

D: 9600 Samples/s

Quantisierung

AF605: Wie wird die Umwandlung eines wertkontinuierlichen in ein wertdiskretes Signal bezeichnet?

A: Quantisierung

B: Raummultiplexing

C: Sampling

D: Codierung

Analog-Digital-Umsetzer (ADC)

AF620: Welche Funktionen haben die einzelnen Blöcke im dargestellten Blockschaltbild eines digitalen Direktempfängers?

A: 1: Antialiasing-Filter, 2: Abtastratengenerator, 3: Analog-Digital-Umsetzer

B: 1: Analog-Digital-Umsetzer, 2: Abtastratengenerator, 3: Antialiasing-Filter

C: 1: Abtastratengenerator, 2: Antialiasing-Filter, 3: Analog-Digital-Umsetzer

D: 1: Analog-Digital-Umsetzer, 2: Antialiasing-Filter, 3: Abtastratengenerator

AF607: Warum kommt es in einem A/D-Umsetzer zu Quantisierungsfehlern?

A: Es steht nur eine begrenzte Anzahl diskreter Werte zur Verfügung.

B: Es können nur ganzzahlige Frequenzen verwendet werden.

C: Die Bandbreite des Eingangssignals ist begrenzt.

D: Es können nur Werte zwischen 0 und 1 genutzt werden.

AF608: Wie viele Bereiche von Eingangswerten, z. B. Spannungen, kann ein A/D-Umsetzer mit 8 Bit Auflösung maximal trennen?

A: 64

B: 8

C: 256

D: 1024

AF621: Bei einer Abtastung mit einem A/D-Umsetzer mit 24 Bit Auflösung wird ein Oszillator mit starkem Taktzittern (Jitter) eingesetzt. Welche Auswirkung wird das Zittern haben?

A: Das Abtastergebnis wird verbessert (Dithering).

B: Es entsteht zusätzliches Rauschen im Abtastergebnis.

C: Aufgrund der großen Auflösung bleibt die Schwankung ohne Auswirkung.

D: Das Abschirmblech des A/D-Umsetzers wird durch Vibration störende Geräusche erzeugen.

Digital-Analog-Umsetzer (DAC)

AF609: Wie viele verschiedene Ausgangswerte, z. B. Spannungen, kann ein idealer D/A-Umsetzer mit 10 Bit Auflösung erzeugen?

A: 1024

B: 10

C: 100

D: 256

AF611: Wie groß ist die Schrittweite zwischen den Spannungsstufen eines linear arbeitenden D/A-Umsetzers mit 10 Bit Auflösung und einem Wertebereich von 0 bis 1 V?

A: ca. 1 mV

B: ca. 10 mV

C: ca. 1 V

D: ca. 0,1 V

AF610: Wie groß ist die Schrittweite zwischen den Spannungsstufen eines linear arbeitenden D/A-Umsetzers mit 8 Bit Auflösung und einem Wertebereich von 0 bis 1 V?

A: ca. 8 mV

B: ca. 2 mV

C: ca. 1 mV

D: ca. 4 mV

Anwendung von ADC und DAC

AF613: Eine Sinusschwingung mit einem Spitzenwert von 1,5 V wird in einen A/D-Umsetzer eingegeben, dessen Ausgang direkt mit einem D/A-Umsetzer verbunden ist. Beide Umsetzer arbeiten linear mit einer Auflösung von 12 Bit und einem Wertebereich von -2 V bis 2 V. Welches Signal ist am Ausgang des D/A-Umsetzers zu erwarten?
A:
B:
C:
D:
AF612: Eine Sinusschwingung mit einem Spitzenwert von 1,5 V wird in einen A/D-Umsetzer eingegeben, dessen Ausgang direkt mit einem D/A-Umsetzer verbunden ist. Beide Umsetzer arbeiten linear mit einer Auflösung von 4 Bit und einem Wertebereich von -2 V bis 2 V. Welches Signal ist am Ausgang des D/A-Umsetzers zu erwarten?
A:
B:
C:
D:
AF614: Eine Sinusschwingung mit einem Spitzenwert von 1,5 V wird in einen A/D-Umsetzer eingegeben, dessen Ausgang direkt mit einem D/A-Umsetzer verbunden ist. Beide Umsetzer arbeiten linear mit einer Auflösung von 12 Bit und einem Wertebereich von -1 V bis 1 V. Welches Signal ist am Ausgang des D/A-Umsetzers zu erwarten?
A:
B:
C:
D:

Anti-Alias-Filter

AF622: Welcher Filtertyp ist geeignet, um Alias-Effekte zu vermeiden, und wo ist das Filter zu platzieren?

A: Tiefpassfilter nach dem D/A-Umsetzer

B: Tiefpassfilter vor dem A/D-Umsetzer

C: Hochpassfilter nach dem D/A-Umsetzer

D: Hochpassfilter vor dem A/D-Umsetzer

AF623: Sie wollen ein Sprachsignal mit einer Abtastrate von $f_{\textrm{A}}$ = 8000 Samples je Sekunde digitalisieren. Vor dem A/D-Umsetzer soll ein Anti-Alias-Filter eingesetzt werden. Welcher Amplitudengang ist für das Filter am besten geeignet?
A:
B:
C:
D:

Rekonstruktionsfilter

AF624: Welcher Filtertyp ist als Rekonstruktionsfilter geeignet und wo ist das Filter zu platzieren?

A: Tiefpassfilter vor dem A/D-Umsetzer

B: Hochpassfilter vor dem A/D-Umsetzer

C: Hochpassfilter nach dem D/A-Umsetzer

D: Tiefpassfilter nach dem D/A-Umsetzer

AF625: Sie wollen ein Sprachsignal mit einer Abtastrate von $f_{\textrm{A}}$ = 8000 Samples je Sekunde rekonstruieren. Nach dem D/A-Umsetzer soll ein Rekonstruktionsfilter eingesetzt werden. Welcher Amplitudengang ist für das Filter am besten geeignet?
A:
B:
C:
D:

Fourier-Transformation

AF630: Wozu dient die diskrete Fouriertransformation mittels FFT? Es ist eine schnelle mathematische Methode zur Umwandlung ...

A: eines diskreten Widerstandswertes in eine Impedanz.

B: eines Widerstandswertes in einen diskreten Leitwert.

C: eines zeitdiskreten Signals in ein Frequenzspektrum.

D: eines zeitdiskreten Signals in ein analoges Signal.

AB404: Welches Frequenzspektrum passt zu folgendem sinusförmigen Signal?
A:
B:
C:
D:
AB405: Welches Frequenzspektrum passt zu folgendem periodischen Signal?
A:
B:
C:
D:
AB406: Welches Signal passt zu folgendem Frequenzspektrum?
A:
B:
C:
D:
AB407: Welches Signal passt zu folgendem Frequenzspektrum?
A:
B:
C:
D:

Digitale Filter

AF631: Welche der folgenden Aussagen zu digitalen Filtern ist richtig? Digitale Filter können ...

A: ohne Latenz realisiert werden.

B: nicht in Software realisiert werden.

C: als FIR- oder IIR-Filter realisiert werden.

D: nicht in Hardware realisiert werden.

I/Q-Verfahren

AE404: Wie wird Quadraturamplitudenmodulation (QAM) üblicherweise erzeugt? Durch ...

A: separate Änderung der Amplitude des elektrischen und magnetischen Feldwellenanteils

B: Änderung der Amplituden und Addition zweier um 90° phasenverschobener Träger

C: richtungsabhängige Änderung der Frequenz (bzw. richtungsinvariante Änderung der Amplitude)

D: nichtlineare Änderung der Amplitude (Quadratfunktion bzw. Quadratwurzel)

AF632: Wie groß muss die Phasenverschiebung $\varphi$ in der dargestellten Modulatorschaltung sein, damit eine korrekte Quadraturmodulation vorliegt?

A: 45°

B: 90°

C: 0°

D: 180°

AF633: Was bildet der I- bzw. der Q-Anteil eines I/Q-Signals ab?

A: Die phasengleichen (I) bzw. die um 90° phasenverschobenen (Q) Anteile eines Signals in Bezug auf eine Referenzschwingung

B: Die erste (I) bzw. die vierte (Q) Harmonische in Bezug auf ein normiertes Rechtecksignal

C: Den Stromanteil (I) und den Blindleistungsanteil (Q) eines Signals

D: Den Wechselstrom (I) in Abhängigkeit der Güte (Q) eines Schwingkreises bei seiner Resonanzfrequenz

AF634: Welchen Frequenzbereich (z. B. in Bezug auf eine Mitten- oder Trägerfrequenz) kann ein digitaler Datenstrom entsprechend dem Abtasttheorem maximal eindeutig abbilden, der aus einem I- und einem Q-Anteil mit einer Abtastrate von jeweils 48000 Samples pro Sekunde besteht? Den Bereich zwischen ...

A: -48 kHz und +48 kHz.

B: 0 Hz und 6 kHz.

C: 0 Hz und 96 kHz.

D: -24 kHz und +24 kHz.

AF635: Welchen Frequenzbereich (z. B. in Bezug auf eine Mitten- oder Trägerfrequenz) kann ein digitaler Datenstrom entsprechend dem Abtasttheorem maximal eindeutig abbilden, der aus einem I- und einem Q-Anteil mit einer Abtastrate von jeweils 96000 Samples pro Sekunde besteht? Den Bereich zwischen ...

A: -48 kHz und +48 kHz.

B: 0 Hz und 192 kHz.

C: -24 kHz und +24 kHz.

D: 0 Hz und 9,6 kHz.

AF636: Welchen Frequenzbereich (z. B. in Bezug auf eine Mitten- oder Trägerfrequenz) kann ein digitaler Datenstrom entsprechend dem Abtasttheorem maximal eindeutig abbilden, der aus einem I- und einem Q-Anteil mit einer Abtastrate von jeweils 10 Millionen Samples pro Sekunde besteht? Den Bereich zwischen ...

A: 0 Hz und 512 kHz.

B: -5 MHz und +5 MHz.

C: -10 MHz und +10 MHz.

D: 0 Hz und 1024 kHz.

Latenz

AF637: Was wird in der digitalen Signalverarbeitung unter Latenz verstanden und in welcher Einheit kann sie angegeben werden?

A: Schwankung der Amplitude eines Signals in Volt pro Sekunde

B: Laufzeit bzw. Verzögerung eines Signals in Sekunden

C: Schwankung der Frequenz eines Signals in Hertz pro Sekunde

D: Geschwindigkeit eines Signals in Metern pro Sekunde

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