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Erschienen in:
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2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

2. Signale und Systeme

verfasst von : Martin Werner

Erschienen in: Nachrichtentechnik

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

Das Wissen über die Signale als Träger der Information und ihre Übertragung bzw. Verarbeitung durch Systeme gehören zur Kernkompetenz der Nachrichtentechnik. Dabei werden Signale als mathematische Funktionen und Systeme durch ihre Wirkung auf eben diese Signale, den Eingangs-Ausgangsgleichungen, definiert.
Eine zentrale Rolle spielen dabei die linearen zeitinvarianten Systeme, wie sie sich beispielsweise in der Elektrotechnik aus RLC-Netzwerken ergeben. Das Ausgangssignal resultiert dann aus der Faltung des Eingangssignals mit der Impulsantwort des Systems. Im Frequenzbereich ergibt sich das (Fourier-)Spektrum des Ausgangssignals aus dem Produkt des (Fourier-)Spektrums des Eingangssignals mit dem Frequenzgang des Systems. Darauf gründet sich auch der bekannte Begriff des Filters: Ist der Frequenzgang null, so wird die entsprechende Frequenzkomponente unterdrückt. Impulsantwort und Frequenzgang bilden ein Fourier-Paar.
Die Darstellung der Signale in Zeit- und im Frequenzbereich und die Übertragung des Konzepts auf die charakteristischen Systemfunktionen Impulsantwort und Frequenzgang liefern den Zugang zu wichtigen Kenngrößen und Methoden der Nachrichtentechnik, wie der Bandbreite und der Filterung eines Signals.

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Fußnoten
1
Norbert Wiener (1884–1964), US-amerikanischer Mathematiker, grundlegende Arbeiten zur Kybernetik.
 
2
Albert Einstein (1879–1955), Nobelpreis für Physik (1921), emigrierte vor der Verfolgung durch die Nationalsozialisten in die USA.
 
3
Jean Maurice Emile Baudot (1845–1903), französischer Entwickler eines Schnelltelegrafen und Schöpfer des internationalen Fernschreibcodes Nr. 1.
 
4
Leonhard Euler (1707–1783), Schweizer Mathematiker.
 
5
Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887), deutscher Physiker.
 
6
[Jean-Baptiste] Joseph Baron de Fourier (1768–1830), französischer Mathematiker und Physiker.
 
7
[Lejeune] Peter Dirichlet (1805–1859), deutsch-französischer Mathematiker.
 
8
Marc-Antoine Parseval des Chênes (1755–1836), französischer Mathematiker.
 
9
Guillaume François Antonine, Marquis de L’Hôpital (1661–1704), französischer Mathematiker.
 
10
Zusammensetzung von „Dezi“ für den Zehnerlogarithmus und „bel“ vom Namen Bell. Alexander Graham Bell (1847–1922), US-amerikanischer Physiologe, Erfinder und Unternehmer schottischer Abstammung; erhält 1876 in den USA ein Patent für das Telefon.
 
11
Stephen Butterworth (1885–1958), britischer Physiker und Ingenieur.
 
12
Pafnuti Lwowitsch Tschebyschow (englisch Chebyshev; 1821–1894), russischer Mathematiker, bedeutende Beiträge zur Approximations-, Integrations- und Wahrscheinlichkeitstheorie.
 
13
Wilhelm Cauer (1900–1945), deutscher Physiker, bedeutende Arbeiten zur theoretischen Nachrichtentechnik.
 
14
Paul Adrien Maurice Dirac (1902–1984), britischer Physiker, Nobelpreis 1933.
 
Literatur
Lüke H.D. (1995) Signalübertragung. Grundlagen der digitalen und analogen Nachrichtenübertragungssysteme. 6. Aufl., Berlin, Springer
Schüßler H.W. (1988) Netzwerke, Signale und Systeme, Band I: Systemtheorie linearer elektrischer Netzwerke. 2. Aufl., Berlin, Springer
Werner M. (2008) Signale und Systeme. Ein Lehr- und Arbeitsbuch. 3. Aufl., Wiesbaden, Vieweg+Teubner
Brigola R. (1997) Fourieranalysis, Distributionen und Anwendungen. Braunschweig/Wiesbaden, Vieweg
Bronstein I.N., Semendjajew K.A., Musiol G., Mühlig H. (1999) Taschenbuch der Mathematik. 4. Aufl., Frankfurt am Main, Harri Deutsch
Frey Th., Bossert M. (2008) Signal- und Systemtheorie. 2. Aufl.. Wiesbaden, Vieweg+Teubner
Girod B., Rabenstein R., Stenger A. (2007) Einführung in die Systemtheorie. Signale und Systeme in der Elektrotechnik und Informationstechnik. 4. Aufl., Stuttgart, B.G. Teubner
Karrenberger U. (2012) Signale, Prozesse, Systeme. Eine multimediale und interaktive Einführung in die Signalverarbeitung. 6. Aufl., Berlin, Springer
Kaufhold B., Kreß D. (2010) Signale und Systeme verstehen und vertiefen. Denken und Arbeiten im Zeit- und Frequenzbereich. Wiesbaden, Vieweg+Teubner
Kiencke U., Jäkel H. (2008) Signale und Systeme. 4. Aufl., München/Wien, Oldenbourg
Mertins A. (2010) Signaltheorie. Grundlagen der Signalbeschreibung, Filterbänke, Wavelets, Zeit-Frequenz-Analyse, Parameter- und Signalschätzung. 2. Aufl., Wiesbaden, Vieweg+Teubner
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Ohm J-R., Lüke H.D. (2010) Signalübertragung. Grundlagen der digitalen und analogen Nachrichtenübertragungssysteme. 11. Aufl., Heidelberg, Springer
Scheithauer R. (2005) Signale und Systeme. Grundlagen für die Mess- und Regelungstechnik und Nachrichtentechnik (2. Aufl.). Wiesbaden: B.G. Teubner
Schüßler H.W. (1991) Netzwerke, Signale und Systeme, Band II: Theorie kontinuierlicher und diskreter Signale und Systeme. 3. Aufl., Berlin, Springer
Schüßler H.W (b. v. G. Dehner, R. Rabenstein und P. Steffen) (2010) Digitale Signalverarbeitung 2. Entwurf diskreter Systeme. Berlin, Springer
Shannon C.E. (1948) A mathematical theory of communication. Bell Sys Tech J 27:379–423 und 623–656
Unbehauen R. (1993) Netzwerk- und Filtersynthese: Grundlagen und Anwendungen. 4. Aufl., München/Wien, Oldenbourg
Unbehauen R. (1998) Systemtheorie 2: Mehrdimensionale, adaptive und nichtlineare Systeme. 7. Aufl., München/Wien, Oldenbourg
Unbehauen R. (2002) Systemtheorie 1: Allgemeine Grundlagen, Signale und lineare Systeme im Zeit- und Frequenzbereich. 8. Aufl., München/Wien, Oldenbourg Verlag
Wangenheim L. (2010) Analoge Signalverarbeitung. Systemtheorie, Elektronik, Filter, Oszillatoren, Simulationstechnik. Wiesbaden, Vieweg+Teubner
Wiener N. (1948) Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine. Paris, Hermann
Wiener N. (1963) Regelung und Nachrichtenübertragung in Lebewesen und in der Maschine. Düsseldorf/Wien, Econ
Metadaten
Titel
Signale und Systeme
verfasst von
Martin Werner
Copyright-Jahr
2017
Buch
Nachrichtentechnik

Print ISBN: 978-3-8348-2580-3

Electronic ISBN: 978-3-8348-2581-0

Copyright-Jahr: 2017

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-8348-2581-0_2

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