Σήματα και Συστήματα ΙΙ

Σχετικά έγγραφα
ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΔΙΑΚΡΙΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

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

11 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

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

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

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

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

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

ΑΡΧΕΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

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

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

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Σήματα και Συστήματα στο Πεδίο της Συχνότητας

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Συστήματα Επικοινωνιών

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

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

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 5: Παράγωγος Πεπλεγμένης Συνάρτησης, Κατασκευή Διαφορικής Εξίσωσης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

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

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

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

Συστήματα Επικοινωνιών

Ψηφιακές Επικοινωνίες

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνων

7 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΑΡΧΕΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Μιγαδικός λογισμός και ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί

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

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 16: Ολοκλήρωση Τριγωνομετρικών Συναρτήσεων, Γενικευμένα Ολοκληρώματα Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

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

Εξεταστική Ιανουαρίου 2007 Μάθηµα: «Σήµατα και Συστήµατα»

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

12 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

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)

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Εργαστήριο Ηλεκτροτεχνικών Εφαρμογών

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

ΜΑΘΗΜΑ: Ηλεκτρονικά Ισχύος

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Ο μετασχηματισμός Fourier

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 1: Συναρτήσεις και Γραφικές Παραστάσεις. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Κλασική Θεωρία Ελέγχου

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 6: Ακρότατα Συνάρτησης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΑΡΧΕΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

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

Μετασχηµατισµός FOURIER ιακριτού χρόνου DTFT

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

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Συστήματα Πολυμέσων Ενότητα 7: Ψηφιοποίηση και ψηφιακή επεξεργασία σήματος.

Ιστορία της μετάφρασης

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 15: Ολοκληρώματα Με Ρητές Και Τριγωνομετρικές Συναρτήσεις Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΣΗΜΑΤΑ ΔΙΑΚΡΙΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Β. Διαφορικός Λογισμός

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 8: Αντίστροφος μετασχηματισμός Laplace Εφαρμογή σε απόκριση συστήματος: Σύστημα 1 ης τάξης

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Μικροβιολογία & Υγιεινή Τροφίμων

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Συστήματα Επικοινωνιών

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Εφαρμοσμένη Βελτιστοποίηση

ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ενότητα 3: ΣΥΝΕΛΙΞΗ

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 10: Γραμμικά Φίλτρα. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Διάλεξη 2. Συστήματα Εξισώσεων Διαφορών ΔιακριτάΣήματαστοΧώροτης Συχνότητας

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

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

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 6

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Transcript:

Σήματα και Συστήματα ΙΙ Ενότητα 2: Μετασχηματισμός Fourier Διακριτού Χρόνου (DTFT) Α. Ν. Σκόδρας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Επιμέλεια: Αθανάσιος Ν. Σκόδρας, Καθηγητής Γεώργιος Α. Βασκαντήρας, Υπ. Διδάκτορας

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Το περιεχόμενο της παρουσίασης (κείμενο, εικόνες, γραφήματα) δημιουργήθηκε από τον διδάσκοντα στα πλαίσια σύστασης του υλικού διδασκαλίας του ανοικτού μαθήματος Σήματα και Συστήματα ΙΙ, εκτός αν αναγράφεται διαφορετικά. 2

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου των διδασκόντων καθηγητών. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Πατρών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

Σκοπός Μελέτη Μετασχηματισμός Fourier Διακριτού Χρόνου-Ιδιότητές 4

Ανάλυση & Σύνθεση Συχνοτήτων Ανάλυση λευκού φωτός Σύνθεση λευκού φωτός 5

Τι είδαμε;; Στις προηγούμενες διαλέξεις είδαμε ότι οποιαδήποτε ακολουθία μπορεί να παρασταθεί στο πεδίο του χρόνου ως ένας σταθμισμένος γραμμικός συνδυασμός μοναδιαίων κρουσικών {δ(n-k) }. Τι θα δούμε;; Στη διάλεξη αυτή θα γνωρίσουμε μια εναλλακτική περιγραφή ως σταθμισμένου γραμμικού συνδιασμού μιγαδικών εκθετικών ακολουθιών της μορφής {e -jωn }. 6

Χρόνος & Συχνότητα: δύο βάσεις περιγραφής! Πλάτος Πεδίο Χρόνου Χρόνος Πεδίο Συχνότητας Πλάτος Φάση 7

Μη ημιτονοειδείς κυματομορφές συντίθενται από ημιτονοειδείς 8

Το διάγραμμα φάσης για ένα ημίτονο μπορεί να οριστεί κοιτώντας το πρώτο πλησιέστερο στο μηδέν θετικό μέγιστο. Θ= t Τ 360 Αν το πλησιέστερο θετικό μέγιστο βρίσκεται μετά το t=0, έχω καθυστέρηση και αρνητική φάση. Αν το πλησιέστερο θετικό μέγιστο βρίσκεται πριν το t=0, το σήμα προπορεύεται και έχω θετική φάση. 9

Η Φάση είναι απλά ένας δείκτης θέσης και όχι ένας δείκτης ενέργειας Χρόνος Συχνότητα 10

H μετατόπιση του χρόνου επηρεάζει μόνο τη φάση!! 11

Ο σημαντικός ρόλος της Φάσης α β γ δ 1 x(t) 1 cos(2 t1) 2 2 cos(4 t2) cos(6 t3) 3 Το σήμα x(t) δίνεται στα σχήματα για διαφορετικές τιμές στις γωνίες φ1, φ2, φ3. α. φ1=φ2=φ3=0 β. φ1=4rad, φ2=8rad, φ3=12rad γ. φ1=6rad, φ2= -2.7rad, φ3=0.93rad δ. φ1=1.2rad, φ2=4.1rad, φ3= -7.02rad 12

Jean Baptiste Joseph Fourier and his Fourier transform Το φάσμα πλάτους καθορίζει το ποσό κάθε ημιτονοειδούς συνιστώσας που παρουσιάζεται στην εικόνα. Η φάση καθορίζει το που ακριβώς βρίσκεται κάθε συνιστώσα στην εικόνα. 13

Εικόνα Μέτρο Fourier Φάση Fourier #1 #2 14

Μέτρο #2 + Φάση #1 Μέτρο #1 + Φάση #2 15

Ανακατασκευή του x(t) ως γραμμικού συνδυασμού αρμονικών ημιτονοειδών σημάτων. 16

Καθώς η περίοδος T του σήματος τείνει στο άπειρο, οι γραμμές του διακριτού φάσματος πλησιάζουν. Όταν η περίοδος T γίνει άπειρη, η απόσταση μεταξύ των γραμμών μηδενίζεται και το φάσμα γίνεται συνεχές. α. Παλμός Πλάτους a=0.025 και περίοδος T=0.05 β. Παλμός Πλάτους a=0.025 και περίοδος T=0.1 Περιοδικό Σήμα Σειρά Fourier Γραμμικό Φάσμα γ. Παλμός Πλάτους a=0.025 και περίοδος T=0.2 Μη Περιοδικό Σήμα Μετασχηματισμός Fourier Συνεχές Φάσμα δ. Παλμός Πλάτους a=0.025 και περίοδος Τ 17

Δυικότητα στο Πεδίο του Χρόνου και της Συχνότητας 18

Κατηγορίες Σημάτων & Μετασχηματισμών Fourier Μετασχηματισμός Fourier Σήματα συνεχή και μη περιoδικά Σειρές Fourier Σήματα συνεχή και περιoδικά Μετασχηματισμός Fourier Διακριτού Χρόνου Σήματα διακριτά και μη περιoδικά Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier Σήματα διακριτά και περιoδικά 19

Μετασχηματισμός Fourier Διακριτού Χρόνου- Discrete Time Fourier Transform (DTFT) Ανάλυση (Ευθύς Μετασχηματισμός) Σύνθεση (Αντίστροφος Μετασχηματισμός) 20

Το X(e jω ) είναι περιοδικό με περίοδο 2π. Απόδειξη: 21

Παράδειγμα: 22

Παράδειγμα: x(n) = δ(n) ALL frequencies have to equally contribute to get the unit pulse, i.e. ALL frequencies are present! 23

Παράδειγμα: Ίδιο πλάτος διαφορετική φάση!!! 24

Παράδειγμα: 25

Γενικά: 26

Χρήσιμα Ζεύγη Μετασχηματισμού Fourier 27

Ιδιότητες DTFT Γραμμικότητα Μετατόπιση Χρόνου Απόδειξη: 28

Παράδειγμα: Η μετατόπιση στον χρόνο επηρεάζει μόνο τη φάση! 29

Ιδιότητες DTFT Μετατόπιση Συχνότητας Συνέλιξη Απόδειξη: 30

Ιδιότητες DTFT Θεώρημα Parseval Απόδειξη 31

Ιδιότητες DTFT 32

Ιδιότητες DTFT 33

Ζεύγη Μετασχηματισμ ού DTFT διακριτών μη περιοδικών σημάτων 34

Κατηγορίες Σημάτων & Μετασχηματισμών Fourier Μετασχηματισμός Fourier Σήματα συνεχή και μη περιoδικά Σειρές Fourier Σήματα συνεχή και περιoδικά ΣΥΝΟΨΗ Μετασχηματισμός Fourier Διακριτού Χρόνου Σήματα διακριτά και μη περιoδικά Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier Σήματα διακριτά και περιoδικά 35

ΣΥΝΟΨΗ Σχέσεις ανάλυσης και Σύνθεσης Σημάτων Ο πίνακας αυτός είναι από το βιβλίο: Introduction to Digital Signal Processing, J.G. Proakis, D.G. Manolakis, Macmillan Publishing, 1988 36

Μη περιοδικά Περιοδικά ΣΥΝΟΨΗ x(t) k Συνεχούς Χρόνου 1 k 2 k e jk t jkot x(t) e dt o 1 x(n) 1 n0 1 k 0 j2 N X(k) W X (k) x(n) W W N Διακριτού Χρόνου e nk N nk N 1 jt x(t) ( ) e d 2 jt ( ) x(t) e dt 1 j jn x(n) ( e ) e d 2 j ( e ) x(n) e n jn 37

Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφίες Διαφάνεια 5,34: J.G. Proakis, D. G. Manolakis: Digital Signal Processing: Principles, Algorithms and Applications, Prentice- Hall, 1996. Διαφάνεια 7, 8, 9, 10, 11, 17: R.W. Ramirez: The FFT: Fundamentals and Concepts, Tektronix, 1975. Διαφάνεια 12, 18: V. Oppenheim, A. S. Willsky, S.Hamid Nawab: "Σήματα και Συστήματα", 2η έκδοση, Εκδόσεις Φούντας, 2012. 38

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Πατρών, Αθανάσιος Σκόδρας. «Σήματα και Συστήματα ΙΙ, Μετασχηματισμός Fourier Διακριτού Χρόνου (DTFT)». Έκδοση: 1.0. Πάτρα 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:https://eclass.upatras.gr/modules/course_metadata/ opencourses.php 39