Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Σχετικά έγγραφα
Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Δομή της παρουσίασης

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

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

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

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Θεώρημα δειγματοληψίας

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

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

Δομή της παρουσίασης

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Συστήματα Επικοινωνιών Ι

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

Εφαρμογή στις ψηφιακές επικοινωνίες

H ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ. στις τηλεπικοινωνίες

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

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

Συστήματα Επικοινωνιών Ι

Ο αντίστροφος μετασχηματισμός Laplace ορίζεται από το μιγαδικό ολοκλήρωμα : + +

Σήματα και Συστήματα

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

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

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

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

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

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

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

Επικοινωνίες στη Ναυτιλία

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

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

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Ανάλυση Επικοινωνιακών Σημάτων κατά Fourier

Εξεταστική Ιανουαρίου 2007 Μάθηµα: «Σήµατα και Συστήµατα»

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

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

ΣΤΗΑ ΨΕΣ /4/2013 2:12 πµ

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

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

Παράδειγμα 14.2 Να βρεθεί ο μετασχηματισμός Laplace των συναρτήσεων

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

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 5: Γραφική Μέθοδος Υπολογισμού του Συνελικτικού Ολοκληρώματος. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο. Μετασχηματισμός FOURIER Διακριτού Χρόνου DTFT

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

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-215: Εφαρµοσµένα Μαθηµατικά για Μηχανικούς ιδάσκοντες : Γ. Στυλιανού, Γ.

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

. Σήματα και Συστήματα

Μιγαδικός λογισμός και ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί

Μετασχηµατισµός FOURIER ιακριτού χρόνου DTFT

, που, χωρίς βλάβη της γενικότητας, μπορούμε να θεωρήσουμε χρονική στιγμή μηδέν, δηλαδή

Μετασχηµατισµός FOURIER ιακριτού Χρόνου - DTFT. Οκτώβριος 2005 ΨΕΣ 1

() min. xt δεν έχει μετασχηματισμό LAPLACE () () () Αν Λ= το σήμα ( ) Αν Λ, έστω σ. Το σύνολο μιγαδικών αριθμών. s Q το ολοκλήρωμα (1) υπάρχει.

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Ο μετασχηματισμός Fourier

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

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

Παραρτήματα. Παράρτημα 1 ο : Μιγαδικοί Αριθμοί

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΔΙΑΚΡΙΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ

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

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

x(t) = e st = e (σ+j2πf)t (7.1) h(t)e st dt (7.4) H(s) = y(t) = H{e st } = H(s)e st (7.5)

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 3, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Ανάλυση Επικοινωνιακών Σημάτων κατά Fourier

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 13: Μελέτη ΓΧΑ Συστημάτων με τον Μετασχηματισμό Laplace. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ. Θ.Ε. ΠΛΗ22 ( ) 2η Γραπτή Εργασία

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ. Κεφάλαιο 7-8 : Συστήματα Δειγματοληψία Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Τηλεπικοινωνίες. Ενότητα 2.2: Ανάλυση Fourier (Συνέχεια) Μιχάλας Άγγελος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

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

ΑΝΑΠΤΥΓΜA -ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ

Θ.Ε. ΠΛΗ22 ( ) 2η Γραπτή Εργασία

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

Εισαγωγή στην Τεχνολογία Αυτοματισμού

Ο μετασχηματισμός Fourier

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ MATLAB... 13

Θέματα Εξετάσεων Ιουνίου 2003 στο μάθημα Σήματα και Συστήματα και Λύσεις

A 1 y 1 (t) + A 2 y 2 (t)

Επομένως το εύρος ζώνης του διαμορφωμένου σήματος είναι 2.

= 5 cos(2π500t π/2) + 9 cos(2π900t + π/3) cos(2π1400t) (9) H(f) = 4.5, αλλού

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

3. Κεφάλαιο Μετασχηματισμός Fourier

X k e j2πkf0t = x(t) = x(t)e j2πkf0t dt (6.2)

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις - 3

X(f) E(ft) df x[i] = 1 F. x(t) E( ft) dt X(f) = x[i] = 1 F

ΘΕΩΡΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Περιγραφή Σηµάτων Συνεχούς Χρόνου Συνάρτηση δέλτα Κατανοµές

Ανάλυση Κυκλωμάτων. Φώτης Πλέσσας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ z

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Διαμόρφωση Παλμών κατά Πλάτος

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

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

Transcript:

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΙΡΑΙΩΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΤΜΗΜΑ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες Μετασχηματισμός Furier Αθανάσιος Κανάτας Καθηγητής Παν/μίου Πειραιώς Δομή της παρουσίασης 2 Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες Επέκταση των Σειρών Furier σε Μετ/σμό Furier Μετασχηματισμός Furier για Πραγματικά Σήματα Μετασχηματισμός Furier για Περιοδικά Σήματα Ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί

Ανάλυση Furier 3 Ανάλυση Furier : ανάλυση των σημάτων σε ημιτονοειδείς συνιστώσες. Με την ανάλυση Furier είναι δυνατή η αναπαράσταση των σημάτων στο πεδίο της συχνότητας, δηλαδή ο υπολογισμός του φάσματος που καταλαμβάνουν. Επιτρέπει το χαρακτηρισμό των συστημάτων με χρήση της Συνάρτησης Μεταφοράς. Υπάρχουν πολλές μέθοδοι για την Ανάλυση Furier. Ο τύπος του σήματος καθορίζει το ποιά μέθοδος θα χρησιμοποιείται κάθε φορά. Περιοδικά Σήματα αναπαριστώνται με Σειρές Furier. Σήματα Ενέργειας με Μετασχηματισμό Furier. Ανάλυση Furier & Φάσμα 4 Οι Σειρές Furier δίνουν ΔΙΑΚΡΙΤΟ ΦΑΣΜΑ, ενώ ο Μετασχηματιμός Furier ΣΥΝΕΧΕΣ ΦΑΣΜΑ. Τα περιοδικά σήματα έχουν διακριτό φάσμα. Αλλά αν το φάσμα είναι διακριτό δεν είναι υποχρεωτικά και περιοδικό το σήμα. Αν το φάσμα είναι συνεχές το σήμα σίγουρα δεν είναι περιοδικό. 2

Επέκταση των Σειρών Furier 5 Υποθέτουμε ένα μη περιοδικό σήμα x(t) και αναζητούμε την ανάπτυξή του για το διάστημα T /2 t T /2. Η επιλογή της T είναι αυθαίρετη χωρίς βλάβη της γενικότητας. Αναζητούμε μια ανάπτυξη για το x T t / 2 / 2 xt T tt 0 αλλού Επέκταση των Σειρών Furier 6 Για να μπορέσουμε να χρησιμοποιήσουμε την ανάπτυξη σε σειρά Furier ορίζουμε περιοδικό σήμα p T T n x t x t nt Δηλαδή ένα σήμα από συνεχείς επαναλήψεις του περικομμένου σήματος, το οποίο ισούται με το αρχικό σήμα x(t) στο επιθυμητό διάστημα T /2 t T /2. 3

Επέκταση των Σειρών Furier 7 Στο διάστημα T /2 t T /2 p T xt x t xe f n T n T /2 n T /2 n T nf n f f f n p n 2 nt j T 2n 2nt j j T T x e de n f nf f T Επέκταση των Σειρών Furier 8 T /2 n xt f x e d e n T /2 j2 f j2 f t Όταν T, f 0, f 0 θα προκύψει αναπαράσταση η οποία θα ισχύει για όλες τις χρονικές στιγμές t j2 f j2 ft xt xe de df j2 ft j2 ft X f x t e dt x t X f e df n 4

Μετασχηματισμός Furier 9 Η συνάρτηση X(f) είναι ισοδύναμη των μιγαδικών συντελεστών Furier και δίνει το μέτρο και τη φάση των διαφόρων συχνοτικών συνιστωσών του x(t). Η X(f) είναι μια μετασχηματισμένη έκδοση της x(t) και καλείται μετασχηματισμός Furier της x(t). Η x(t) καλείται αντίστροφος μετ/σμός Furier της X(f) Το ζευγάρι των x(t), X(f) καλείται ζεύγος Furier. Με το μετασχηματισμό Furier μεταπηδούμε από το πεδίο του χρόνου στο πεδίο της συχνότητας και αντίστροφα με τον αντίστροφο μετ/σμό Furier. Μετασχηματισμός Furier 0 Η X(f) καλείται και φάσμα του σήματος x(t), είναι γενικά μιγαδική και έχει πλάτος και φάση που αναπαριστούν το πλάτος και τη φάση των συχνοτικών συνιστωσών του x(t). Συχνά συμβολίζουμε - X f x t x t X f Παρατηρήστε ότι τη συνάρτηση χρόνου τη συμβολίζουμε με μικρό γράμμα, ενώ τη συνάρτηση συχνότητας με κεφαλαίο. 5

Μετ/σμός Furier Μοναδιαίας Κρουστικής j2 ft F t t e dt F X f t Η δ(t) είναι μια εξιδανικευμένη πηγή που περιέχει όλες τις συχνότητες με ίδιο πλάτος. Άρα η απόκριση ενός συστήματος στη δ(t) παρέχει τη συνάρτηση μεταφοράς του συστήματος, δηλαδή τον τρόπο που επιδρά το σύστημα στις φασματικές συνιστώσες του σήματος εισόδου. 2 Μετ/σμός Furier Σταθερής (dc) Συνιστώσας j2 ft j0 f e dt e F f 6

3 Παράδειγμα : Φάσμα Τετραγωνικού Παλμού a /2 x t A t x(t) A -a/2 a/2 t F a /2 j2 ft j2 ft A j2 ft a /2 x t Aa /2 t e dt A e dt e j2 f a /2 a /2 ja f ja f A ja f ja f A e e A e e sin a f j2 f f 2j f sin a f Aa a f Aa sinc af 4 Παράδειγμα : Φάσμα Τετραγωνικού Παλμού X(f) Aa Μηδενισμοί n f a -4/a -3/a -2/a -/a /a 2/a 3/a 4/a f 7

5 Παράδειγμα : Φάσμα Βαθυπερατού Φίλτρου X f A f W 0 f W X(f) A W j2 ft j2 ft x t X f e df Ae df A A e e e j2t W j2t j2 ft W j2wt j2wt A sin 2Wt sin 2Wt2AW t 2Wt 2AWsinc 2Wt W -W W f 6 Παράδειγμα : Φάσμα Βαθυπερατού Φίλτρου Παρατηρήστε τη δυαδικότητα ανάμεσα στις συναρτήσεις στα πεδία του χρόνου και της συχνότητας 8

Μετ/σμός Furier για Πραγματικά Σήματα 7 j2 ft x t x t e dt cs2 sin 2 x t ft dt j x t ft dt Αν η x(t) είναι πραγματική τότε και τα δύο ολοκληρώματα είναι πραγματικά και συμβολίζουν το πραγματικό και φανταστικό μέρος της X(f). Επειδή το cs είναι άρτια συνάρτηση ενώ το sin περιττή, το πραγματικό μέρος της X(f) θα είναι άρτια συνάρτηση της f και το φανταστικό μέρος περιττή συνάρτηση της f. Μετ/σμός Furier για Πραγματικά Σήματα 8 Άρα για πραγματικά σήματα ο μετ/σμός Furier είναι μια ερμιτιανή συνάρτηση, δηλαδή ή X f X f X f X f Αν η x(t) είναι άρτια, τότε το δεύτερο ολοκλήρωμα είναι 0 και η X(f) θα είναι πραγματική και άρτια. Αν η x(t) είναι περιττή, τότε το πραγματικό μέρος της X(f) είναι 0 και η X(f) θα είναι φανταστική και περιττή. 9

Συμμετρίες και Σχέσεις Συναρτήσεων 9 Η αρτιότητα του σήματος στο πεδίο του χρόνου διατηρείται και στο πεδίο της συχνότητας, ενώ αν το σήμα είναι περιττό στο πεδίο του χρόνου παραμένει περιττό στο πεδίο της συχνότητας αλλά από πραγματικό γίνεται φανταστικό και αντίστροφα Re Im Re Im x t t e t t j t e t j e t Re Im Re Im X f O f E f O f j O f E f j E f Συμμετρίες και Σχέσεις Συναρτήσεων 20 xt X f Άρτιο Περιττό Μιγαδικό & Άρτιο (Πραγματικό & Φανταστικό) Μιγαδικό & Περιττό (Πραγματικό & Φανταστικό) Μιγαδικό Ερμιτιανό, δηλαδή Άρτιο Πραγματικό & Περιττό Φανταστικό Μιγαδικό Αντιερμιτιανό, δηλαδή Περιττό Πραγματικό & Άρτιο Φανταστικό Άρτιο Περιττό Άρτιο Περιττό Μιγαδικό & Άρτιο (Πραγματικό & Φανταστικό) Μιγαδικό & Περιττό (Πραγματικό & Φανταστικό) Πραγματικό Φανταστικό Άρτιο Περιττό 0

Συμμετρίες και Σχέσεις Συναρτήσεων 2 xt X f Φανταστικό xt x t Φανταστικό & Άρτιο Φανταστικό & Περιττό Πραγματικό x t x t Πραγματικό & Άρτιο xt x t x t Πραγματικό & Περιττό x t x t x t X f X f ή X f X f Περιττό Πραγματικό & Άρτιο Φανταστικό (Μιγαδικό Αντιερμιτιανό) Φανταστικό & Άρτιο Πραγματικό & Περιττό Μιγαδικό Ερμιτιανό X f X f ή X f X f Άρτιο Πραγματικό & Περιττό Φανταστικό Πραγματικό & Άρτιο X f X f X f Φανταστικό & Περιττό X f X f X f 22. Ιδιότητα Γραμμικότητας (Linearity) F x t x2 t X f X 2 f όπου α,β δύο αυθαίρετα βαθμωτά μεγέθη. Παράδειγμα t 2 x t t x x t t 3 2 F F X f x t sinc f X 2 f x2 t f 3 2 X f sinc f f

23 2. Ιδιότητα της Δυαδικότητας (Duality) Αν F X f x t τότε x f F X t Παράδειγμα t sinc f sinc f F f f F sinc t F sinct 24 3. Ιδιότητα Αλλαγής Χρονικής Κλίμακας (Time Scaling) f F xat X a a Αν a> τότε η x(at) είναι μια συμπίεση της x(t), ενώ η X(f /a) είναι μια επέκταση της X(f). Το αντίστροφο ισχύει για a<. Άρα συμπίεση στο πεδίο του χρόνου συνεπάγεται επέκταση στο πεδίο της συχνότητας. Συνδέστε την ταχύτητα μετάδοσης με το φάσμα που καταλαμβάνει το σήμα στο πεδίο της συχνότητας. 2

25 t a t 2a F t sinc f F /2 2 2 Fa t t a asinc af 2 2 F a t a sinc af a t 26 4. Ιδιότητα Χρονικής Ολίσθησης (Time Shifting) x t t X f e F 2 ft δηλαδή μια χρονική ολίσθηση κατά t στο σήμα x(t) συνεπάγεται μια ολίσθηση φάσης κατά e -j2πft στο πεδίο της συχνότητας. 5. Ιδιότητα Ολίσθησης στη Συχνότητα (Frequency Shifting) ή Διαμόρφωσης (Mdulatin) j j 2 fct F x t e X f f c 3

27 5. Ιδιότητα Ολίσθησης στη Συχνότητα (Frequency Shifting) ή Διαμόρφωσης (Mdulatin) 28 cs2 f t cs2 x t j2 ft j2 ft F ft Fe e 2 F 2 f f f f 2 x(t) X(f) t -f 0 +f f - /f 4

29 sin 2 f t F sin 2 ft x t j2 ft j2 ft e e F 2 j 2 j x(t) jx(f) f f f f -f t f f - /f 30 cs2 F xt F gtcs2 f t x t g t f t j2 ft j2 ft e e F g t 2 G f f G f f 2 2 G 0 5

3 6. Ιδιότητα Εμβαδού στο Χρόνο xtdt X 0 δηλαδή το εμβαδόν της συνάρτησης στο χρόνο ισούται με την τιμή του μετ/σμού Furier για f=0. 7. Ιδιότητα Εμβαδού στη Συχνότητα 0 x X f df 32 8. Ιδιότητα της Συνέλιξης στο Χρόνο F x t y t X f Y f Άρα για να υπολογίσουμε την απόκριση ενός ΓΧΑ συστήματος αρκεί ο υπολογισμός του γινομένου του μετ/σμού Furier της διέγερσης X(f) με τη συνάρτηση μεταφοράς του συστήματος H(f). y t x t h t Y f X f H f 6

33 Παράδειγμα F t sinc f t tt F 2 t sinc f 34 9. Ιδιότητα της Διαφόρισης στο Χρόνο γενικεύοντας d x t j f X f dt dt 2 d n x t j f X f n n 2 7

35 Παράδειγμα Ad a /2 t a a A t t dt 2 2 a A t 2 A a /2 t d a /2 t d dt a/2 t j2 f a/2 t a/2 t dt j2 f a A t 2 36 Παράδειγμα a a d j2 f j2 f 2 2 A a /2 t A t a t a Ae e dt 2 2 dt A e e A a /2 t j2 f j2 f f 2j a a j2 f j2 f d 2 2 A a /2 t Ae e j fa j fa sin fa A sin fa Aa Aa sinc fa f fa 8

37 0. Ιδιότητα της Διαφόρισης στη Συχνότητα j d tx t X f 2 df γενικεύοντας n n j d txt X f n 2 df n 38. Ιδιότητα της Ολοκλήρωσης στο Χρόνο t X f xd X f j2 f 2 0 2. Ιδιότητα Συζυγούς Συνάρτησης x t X f 3. Ιδιότητα Συνέλιξης στο Πεδίο της Συχνότητας x t x t X f X f X X f d 2 2 2 9

39 Παράδειγμα : Υπολογίστε το μετασχηματισμό Furier του πραγματικού και του φανταστικού μέρους ενός μιγαδικού σήματος x t Rex t jim xt Re x t 2 x t x t x t Rex t jim x t Im x t x t x t Ιδιότητες γραμμικότητας και συζυγούς συνάρτησης 2 j Re x t 2 X f X f Im x t X f X f 2 j 40 Παράδειγμα : Υπολογίστε την κρουστική απόκριση συστήματος (ζωνοπερατού φίλτρου) με συνάρτηση μεταφοράς H f H f f f f f BP LP 20

4 sin 2Wt HLP f 2Wsinc2Wt2W 2Wt f f f f 2cs2 f t hbp t HBP f HLP f f f f f LP H f f f f f 4Wsinc 2Wt cs 2 f t 42 2

43 Μετασχηματισμός Furier για Περιοδικά Σήματα Αποδεικνύεται ότι η ανάπτυξη σε Σειρές Furier ενός περιοδικού σήματος διευκολύνεται υπολογίζοντας τους μιγαδικούς συντελεστές Furier ως εξής Ορισμός του σήματος x(t) από το x p (t) για μια περίοδο Υπολογισμός του φάσματος X(f) του x(t) με μετ/σμό Furier Υπολογισμός του φάσματος σε διακριτές συχνότητες f=n/t, ώστε να προκύψουν οι αντίστοιχες αρμονικές Πολλαπλασιασμός κάθε αρμονικής με /T δηλαδή n xn X T T 44 Μετασχηματισμός Furier για Περιοδικά Σήματα 2 nt j T j2 nft p n n n n x t xe xe j 2 nft x t x e X f p n p n n n X f X f X nf f nf T n T T T n p 22

45 Μετασχηματισμός Furier για Περιοδικά Σήματα Παράδειγμα Α x(t) τ xt t A X f A sinc f -T -τ/2 0 τ/2 T t x n A n sinc T T Η σχέση αθροίσματος του Pissn 46 Αν λοιπόν y(t) είναι ένα μη περιοδικό σήμα, τότε η περιοδική επανάληψη του μπορεί να γραφεί Η σχέση αθροίσματος του Pissn υποδεικνύει ότι αν τότε n y t nt g t x t ytnts fs T n G f Y mfs X f mf T s m s s s 23

Ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί 47 Η βασική ιδέα μιας ολοκληρωτικής αναπαράστασης είναι η περιγραφή του σήματος x(t) με τη βοήθεια της πυκνότητας (density) ˆx s και ενός αυθαίρετου πυρήνα (kernel) ts, ως εξής Αντίστοιχα μπορούμε να ορίσουμε και τον αντίστροφο πυρήνα (reciprcal kernel) s, t x t xˆ s t, s ds, tt S xˆ s x t s, t dt, ss T Ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί 48 Αντικαθιστώντας,, x t x s d t s ds ST T,, x s t s dsd S Προκειμένου να ισχύει η τελευταία θα πρέπει, βάσει της ιδιότητας της συνάρτησης δέλτα, να ισχύει S s, t, sds t 24

Ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί 49 Αντικαθιστώντας στην πυκνότητα xˆ s xˆ t, d s, t dt T S S xˆ st, t, dtd T Προκειμένου να ισχύει η τελευταία θα πρέπει, βάσει της ιδιότητας της συνάρτησης δέλτα, να ισχύει T st, t, dt s Ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί 50 Αν οι πυρήνες ικανοποιούν την εξίσωση ts, st, καλούνται αυτο αντίστροφοι (self reciprcal). Οι μετασχηματισμοί που περιέχουν αυτοαντίστροφους πυρήνες καλούνται ορθομοναδιαίοι (unitary) επειδή x xˆ 25

Ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί 5 Ο μετασχηματισμός Furier είναι λοιπόν ένας ορθομοναδιαίος μετασχηματισμός αφού j2ft t, f e, T, j2ft f, t e, S, και εξορισμού ˆx s X f Η σχέση του Parseval 52 Έστω τα ολοκληρώσιμα σήματα x t xˆ s x t s, t dt yˆ s y t s, t dt όπου ο αυτο αντίστροφος πυρήνας είναι T T, y t S s, t, sds s, s, ds t S 26

Η σχέση του Parseval 53 Για το εσωτερικό γινόμενο ισχύει xy ˆ, ˆ xs ˆ yˆ sds S ST STT,,,, x y d x, y T TT T T T x s d y t s t dt ds x y t s s t d dt ds x y t t d dt x y t t dt d Η σχέση του Parseval 54 Για τα σήματα x t, y t και τους μετασχηματισμούς Furier X f, Y f, ισχύει XY, X f Y f df xy, x t y t dt 27

55 Ευχαριστώ για την προσοχή σας Αθανάσιος Κανάτας Καθηγητής Πανεπιστημίου Πειραιώς Τηλ: +30 20 442759 e mail: kanatas@unipi.gr 28