Ο μετασχηματισμός Fourier

Σχετικά έγγραφα
Ο μετασχηματισμός Fourier

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 9: Μελέτη ΓΧΑ Συστημάτων με τον Μετασχηματισμό Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 6: Ανάλυση Σημάτων σε Ανάπτυγμα Σειράς Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 2: Στοιχειώδη Σήματα Συνεχούς Χρόνου. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Επανάληψη Μιγαδικών Αριθμών

Η ΣΕΙΡΑ FOURIER ΚΑΙ Ο ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΗΜΑΤΩΝ ΩΣ ΠΡΟΣ ΗΜΙΤΟΝΙΚΕΣ ΣΥΝΙΣΤΩΣΕΣ. xt A t A t A t t

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

ΑΝΑΠΤΥΓΜA - ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ. Περιγράψουµε τον τρόπο ανάπτυξης σε σειρά Fourier ενός περιοδικού αναλογικού σήµατος.

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 11: Μετασχηματισμός Laplace. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

20-Φεβ-2009 ΗΜΥ Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

2 ο κεφάλαιο: Ανάλυση και Σύνθεση κυματομορφών με τον Μετασχηματισμό Fourier

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Θ.Ε. ΠΛΗ22 ( ) ΓΡΑΠΤΗ ΕΡΓΑΣΙΑ #1 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Τηλεπικοινωνίες. Ενότητα 2.1: Ανάλυση Fourier. Μιχάλας Άγγελος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

ΤΟ ΜΑΥΡΟ ΚΟΥΤΙ. 1. Το περιεχόμενο του μαύρου κουτιού. 2. Είσοδος: σήματα (κυματομορφές) διέγερσης 3. Έξοδος: απόκριση. (απλά ηλεκτρικά στοιχεία)

ΠΛΗ 22: Βασικά Ζητήματα Δίκτυα Η/Υ

Επεξεργασία Πολυµέσων. Δρ. Μαρία Κοζύρη Π.Μ.Σ. «Εφαρµοσµένη Πληροφορική» Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Στοχαστικές Μέθοδοι στους Υδατικούς Πόρους Φασματική ανάλυση χρονοσειρών

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο : ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟ ΡΕΥΜΑ

2.1 Περιοδικές συναρτήσεις και τριγωνομετρικά αναπτύγματα

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ MATLAB... 13

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΥΣΗ FOURIER ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier DFT

Εναλλασσόμενο και μιγαδικοί

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ. Θ.Ε. ΠΛΗ22 ( ) 1η Γραπτή Εργασία

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 8: Ιδιότητες του Μετασχηματισμού Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΥΣΗ FOURIER ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. DTFT και Περιοδική/Κυκλική Συνέλιξη

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 7: Μετασχηματισμός Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Θεώρημα δειγματοληψίας

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 8. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

Σήματα και Συστήματα. Νόκας Γιώργος

Δυναμική Μηχανών I. Επίλυση Προβλημάτων Αρχικών Συνθηκών σε Συνήθεις. Διαφορικές Εξισώσεις με Σταθερούς Συντελεστές

Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα «Γεωχωρικές Τεχνολογίες» Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας. Εισηγητής Αναστάσιος Κεσίδης

ΑΟΡΙΣΤΟ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑ 1. ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

Εφαρμογή στις ψηφιακές επικοινωνίες

ΣΕΙΡΕΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ FOURIER. e ω. Το βασικό πρόβλημα στις σειρές Fourier είναι ο υπολογισμός των συντελεστών c

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ, ΤΡΙΓΩΝΟΜΕΤΡΙΑ( FUNCTIONS,TRIGONOMETRY)

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Συστήματα Επικοινωνιών Ι

Μεταβατική Ανάλυση - Φάσορες. Κατάστρωση διαφορικών εξισώσεων. Μεταβατική απόκριση. Γενικό μοντέλο. ,, ( ) είναι γνωστές ποσότητες (σταθερές)

ΠΛΗ 22: Βασικά Ζητήματα Δίκτυα Η/Υ

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Συστήματα Επικοινωνιών Ι

Ανάλυση Κυκλωμάτων. Φώτης Πλέσσας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 1: Σήματα Συνεχούς Χρόνου. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Ο Παλμογράφος στη Διδασκαλία της Τριγωνομετρίας. Εφαρμογές της Τριγωνομετρίας σε πραγματικά προβλήματα και ενδιαφέρουσες επεκτάσεις

Εξεταστική Ιανουαρίου 2007 Μάθηµα: «Σήµατα και Συστήµατα»

Τι είναι σήµα; Ωςσήµαορίζεταιέναφυσικόµέγεθοςτοοποίοµεταβάλλεταισεσχέσηµετοχρόνοή το χώρο ή µε οποιαδήποτε άλλη ανεξάρτητη µεταβλητή ή µεταβλητές.

Επομένως το εύρος ζώνης του διαμορφωμένου σήματος είναι 2.

Τι είναι σήμα; Παραδείγματα: Σήμα ομιλίας. Σήμα εικόνας. Σεισμικά σήματα. Ιατρικά σήματα

Digital Image Processing

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

ΕΑΠ/ΠΛΗ-22/ΑΘΗ.3 1 η τηλεδιάσκεψη 03/11/2013. επικαιροποιημένη έκδοση Ν.Δημητρίου

x[n] = e u[n 1] 4 x[n] = u[n 1] 4 X(z) = z 1 H(z) = (1 0.5z 1 )(1 + 4z 2 ) z 2 (βʹ) H(z) = H min (z)h lin (z) 4 z 1 1 z 1 (z 1 4 )(z 1) (1)

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

Σεραφείµ Καραµπογιάς ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

2. Ανάλυση και Σύνθεση κυματομορφών με την μέθοδο Fourier

ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟ FOURIER

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου Ι

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΟΠΤΙΚΗΣ - ΟΠΤΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ & LASER ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ & Τ/Υ ΑΣΚΗΣΗ ΝΟ7 ΟΠΤΙΚΗ FOURIER. Γ. Μήτσου

Παραρτήματα. Παράρτημα 1 ο : Μιγαδικοί Αριθμοί

Μιγαδική ανάλυση Μέρος Α Πρόχειρες σημειώσεις 1. Μιγαδικοί αριθμοί. ΤΕΤΥ Εφαρμοσμένα Μαθηματικά Μιγαδική Ανάλυση Α 1

Α. Αιτιολογήστε αν είναι γραμμικά ή όχι και χρονικά αμετάβλητα ή όχι.

[1] είναι ταυτοτικά ίση με το μηδέν. Στην περίπτωση που το στήριγμα μιας συνάρτησης ελέγχου φ ( x)

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενότητα : ΔΙΑΚΡΙΤΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER

Κεφάλαιο 6 : Φασματική Ανάλυση Σημάτων Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

3. Κεφάλαιο Μετασχηματισμός Fourier

1. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΗΜΑΤΑ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Θ.Ε. ΠΛΗ22 ( ) 2η Γραπτή Εργασία

. (1) , lim να υπάρχουν και να είναι πεπερασμένα, δηλαδή πραγματικοί αριθμοί.

Ευαισθησία πειράµατος (Signal to noise ratio = S/N) ιάρκεια πειράµατος (signal averaging)) ιάρκεια 1,38 1,11 0,28 5,55. (h) πειράµατος.

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

3-Μαρτ-2009 ΗΜΥ Γρήγορος Μετασχηματισμός Fourier Εφαρμογές

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι. ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΔΙΑΛΕΞΗ 5α. Σημειώσεις μαθήματος: E mail:

Ψηφιακή Επεξεργασία Σηµμάτων

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο. Μετασχηματισμός FOURIER Διακριτού Χρόνου DTFT. (Discrete Time Fourier Transform) ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ Σ. ΦΩΤΟΠΟΥΛΟΣ ΔΠΜΣ 1/ 45

ΕΝΟΤΗΤΑ 12: ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ BODE

Σήµατα και Συστήµατα ΗΜΥ220 24/1/2007. of them occurring as the solution of a problem indicates some inconsistency or absurdity.

Υπολογίζουμε εύκολα τον αντίστροφο Μετασχηματισμό Fourier μιας συνάρτησης χωρίς να καταφεύγουμε στην εξίσωση ανάλυσης.

Φυσική για Μηχανικούς

. Σήματα και Συστήματα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο. Μετασχηματισμός FOURIER Διακριτού Χρόνου DTFT

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Εισαγωγή στα Σήµατα Εισαγωγή στα Συστήµατα Ανάπτυγµα - Μετασχηµατισµός Fourier Μετασχηµατισµός Z

Οι σειρές Fourier. Eισαγωγικές Επισημάνσεις

Τριγωνομετρικά πολυώνυμα

Transcript:

Ο μετασχηματισμός Fourier είναι από τα διαδεδομένα εργαλεία μετατροπής δεδομένων και συναρτήσεων (μιας ή περισσοτέρων διαστάσεων) από αυτό που ονομάζεται περιοχή χρόνου (time domain) στην περιοχή συχνότητας (frequency domain). Οι εφαρμογές του περιλαμβάνουν το σχεδιασμό φίλτρων για την ελαχιστοποίηση του θορύβου σε ακουστικά σήματα (π.χ. μουσική ή λόγος), ως τον ταχύ πολλαπλασιασμό πολυωνύμων. 1

α. συναρτήσεις ως συνδυασμοί ημιτονοειδών Κάθε συνεχής, περιοδική συνάρτηση μπορεί να περιγραφεί ως γραμμικός συνδυασμός ημιτόνων και συνημιτόνων. Το ημίτονο είναι μια συνάρτηση της μορφής Asin(2πωt+φ), όπου το Α είναι το μέγεθος, ω είναι η συχνότητα σε κύκλους (ή περιόδους) ανα sec, και φ είναι η φάση, η οποία χρησιμοποιείται για να αποφεύγουμε την τιμή 0 για t=0. Αντίστοιχα το συνημίτονο έχει ακριβώς τους ίδιους όρους και μπορεί να θεωρηθεί ως μετατιτεθεμένο ημίτονο (ή καλύτερα ως ημίτονο με φάση π/2). 2

α. συναρτήσεις ως συνδυασμοί ημιτονοειδών Έτσι μια συνάρτηση f(t) μπορούμε να τη γράψουμε (ή τουλάχιστο να την προσεγγίσουμε) για κάποια n ως: Χρησιμοποίειται ο συνδυασμός ημιτόνων-συνημιτόνων, και όχι μόνο ημιτόνων, έτσι ώστε να είναι δυνατή η έκφραση συναρτήσεων για τις οποιές f(0) 0, με τέτοιο τρόπο ώστε να αποφύγουμε την προσθήκη φάσης στο ημίτονο. 3

α. συναρτήσεις ως συνδυασμοί ημιτονοειδών Ώς μια τέτοια προσεγγιση θεωρήστε τον παρακάτω συνδυασμό: Η γραφική απεικόνιση των παραπάνω συναρτήσεων είναι (για t=0.5): 4

α. συναρτήσεις ως συνδυασμοί ημιτονοειδών Και η ανάλυση των συχνοτήτων της f 1 (t) δίνεται στον παρακάτω πίνακα: Η αναπαράσταση μιας περιοδικής συνάρτησης ως γρ. συνδυασμός ημιτόνω και συνημιτόνων, είναι γνωστή ως ανάπτυγμα σειράς Fourier της συνάρτησης. Ο μετασχηματισμός Fourier είναι ένα εργαλείο για να υπολογίζουμε μεγέθη όπως αυτά του παραπάνω πίνακα για σειρές και συναρτήσεις, που δεν είναι υποχρεωτικά περιοδικές (οι σειρές είναι ειδικές περιπτώσεις συναρτήσεων...). 5

β. Προσαρμογή σε μιγαδικούς και εκθετικά Ένας άλλος τρόπος έκφρασης των τριγωνομετρικών συναρτήσεων βασίζεται στο παρακάτω: Και οι δύο προκύπτουν από το ανάπτυγμα Taylor για το cos, sin, και e θ. Με απλές πράξεις προκύπτει: Οπότε μπορούμε να γράψουμε: 6

β. Προσαρμογή σε μιγαδικούς και εκθετικά Το ανάπτυγμα Taylor για το cos, sin, και e θ 7

β. Προσαρμογή σε μιγαδικούς και εκθετικά Και ο προηγούμενος πίνακας γίνεται: περαιτέρω μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε πολικές συντεταγμένες για τους μιγαδικούς αριθμούς: 8

β. Προσαρμογή σε μιγαδικούς και εκθετικά Οπότε μπορούμε να γράψουμε: και τελικά οι όροι στην τελευταία συνάρτηση είναι: ω k η κ-ιοστή συχνότητα, rk είναι τομέγεθος, και φ k είναι η φάση. 9

γ. Ο συνεχής μετασχηματισμός Fourier Ο συνεχής μετασχηματισμός Fourier μια συνάρτησης f(t) ορίζεται ως: όπου η τελευταία συνάρτηση έχει οριστεί στην προηγούμενη παράγραφο, και είναι γνωστή ως αντίστροφος μετασχηματισμός Fourier. Από την πρώτη συνάρτηση μπορεί να βρεθεί το μέγεθος για κάθε συχνότητα ω, υπό την προυπόθεση ότι το ολοκλήρωμα συγκλίνει. Το αποτέλεσμα του μετασχηματισμού μιας συνάρτησης ονομάζεται φάσμα συχνότητας ή δυναμικό φάσμα ή απλούστερα φάσμα. 10

γ. Ο συνεχής μετασχηματισμός Fourier Παράδειγμα Η συνάρτηση παλμός ορίζεται ως Ο μετασχηματισμός Fourier αυτής της συνάρτησης είναι μια συνάρτηση sinc με μορφή: 11

γ. Ο συνεχής μετασχηματισμός Fourier Παράδειγμα Η συνάρτηση παλμός ορίζεται ως (...συνέχεια) και η γραφική απεικόνισή τους είναι: 12

γ. Ο συνεχής μετασχηματισμός Fourier Παράδειγμα Η συνάρτηση δ ορίζεται ως: Είναι επίσης γνωστή ως συνάρτηση δέλτα του Dirac. Είναι 0 για όλα τα t, εκτός t=0, και δ(0)=. Ο μετασχηματισμός της είναι: 13

γ. Ο συνεχής μετασχηματισμός Fourier 14