Μετασχηµατισµός FOURIER ιακριτού χρόνου DTFT

Σχετικά έγγραφα
Μετασχηµατισµός FOURIER ιακριτού Χρόνου - DTFT. Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 1

DFT ιακριτός µετ/σµός Fourier Discrete Fourier Transform

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΔΙΑΚΡΙΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ

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

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

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο. Μετασχηματισμός FOURIER Διακριτού Χρόνου DTFT. (Discrete Time Fourier Transform) ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ Σ. ΦΩΤΟΠΟΥΛΟΣ ΔΠΜΣ 1 / 55

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο. Μετασχηματισμός FOURIER Διακριτού Χρόνου DTFT

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο. Μετασχηματισμός FOURIER Διακριτού Χρόνου DTFT

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Kεφάλαιο 5 DFT- FFT ΔΙΑΚΡΙΤΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER DISCRETE FOURIER TRANSFORM 1/ 80. ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ DFT-FFT Σ.

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών Σημάτων. Διάλεξη 20: Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier (Discrete Fourier Transform DFT)

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Μετασχηµατισµός Ζ (z-tranform)

ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΣΚΗΣΕΩΝ + 1+ = =

Kεφάλαιο 5 DFT- FFT ΔΙΑΚΡΙΤΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER DISCRETE FOURIER TRANSFORM ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ DFT-FFT. Σ.

y[n] ay[n 1] = x[n] + βx[n 1] (6)

Σήµατα και συστήµατα διακριτού χρόνου

Ψηφιακή Επεξεργασία και Ανάλυση Εικόνας. Ακαδημαϊκό Έτος Παρουσίαση Νο. 2. Δισδιάστατα Σήματα και Συστήματα #1

FFT. εκέµβριος 2005 ΨΕΣ 1

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

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

X(e jω ) = x[n]e jωn (1) x[n] = 1. T s

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών. στο χώρο της συχνότητας

Σύντομη Αναφορά σε Βασικές Έννοιες Ψηφιακής Επεξεργασίας Σημάτων

Περιγραφή Συστηµάτων. στο Επίπεδο z. Πόλοι και Μηδενισµοί Συνάρτησης Μεταφοράς. Νοέµβριος 2005 ΨΕΣ 1

Εξεταστική Ιανουαρίου 2007 Μάθηµα: «Σήµατα και Συστήµατα»

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

Ψηφιακή Επεξεργασία και Ανάλυση Εικόνας Ενότητα 2 η : Δισδιάστατα Σήματα & Συστήματα Μέρος 1

Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος

Διάλεξη 2. Συστήματα Εξισώσεων Διαφορών ΔιακριτάΣήματαστοΧώροτης Συχνότητας

ΣΤΗΑ ΨΕΣ /4/2013 2:12 πµ

ΨΕΣ DTFT. DFT-pairs: DFT-properties :

Ψηφιακή Επεξεργασία και Ανάλυση Εικόνας. Ακαδημαϊκό Έτος Παρουσίαση Νο. 2. Δισδιάστατα Σήματα και Συστήματα #1

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

20-Φεβ-2009 ΗΜΥ Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

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

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ. ΘΕΩΡΙΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ και ΣΗΜΑΤΩΝ Σ.Δ. Φωτόπουλος 1/22

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)

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ MATLAB... 13

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

2. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Γενικά τι είναι σύστηµα - Ορισµός. Τρόποι σύνδεσης συστηµάτων.

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών. Σήματα. και. Συστήματα

Ο μετασχηματισμός Fourier

Εισαγωγή στα Σήματα. Κυριακίδης Ιωάννης 2011

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

Σ. Φωτόπουλος -1- ΨΕΣ- AΣΚΗΣΕΙΣ-ΛΥΣΕΙΣ- Κεφάλαιο 2 ο

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

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

Επαναληπτικές Ασκήσεις για το µάθηµα Ψηφιακή Επεξεργασία Σηµάτων

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

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

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ Κυκλική Συνέλιξη. Εµµανουήλ Ζ. Ψαράκης Πολυτεχνική Σχολή Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

3. Δίνεται ψηφιακό σύστημα που περιγράφεται από τη σχέση. y[n] = x[n]-2x[n-1] y[n] = x[n]-2x[1-n]

Ο Μετασχηματισμός Ζ. Ανάλυση συστημάτων με το μετασχηματισμό Ζ

Μετασχηµατισµός z Oρισµός Ο δίπλευρος µετασχηµατισµός z, X(z) µίας ψηφιακής ακολουθίας x(n) ορίζεται ως εξής:

ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟ FOURIER

Προηγµένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών

ΛΥΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΠΕΡΙΟ ΟΥ ΙΟΥΝΙΟΥ 2004., η οποία όµως µπορεί να γραφεί µε την παρακάτω µορφή: 1 e

x[n] = x[k]δ[n k]. (13.1) x[n] = 2δ[n] 4δ[n 1] + 1 δ[n 4] (13.2) y[n] = 2x[n 1] x[n 2] + x[n 3], (13.3) h[n] = 2δ[n 3] 3δ[n 4] + 0.6δ[n 5]. (13.

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

11 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

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

x[n] = x[n] = e j(k+rn)ωon = cos(k 2π N n + r2πn) + jsin(k 2π N n + r2πn) = cos(k 2π N n) + jsin( 2π N x[n] e j 2π N n = e j(k r) 2π N n = (2.

x[n]z n = ) nu[n]z n z 1) n z 1 (5) ( 1 z(2z 1 1]z n +

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

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

x(t)e jωt dt = e 2(t 1) u(t 1)e jωt dt = e 2 t 1 e jωt dt =

H ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ. στις τηλεπικοινωνίες

Παράδειγμα 14.2 Να βρεθεί ο μετασχηματισμός Laplace των συναρτήσεων

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

{ } x[n]e jωn (1.3) x[n] x [ n ]... x[n] e jk 2π N n

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

(CLR, κεφάλαιο 32) Στην ενότητα αυτή θα µελετηθούν τα εξής θέµατα: Παραστάσεις πολυωνύµων Πολυωνυµική Παρεµβολή ιακριτός Μετασχηµατισµός Fourier

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Z. χρόνου και εξηγήσουµε έννοιες όπως περιοχή σύγκλισης, πόλος και µηδενικό.

Κεφάλαιο 6 Σχεδιασμός FIR φίλτρων

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο Μετασχηματισμός Z

Filter Design - Part IΙI. Νοέµβριος 2005 ΨΕΣ 1

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

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

Discrete Fourier Transforms

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενότητα : ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Ζ (ΖTransform)

ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΤΗΛΕΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ

3 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο Μετασχηματισμός Z. ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ - Μετασχ.-z

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Ηλεκτρονικη και 1/62 Πληροφορίας

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

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

Στοχαστικές Μέθοδοι στους Υδατικούς Πόρους Φασματική ανάλυση χρονοσειρών

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Παράδειγµα ενός ηλεκτρικού συστήµατος

ιακριτός Μετασχηµατισµός

Transcript:

Σ. Φωτόπουλος ΨΕΣ Κεφάλαιο 3 ο DTFT -7- Μετασχηµατισµός FOURIER ιακριτού χρόνου DTFT (discrete time Fourier transform) 3.. Εισαγωγικά. 3.. Είδη µετασχηµατισµών Fourier Με την ονοµασία Μετασχηµατισµοί Fourier αναφερόµαστε στην ανάλυση σηµατων ή περιγραφή συστηµάτων στο πεδίο της συχνότητας, οπου δηλ. η µεταβλητή είναι η συχνότητα ω. Αν και µπορεί η µελέτη των διαφόρων µορφών µετασχηµατισµού Fourier να µελετηθεί ενοποιηµένα σε µία µαθηµατική µορφή, έχει καθιερωθεί η µελέτη να διαφοροποιείται σε τέσσερες κύριες µορφες ως εξής: Ο µετασχηµατισµός Fourier για µη περιοδικά σήµατα συνεχούς χρόνου Η σειρά Fourier για περιοδικά σήµατα συνεχούς χρόνου Ο µετασχηµατισµός Fourier για µή περιοδικά διακριτά σήµατα (DTFT-discrete time fourier transform) Η διακριτή σειρά Fourier για περιοδικά διακριτά σήµατα (DFS-discrete fourier series) Mε τον DFS συνδέεται άµεσα ο πλεόν χρησιµοποιούµενος µετασχηµατισµός DFT (discrete fourier transform) δηλ. o διακριτός µετασχηµατισµός Fourier. Αντίστοιχα ο DFS αν και ορίζεται αξιωµατικά αποδεικνύεται ότι προέρχεται απο δειγµατοληψία του DTFT. Θα µελετήσουµε τον DFS εισαγωγικά στη µελέτη του DFT. Τέλος πρέπει να σηµειώσουµε ότι ο DTFT µπορεί να υπολογισθεί και απο τον µετασχηµατισµό z (z-transform) Στη συνέχεια θα αναφερθούµε διεξοδικά στη µελέτη του DTFT.

Σ. Φωτόπουλος ΨΕΣ Κεφάλαιο 3 ο DTFT -8- Σχήµα 3. Σηµατα που αντιστοιχούν στους τέσσερους τύπους µετασχηµατισµών Α) Μετασχηµατισµός Fourier Β) Σειρά Fourier Γ) Μετασχηµατισµός Fourier ιακριτού χρόνου DTFT ) ιακριτή σειρά Fourier

Σ. Φωτόπουλος ΨΕΣ Κεφάλαιο 3 ο DTFT -9-3.3 Μετασχηµατισµός Fourier διακριτού χρόνου (DTFT) Ο Μετασχηµατισµός Fourier διακριτού χρόνου (Disrete-Time Fourier transform - DTFT) είναι ίσως η πλέον χρήσιµη εκ των µορφών του µετασχ. Fourier και αναφέρεται σε µη περιοδικά διακριτά σήµατα. Εάν γιά το σήµα x(n) ισχύει x (n < τότε ο DTFT αυτου είναι : + ) X(e iω ) I[x(n)] x(n)e n Ο αντίστροφος µετασχηµατισµός (IDTFT) του Χ(e ) είναι: n (3.) x(n) I [X(e )] π π π Χ(e )e n dω (3.) ηλαδή o DTFT µετασχηµατίζει ένα διακριτό σήµα x(n) σε µία µιγαδικής τιµής συνάρτηση Χ(e ) που παίρνει τιµές για κάθε ψηφιακή (συχνότητα) ω. Παρατήρηση. Ο DTFT ορίζεται για τιµές του σήµατος σε ολο το διάστηµα απο - έως + παράδειγµα 3. Για το σήµα x(n)u(n+)-u(n-3) να βρεθεί ο DTFT Εχουµε: X(e n n ) Χ( x(n )e [ δ (n + ) + δ(n + ) + δ(n) + δ(n ) + δ(n )]e e +e ++e - +e - +cosω+cosω sin ω sin ω 5 Στο παράδειγµα αυτό ο DTFT φαίνεται ότι παιρνει πραγµατικές τιµές. Αυτό οφείλεται στη µορφή του σήµατος x(n) που είναι συµµετρική στο ω (σχήµα 3.). Το σήµα βέβαια x(n) έχει τιµές κι για αρνητικούς χρόνους παράδειγµα 3. Για το σήµα x(n){.5,.5,.5 3,...} να βρεθεί ο DTFT n Χ( x(n )e.5+.5 e - +.5 3 e - +....5{+.5e - +.5 e - +...}

Σ. Φωτόπουλος ΨΕΣ Κεφάλαιο 3 ο DTFT -3-.5.5e.5.5 cos ω + j.5 sin ω Για το Χ( έχουµε: X(.5 (.5 cos / Αντίστοιχη σχέση µπορούµε να βρούµε και για την φάση του Χ( Σχήµα 3. Στην πρώτη σειρα φαίνονται τα ψηφιακά σήµατα και στη δεύτερη οι αντίστοιχοι DTFT παράδειγµα 3.3 Για το σήµα της µοναδιαίας κρούσης δ(n) έχουµε n Χ( δ (n)e e Οµοια για την δ(n-k) έχουµε: n Χ( δ (n k)e e k

Σ. Φωτόπουλος ΨΕΣ Κεφάλαιο 3 ο DTFT -3-3.4. Ιδιότητες του DTFT Εκτός από την γραµµικότητα ο DTFT έχει και αρκετές άλλες ιδιότητες. Οι δύο επόµενες ιδιότητες εχουν ιδιαίτερη σηµασία στην περιγραφή και απεικόνηση του. Περιοδικότητα Ο DTFT είναι περιοδική συνάρτηση ως προς ω µε περίοδο π. Χ(e ) Χ(e j(ω+π) ) (3.3) Η ιδιότητα αυτή είναι βεβαίως αναµενόµενη αφου αναφερόµαστε σε ψηφιακά (διακριτά) σήµατα. Επίσης λόγω της ιδίοτητας αυτής µια µονο περίοδος της Χ( αρκεί για την πλήρη περιγραφή του DTFT. Συµµετρία Ισχύει µόνο για πραγµατικά σήµατα και εκφράζεται ως εξής: Χ(e - ) Χ*(e ) (3.4) όπου Χ* σηµαίνει συζυγής του (µιγαδικού) Χ Η (3.4) συνεπάγεται ότι το µέτρο του Χ( είναι αρτία συνάρτηση Χ(e - ) Χ(e ) ενώ η φάση περιττή: Χ(e ) - Χ(e - ) Λόγω της συµµετρίας αυτής αρκεί για την περιγραφή του Χ(e ) µόνο µισή περίοδος υπο την προϋπόθεση βέβαια οτι το σήµα x(n) είναι πραγµατικό. Μετατόπιση στο χρόνο Γιά µια ψηφιακή ακολουθία x(n) που µετατοπίζεται κατα k σηµεία, δηλ. η x(n-k) ισχύει: I{x(n-k)}X(e ) e -k (3.5) ηλ. µετατόπιση στο χρόνο αντιστοιχεί σε µετατόπιση φάσεως. Μετατόπιση συχνότητας Πολλαπλασιασµός µε την µιγαδική εκθετική συνάρτηση αντιστοιχεί σε µετατόπιση στο πεδίο τής συχνότητας I οn j( ω ωο ) [ x(n)e ] X( e ) Χ( ω ω ) ο (3.6) DTFT συζυγών µιγαδικών σηµάτων

Σ. Φωτόπουλος ΨΕΣ Κεφάλαιο 3 ο DTFT -3- Ο DTFT Χ(, ενός σήµατος x(n) συνδέεται µε το DTFT του σήµατος x*(n) που είναι το συζυγές µιγαδικό του ως εξής: I{x*(n)}X*(e - ) (3.7) Αντιστροφή Αντιστροφή στο χρόνο αντιστοιχεί σε αντιστροφή στο πεδίο τής συχνότητας I{x(-n)}X(e - ) (3.8) Συνέλιξη Η ιδιότητα αυτή είναι ίσως η πλέον χρήσιµη διότι σε αυτη βασίζεται η διαδικασία ανάλυσης στο πεδίο της συχνότητας. I{x (n) * x (n)} I{ x (n)}i{ x (n)} X ( X ( (3.9) Πολλαπλασιασµός Για το γινόµενο (συσχέτιση) δύο σηµάτων ισχύει: I [ x (n).x (n)] I[x (n)] I[x (n)] X ( Χ ( ω θ)dθ (3.) π Το σύµβολο σηµαίνει κυκλική (ή περιοδική) συνέλιξη Ενέργεια Η ενέργεια E µίας πραγµατικής ακολουθίας x(n) υπολογίζεται ως εξής: π π X( E x(n) π X( dω dω (3.) π π (Η τελευταία ισότητα είναι λογω της αρτίας συµµετρίας της Χ() Η σχέση υτή είναι γνωστή και σαν Θεώρηµα Parseval και συνδέει την ενέργεια του σήµατος στα δύο πεδία: του χρόνου και της συχνότητας. Απο την σχέση αυτή ορίζεται και η φασµατική πυκνότητα ενεργείας Φ( ως εξής: H ενέργεια σε µία περιοχή συχνοτήτων ω έως ω δίνεται: 3.5 Απόκριση συχνότητας Χ( Φ( (3.) π ω Ε ω, ( ) d ω Φ ω ω ω

Σ. Φωτόπουλος ΨΕΣ Κεφάλαιο 3 ο DTFT -33- Η απόκριση συχνότητας Η( χαρακτηρίζει ένα σύστηµα στο πεδίο της συχνότητας ισοδύναµα µε την κρουστική απόκριση στο πεδίο του χρόνου. Ουσιαστικά η ανωτέρω ισοδυναµία προέρχεται απο την ιδιότητα της συνέλιξης που αναφέραµε προηγουµένως. Εάν ένα σύστηµα χαρακτηρίζεται από κρουστική απόκριση h(n) τότε η απόκριση y(n) σε είσοδο x(n) είναι: y(n) x(n) * h(n) Αντίστοιχα εάν Υ( είναι η απόκριση σε είσοδο Χ( τότε σύµφωνα µε την ιδιότητα της συνέλιξης (3.9) έχουµε : Y(Χ( Η( (3.3) Η συνάρτηση Η( αποτελεί την απόκριση συχνότητας του συστήµατος. Αναφέρεται ακόµα και σαν συνάρτηση µεταφοράς του συστήµατος. Ορισµός Η απόκριση συχνότητας ορίζεται ως ο DTFT της κρουστικής απόκρισης n H( ω ) h(n)e (3.4) και είναι βέβαια συµβατός µε την (3.3) διότι εάν η διέγερση του συστήµατος x(n)δ(n) τότε Χ( και Η( Υ( που είναι βέβαια ο DTFT της κρουστικής απόκρισης. Η σχέση (3.4) αποτελεί και ένα τρόπο υπολογισµού της απόκρισης συχνότητας Απόκριση συχνότητας και µιγαδικη (εκθετική) διέγερση Εστω ότι το σηµα x(n) o e n αποτελεί την είσοδο σε σύστηµα µε κρουστική απόκριση h(n). Η απόκριση θα είναι: y(n) h(n) e on h(k)e o (n k) e on h(k)e ok) e on H( ω o ) (3.5) δηλαδή η µιγαδική- εκθετική διέγερση διαµορφώνεται απο την απόκριση συχνότητας του συστήµατος Απόκριση συχνότητας και ηµιτονική διέγερση Εάν η διέγερση ενός συστήµατος που περιγράφεται από την Η( είναι ένα ηµιτονικό σήµα x(n)acos(ω ο n) τότε η απόκριση y(n) σύµφωνα µε την προηγούµενη σχέση (3.5) ειναι: y(n) ( ω n + H( ω )) A H( ω ) cos ο (3.6) o o

Σ. Φωτόπουλος ΨΕΣ Κεφάλαιο 3 ο DTFT -34- δηλαδή η απόκριση συχνότητας Η( του συστήµατος αφενός µεταβάλλει το πλάτος του ηµιτονικού σήµατος σύµφωνα µε το µέτρο του Η( και αφετερου την φάση σύµφωνα µε τη φάση του Η(. Σηµειώνουµε επίσης ότι η απόκριση αυτή (σε ηµιτονικό σήµα ) ονοµάζεται απόκριση στη σταθερή κατάσταση (steady state response). Υπολογισµός της απόκρισης Η( Εκτός απο άµεση εφαρµογή του ορισµού η απόκριση συχνότητας µπορεί να βρεθεί από την εξίσωση διαφορών που περιγράφει το ψηφιακό σύστηµα. Εφαρµόζωντας DTFT και την ιδιότητα χρονικής µετατόπισης στην εξίσωση διαφορών λαµβάνουµε: N M k k ) a y(n k) b x(n k N k a e Y( b k Υ( Χ( N a M b k k e e M k k k e k Η( Χ( παράδειγµα 3.4 Να βρεθεί η Η( απο την εξίσωση διαφορών: y(n)-.8y(n-)+x(n)-x(n-) Εφαρµόζωντας DTFT σε κάθε όρο της εξίσωσης έχουµε: Υ(-.8Υ(e - +Χ(-Χ( e - Υ([+.8Υ(e - ]Χ([- e - ] j Y( e Η( Χ( +.8e ω

Σ. Φωτόπουλος ΨΕΣ Κεφάλαιο 3 ο DTFT -35- ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ. figure3.m (είναι το m-file που παράγει το σχήµα 3.) w-*pi:.:*pi; x[ ]; xx+*cos(w)+*cos(*w); subplot(,,) stem((-5:5),x) xlabel('n ->') ylabel('x(n)') subplot(,,3) plot(w/(pi),xx) xlabel('ω/π ->') ylabel('x(') x[.5.5.5.5^4.5^5.5^6]; subplot() stem((-:5),x) xlabel('n ->') ylabel('x(n)') xx.5./(.5-cos(w)).^(/); subplot(4) plot(w/(pi),xx) xlabel('ω/π ->') ylabel(' X( ')