از سیگنالها و سیستمها چه می دانید؟ اگر دانشجوی رشته مهندسی برق باشید حتما نام درس سیگنال ها و سیستم ها به گوشتان خورده است. درس سیگنال ها و سیستم ها از جمله دروس مهم رشته مهندسی مخابرات، برق و کامپیوتر است. بعلاوه کسانی برای کنکور کارشناسی ارشد خودشان را آماده می کنند هم می دانند که یکی از مواد اصلی این آزمون درس مذکور است. در واقع با کمک این درس دانشجویان با انواع سیستم ها و سیگنال های مختلف آشنا می شوند. همچنین شما در مورد مفهوم فرکانس ها نیز که از مباحث بسیار مهم مخابرات است نیز در این درس می آموزید. پس تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.
درس سیگنالها و سیستمها در مورد چه مباحثی است؟
سیگنال ها الگوهای ریاضی طراحی شده ای هستند که کارشان انتقال اطلاعات است. سیستم ها نیز به توابعی گفته می شود که دارای دو متغیر هستند. متغیر مستقل که همان زمان بوده و متغیر وابسته که بر اساس داده های مساله تعیین می شوند. به بیان ساده تر، سیستم عبارت از مجموعه ای است که یک ورودی دریافت کرده و یک خروجی را بعنوان نتیجه به ما خواهد داد. از نظر دریافت سیگنال سیستم می تواند یک یا چند سیگنال ورودی دریافت کند و یا برعکس یک یا چند سیگنال خروجی.
برای درک بهتر سیگنال ها و سیستم ها یک مثال برایتان می زنیم. یک ربات تعقیب‌کننده خط را در فرض کنید. ربات از یک دوربین برای حس رنگ خط جهت ارزیابی مسیر بهره می برد. همچنین چنانچه خط دارای خصوصیات فیزیکی مشخصی باشد ، می‌تواند از لاستیک‌هایش برای بررسی ارتعاش موجود در خط بهره ببرد. حتی درصورتی‌که خط در مواد ویژه ای پوشانده شده باشد، ربات می‌تواند از سنسورهای مغناطیسی استفاده بکند. در ضمن در حالی که سیگنال ورودی معمولا توسط محیط اطراف به سیستم انتقال پیدا می کند، باز هم سیستم بیشترین توان خود را بر روی ارزیابی سیگنال خروجی می گذارد. سیگنال خروجی در واقع می تواند شامل هر چیزی که بتواند به ربات دستور بدهد، می شود. برای بررسی عملی این درس و پردازش سیگنالها از نرم افزار متلب استفاده می شود. برای آموزش پردازش سیگنالها در متلب به لینک زیر در فرادرس مراجعه کنید تا فیلم های آموزشی مربوط به آن را مشاهده کنید:
درس سیگنال ها و سیستم ها شامل چه سرفصل هایی می شود؟
حال که با اهمیت سینگالها و سیستمها آشنا شدید، در ادامه به معرفی سرفصل های این درس می پردازیم. به این ترتیب شما اطلاعات بیشتری در مورد این درس مهم پیدا خواهید کرد:
1. سیگنال های پیوسته زمانی
اولین موضوعی که در درس سیگنال ها و سیستم ها به شما آموزش داده می شود، سیگنال های پیوسته زمانی است. در این فصل شما با مفاهیم اولیه ای همچون انرژی و توان سیگنال آشنا می شوید. در ادامه انواع سیگنال های با اهمیت، تابع ضربه و دلایل کاربرد آن مورد بحث قرار می گیرند. و در نهایت فصل با مبحث تبدیل های خطی سیگنال های پیوسته زمانی است که بطور دقیق بررسی می شوند.
2. سیستم های پیوسته زمانی
فصل دوم درس سیگنال ها و سیستم ها به سیستم های پیوسته زمان تعلق دارد. البته قبل از شروع این مبحث باید با سیستم های مختلف که در پردازش سیگنال بکار برده می شوند، آشنا شده باشید. از مهم ترین عناوین این بخش می توان به وارون پذیری، پایداری، خطی بودن و تغییرناپذیر بودن نسبت به زمان اشاره کرد. در ادامه به تحلیل سیستم های خطی و LTI، مفهوم انتگرال کانولوشن و کاربردهای آن و در نهایت معادلات دیفرانسیل خطی پرداخته می شود.
3. تحلیل فوریه سیگنال های پیوسته زمانی
یکی از مهم ترین مباحث در درس سیگنال ها و سیستم ها، تحلیل فوریه است. در این بخش شما با توابع متعامد، سری فوریه، سیگنال های پیوسته متناوب و همچنین خواص سری فوریه آشنا می شوید. در ادامه به تبدیل فوریه سیگنال های مهم پردخته شده و در نهایت برخی از کاربردهای مهم تبدیل فوریه، تحلیل سیستم ها و امکان تبدیل آن ها با استفاده از سری فوریه بحث می شود. آخرین مبحث ارائه شده در تحلیل سیستم های LTI ، مدولاسیون و قضیه نمونه برداری است.
4. تبدیل لاپلاس
یکی از مهمترین مباحث معادلات دیفرانسیل خطی، تبدیل لاپلاس است. شما در درس سیگنال ها و سیستم ها با تبدیل لاپلاس بسیار سرکار خواهید داشت. در این فصل مباحثی مثل تبدیل لاپلاس، ناحیه همگرایی، تبدیل لاپلاس سیگنال های مهم، تحلیل سیستم های LTI با استفاده از تبدیل لاپلاس و تحلیل لاپلاس سیستم های LTI توصیف شونده آشنا خواهید شد. در نهایت تجزیه و تحلیل سیستم های خطی با کمک انتگرال گیری مشتق گیری و تبدیل لاپلاس یک طرفه و خواص آن ها مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد.
5. سیگنال ها و سیستم های گسسته زمان
آخرین بخش درس سیگنالها و سیستمها مربوط به سیگنال ها و سیستم های گسسته زمان است. در این بخش موضوعات مهمی مثل متوسط زمانی، توان و انرژی، سیگنال های زمان گسسته مهم، تبدیل های خطی، بی حافظه گی، وارون پذیری، پایداری، خطی بودن و تغییر ناپذیری سیستم ها با زمان، جمع کانولوشن و خواص آن تدریس می شود. همچنین یکی از مهمترین ابزارهای ریاضی مورد استفاده در تحلیل و نمایش سیگنال ها و سیستم های گسسته زمان، سری فوریه و تبدیل فوریه گسسته زمان به همراه کاربردهای آن ها است. آخرین بخش از این فصل نیز تعلق به مبحث تبدیل z دارد که یکی از مهم ترین مباحث درس سیگنال ها و سیستم ها محسوب می شود.
معرفی کتاب های مشهور درس سیگنالها و سیستمها
در بازار کتاب، منابع بسیار خوبی برای درس سیگنال ها و سیستم ها منابع وجود دارد که شما می توانید آنها را به راحتی تهیه کنید. در این قسمت نگاهی اجمالی به این کتاب‌ها می‌اندازیم:
1. تجزیه و تحلیل سیگنال ها و سیستم ها
اولین کتاب تجزیه و تحلیل مسائل سیگنالها و سیستمها نام دارد که چاپ شده توسط ایساتیس است. در این کتاب شما می توانید مسائل دشوار این درس را به همراه روش های حل آن ها مشاهده کنید. به این ترتیب شما قادر خواهید بود که سخت ترین مسائل مرتبط با مبحث مذکور را فرا گرفته و بدون مشکل در امتحانات آن ها را حل کنید. برای یادگیری جامع این موضوع به لینک زیر در فرادرس مراجعه کنید:
2. مبانی سیگنال ها و سیستم ها
دومین کتاب مبانی سیگنال ها و سیستم ها نام دارد که از انتشارات علوم رایانه است. این کتاب برای دانشجویان مهندسی برق بسیار مفید و قابل استناد است. شما در این کتاب با مبانی درس بصورت اصولی و پایه ای آشنا شده و سپس مسائل مرتبط با این درس را نیز به خوبی یاد می گیرید.
3. سیگنال ها و سیستم ها
کتاب سیگنال ها و سیستم ها منتشر شده توسط دانشگاه صنعتی شاهرود نیز یکی دیگر از منابع بسیار عالی برای درس سیگنال ها و سیستم ها است. در مقدمه این کتاب می توانید تعریف سیگنالها و سیستمها را مطالعه کنید. کتاب مذکور تالیف حمید حسن پور و محمد مهدی علی علیان نژادی است و برای کسانی که علاقه مند به استفاده از منابع داخلی برای یادگیری درس های خود هستند بسیار مفید و کارآمد خواهد بود. محتوای گردآوری شده در کتاب به نحوی است که در پایان به راحتی می توانید بر تمام اجزای درس مسلط شده و به راحتی مسائل دشوار آن را حل کنید.
اهمیت سیگنال ها و سیستم ها چقدر است؟
درس سیگنال ها و سیستم ها یکی از مهمترین منابع برای تمامی گرایش های مهندسی برق است. و به همین دلیل در کنکور مقطع کارشناسی ارشد مهندسی برق هم از اهمیت بالایی برخوردار است. اما با توجه به هر گرایش ضریب آن متفاوت است. به طور مثال برای دانشجویان رشته مخابرات این درس بسیار اهمیت داشته است به نحوی که ضریب آن ۴ است. اما برای دانشجویان رشته های برق قدرت، مکاترونیک و مهندسی هوافضا این درس تنها ضریب ۱ دارد. برای دانشجویان رشته الکترونیک، کنترل، مخابرات میدان و موج هم این درس ضریب دو دارد. در نهایت دانشجویان رشته مهندسی پزشکی نیز باید به درس سیستم ها و آنها اهمیت بسیار بالایی بدهند چرا که این درس در کنکور ارشد برای آنها ضریب 4 داشته و در صورت عدم توجه به آن ممکن است باعث کسب نتیجه ضعیف در آزمون شود.
درس سیگنالها و سیستمها را چگونه مطالعه کنیم؟
یکی از مهمترین موضوعات برای اشراف بهتر بر روی هر درسی این است که چطور آنها را مطالعه کنیم. درس سیگنال ها و سیستم ها نیز از این قاعده جدا نیست . در این بخش به شما نکاتی را می آموزیم که با استفاده از آنها بتوانید با کیفیت بالاتری درس را مطالعه کنید. از آن جایی که فصول اول و دوم درس مربوط به مفاهیم پایه است، بنابراین این مباحث حجم بیشتری را به خود اختصاص داده اند. پس شما باید برای یاد گرفتن آن ها از تمرکز بالاتری بهره ببرید. چرا که اگر این مفاهیم و مبانی پایه ای را به خوبی یاد نگیرید در فصل‌های بعدی نمی‌توانید تسلط کافی بر روی مسائل دشوار داشته باشید.
نکته اول
اولین نکته در مطالعه درس سیگنالها و سیستمها این است که ویژگی های مسائل مرتبط با آن را به خوبی بشناسید. ممکن است در نگاه اول اغلب سوالات این درس بسیار مشکل و سخت به نظر برسند، اما اگر نکات کلیدی را فرا بگیرید، بدون هیچ مشکلی می توانید آن ها را حل کنید. یکی از مهمترین نکاتی که دانشجویان رشته مهندسی برق باید به آن توجه داشته باشند این است که اغلب سوال های این درس نیاز به راه حل های پیچیده و دشوار ندارند و تنها با به کار بردن نکات کلیدی می توانید آنها را حل کنید. به این ترتیب در وقت شما هنگام امتحان، چه آزمون های دانشگاه و چه کنکور ارشد صرفه جویی زیادی صورت خواهد گرفت.
نکته دوم
در ابتدای مطالعه مانند هر درس دیگری ابتدا شما باید مسئله ها را مانند سوالات تشریحی بررسی کرده و با تمام زوایای آن ها آشنا شوید. البته از آنجایی که ممکن است شما به تازگی این مفاهیم را دیده باشید، پس قطعاً در ابتدای راه با دشواری های زیادی روبرو خواهید شد. اما به مرور زمان با یادگیری کامل مفاهیم می توانید سوال ها را با صرف زمان کمتری جواب دهید. بنابراین یکی از راه های افزایش تسلط بر تمام مفاهیم و مسائل درس سیگنال ها و سیستم ها این است که به طور مرتب مسائل دشوار را خوانده و حل کنید. همچنین در این راه می توانید از منابع بسیار مفیدی که در اینترنت پیدا می‌شود استفاده کنید.
چطور سوالات را در کنکور پاسخ دهیم؟
یکی از پرچالش ترین مواردی که دانشجویان و داوطلبان مطرح می کنند، بحث مدیریت زمان در کنکور است. آنها همیشه برای پاسخ دادن به سوال ها به دنبال راه حل های ساده تر و سریع تر هستند. به ویژه در درس هایی که نیاز به حل کردن مسائل وجود دارد مدیریت زمان و نحوه پاسخگویی بسیار مهم است. یکی از مهم ترین نکاتی که باید دانشجویان باید به آن توجه داشته باشند این است که تمام سوالات، چه آسان و چه سخت دارای نمره یکسان در آزمون می باشند. بنابراین با مدیریت زمان باید بتوانید بین سوالات دشوار و آسان هماهنگی ایجاد کنید. مرحله بعد اول با حل کردن سوالات راحت‌تر خیال خود را از از بابت گرفتن نصف نمره های مربوط به درس راحت کرده و سپس به سراغ سوالات مشکل تر بروید. به این ترتیب می توانید هم در زمان خود صرفه جویی کرده و هم بدون کمترین استرس مسائل پیچیده را حل نمایید.
استفاده از منابع اینترنتی برای مطالعه درس سیگنالها و سیستمها
این روزها با پیشرفت تکنولوژی، شما به عنوان دانشجو نیازی به رفتن به کتابخانه ها برای قرض گرفتن کتاب ها و منابع مختلف ندارید. درس سیگنال ها و سیستم ها نیز از این قاعده مستثنا نبوده و شما می توانید با کمک اینترنت راه حل ها و شیوه های مفیدی برای مطالعه این درس پیدا کنید. به طور مثال با کمک پلتفرم بسیار مفید یوتیوب می توانید کانال های بسیار زیادی پیدا کنید که در آنها دانشجویان یا اساتید به شما نحوه حل مسائل پیچیده را می آموزند. همچنین با مشاهده فیلم های جامع آموزشی فرادرس در لینک زیر نیز می توانید به خوبی خود را برای کنکور این درس آماده کنید:
کلام آخر
ما در مقاله تعریف سیگنالها و سیستمها قصد داشتیم شما را با یکی از مهم ترین دروس رشته مهندسی برق آشنا کنیم. همانطور ملاحظه کردید محتوای اصلی این درس بر مبنای علوم ریاضی و محاسبات دیفرانسیل است. بنابراین برای تسلط بهتر بر روی درس حتما باید اهمیت بیشتری به این دو درس داده و کاملا آن ها را بلد باشید.
شما یک گام جلوتر از دیگران باشید! اگر به آی‌تی و تکنولوژی علاقه‌مندید و دوست دارید سریع‌تر در این زمینه پیشرفت کنید، همین حالا به جمع 14,571 عضو همیار آی‌تی بپیوندید، دسترسی به تمام آموزش‌های پریمیوم، دریافت جدیدترین آموزش‌های کاربردی مرتبط با آی‌تی و استفاده از مشاوره‌ی رایگان، برخی از مزایای عضویت در سایت هستند، شما نیز به کاربران همیار پیوسته و همین حالا وارد دنیای حرفه‌ای‌ها شوید... من هم می‌خواهم عضو ویژه‌ی همیار شوم
