68
Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.1 Transformata Fourier Continua (TFC) TFC este instrumentul care face trecerea reprezentarii semnalelor din domeniul timp in domeniul frecventa si invers. Domeniul timp Domeniul frecventa ) ( t h ) ( f H TFC TFC -1 )) ( ( ) ( t h TFC f H )) ( ( ) ( 1 f H TFC t h dt e t h f H ft j 2 ) ( ) ( df e f H t h ft j 2 ) ( ) ( 2 0 0 ) ( ) ( t h t p 2 ) ( ) ( k k f H f P Puterea semnalului la momentul t 0 Puterea semnalului la frecventa f k dt t h E 2 ) ( Energia semnalului in domeniul timp df f H E 2 ) ( Energia semnalului in domeniul frecventa

Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

  • Upload
    vukien

  • View
    284

  • Download
    9

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.1

Transformata Fourier Continua (TFC) TFC este instrumentul care face trecerea reprezentarii semnalelor din

domeniul timp in domeniul frecventa si invers.

Domeniul timp Domeniul frecventa

)(th )( fHTFC

TFC-1

))(()( thTFCfH ))(()( 1 fHTFCth

dtethfH ftj 2)()(

dfefHth ftj 2)()(

2

00 )()( thtp 2

)()( kk fHfP

Puterea semnalului la momentul t0 Puterea semnalului la frecventa fk

dtthE

2

)(

Energia semnalului in domeniul timp

dffHE

2

)(

Energia semnalului in domeniul frecventa

Page 2: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.2

Transformata Fourier Continua (TFC) Reprezentarea semnalelor in domeniile timp si frecventa

Domeniul timp Domeniul frecventa

)( fHTFC

TFC-1 )(th

Daca h(t) este un semnal continuu aperiodic, H(f) este o functie continua.

h(t)

t

b

f

Re(f)

Im(f)

H(f)

Figura 3.1

Page 3: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.3

Transformata Fourier Continua (TFC) Reprezentarea semnalelor in domeniile timp si frecventa

Domeniul timp Domeniul frecventa

)( fHTFC

TFC-1

|H(f)| poate fi amplitudinea sau valoarea efectiva a semnalului la frecventa fk

Figura 3.2

)(th

h(t)

t

T

|H(f)|

f

f1 2f1 3f1 4f1 5f1 -f1 -2f1

-3f1 -4f1

0

Daca h(t) este un semnal continuu periodic, H(f) este o functie discreta care

se reprezinta prin spectrul de frecvente |H(f)| sau spectrul de putere |H(f)|2

Prin aplicarea TFC pe o singura perioada, se obtine dezvoltarea in serie

Fourier a semnalului.

Page 4: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.4

Transformata Fourier Continua (TFC)

H(f) este o functie complexa.

))(Im())(Re()( fHjfHfH

)Re(

)Im()(

)(Im)(Re)(

)()(

22

)(

f

farctgf

fffH

efHfH fj

Page 5: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.5

Transformata Fourier Continua (TFC) Exemplu

00

0)(

tpentru

tpentrubeth

at

fja

be

fja

b

dtebdtebefHthTFC

tfja

tfjaftjat

2|

2

)())((

0)2(

0 0

)2(2

h(t)

t

b

Timp Frecventa

Figura 3.3

Page 6: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.6

Transformata Fourier Continua (TFC) Exemplu

jfa

fb

fa

abfH

2222 )2(

2

)2()(

a

fj

efa

bfH

2arctan

22 )2()(

Re(f)

Im(f)

|H(f)|

θ(f) f

f

f

Figura 3.4

Page 7: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.7

Transformata Fourier Continua (TFC)

0

21

2)())(( atfj bedfe

fja

bthfHTFC

Timp Frecventa

Page 8: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.8

TFC a unor functii uzuale

0

00

0)(

Ttdaca

TtTdacaAtw

1. Fereastra dreptunghiulara simetrica

T0 -T0

A

w(t)

t

f

W(f) 2AT0

02

1

T 02

2

T

02

3

T

02

4

T02

1

T

02

2

T

02

3

T

)2(sin22

)2sin(2)( 00

0

00 fTcAT

fT

fTATfW

Figura 3.5

Figura 3.6

Page 9: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.9

TFC a unor functii uzuale

restin

TtdacaAtw

0

20)(

0

2. Fereastra dreptunghiulara nesimetrica

2T0 0

A

w(t)

t

02

0

00

2

)2sin(2)(

fTje

fT

fTATfW

0

0

00

2)(

2

)2sin(2)(

fTf

fT

fTATfW

f

|W(f)|

2AT0

02

1

T 02

2

T 02

3

T 02

4

T02

1

T

02

2

T

02

3

T

|W(f)| 2AT0

Figura 3.7

Figura 3.8

Page 10: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.10

TFC a unor functii uzuale

restin

tdacaAtAth

0

0)()(

3. Impuls Dirac

0

A

h(t)

t

AAedtetAfH ftj

02)()(

0

A

H(f)

f

Figura 3.9

Page 11: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.11

TFC a unor functii uzuale

Ath )(

4. Semnal constant

0

A

H(f)

f

)()( 22 fAdteAdtAefH ftjftj

0

A

h(t)

t

Rt

Figura 3.10

Page 12: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.12

TFC a unor functii uzuale

)2cos()( 0tfAth

5. Semnale periodice (cosinus)

0

H(f)

A

)(2

)(2

)( 00 ffA

ffA

fH

h(t)

t

2

A

2

A

f

-f0 f0

)(2

0ffA

)(2

0ffA

Figura 3.11

Page 13: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.13

TFC a unor functii uzuale

)2sin()( 0tfAth

6. Semnale periodice (sinus)

0

Im(H(f))

A

)(

2)(

2)( 00 ff

Aff

AjfH

h(t)

t

2

A

2

A

f

-f0

f0

)(2

0ffA

)(2

0ffA

Figura 3.12

Page 14: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.14

TFC a unor functii uzuale 7. Semnal pieptene

kk

kfffT

kf

TfP 00

00

1)(

k

kTttp )()( 0 kZ

t

1

p(t)

1 1 1 1 1 1 1

0 T0

2T0

3T0 -T0

-2T0

-3T0

t

P(f)

1/T0

0

1/T0 1/T0 1/T0

0

1

T 0

2

T 0

3

T0

1

T

0

2

T

0

3

T

0f 02 f 03 f0fFigura 3.13

Page 15: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.15

TFC a unor functii uzuale 8. Semnal periodic limitat in timp (in fereastra)

)]()([)( 002 ffQffQTAfH

A

h(t)

t

2T

restin

TtTdacatfAth

0

)2cos()(

0

T -T

fT

fTfQ

2

)2sin()(

f

H(f)

A2T A2T

f0 -f0

Figura 3.14

Page 16: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.16

Proprietatile TFC

1. Liniaritatea

Daca

TFC

TFC

Atunci TFC

Exemplu: adunarea unei componente continui la un semnal sinusoidal

)(tx )( fX

)(ty )( fY

)()( tbytax )()( fbYfaX

ktx )( )()( fkfX TFC

tfAty 02cos)( )(2

)(2

)( 00 ffA

ffA

fy TFC

TFC

A h(t)

t k

-f0 f0 0

H(f)

2

A

2

A

f

kTFC

tfAkth 02cos)( )(2

)(2

)()( 00 ffA

ffA

fkfH

Figura 3.15

Page 17: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.17

Proprietatile TFC

2. Simetria

Daca TFC

Atunci

Exemplu: TFC a unei functii sinc

)(th )( fH

TFC )(tH

T0 -T0

A

h(t)

t

)( fh

f

H(f)

2AT0

t

H(t)

2AT0

T0 -T0

A

h(-f) = h(f)

f

Figura 3.16

Page 18: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.18

Proprietatile TFC

3. Scalarea in timp

Daca

TFC Atunci

Expandarea scarii in timp corespunde comprimarii scarii in frecventa.

)(kth

k

fH

k

1

TFC )(th )( fH

Page 19: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.19

Proprietatile TFC

3. Scalarea in timp (exemplu)

T0 -T0

A

h(t)

t f

H(f)

2AT0

02

1

T

2T0 -2T0

A

h(t)

t

H(f)

4AT0

04

1

T

3T0 -3T0

A

h(t)

t

H(f)

6AT0

06

1

T

f

f

TFC

TFC

TFC

Figura 3.17.c

Figura 3.17.a

Figura 3.17.b

Page 20: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.20

Proprietatile TFC

4. Scalarea in frecventa

Daca

TFC Atunci

k

th

k

1 kfH

TFC )(th )( fH

Page 21: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.21

Proprietatile TFC

5. Deplasarea in timp

Daca

TFC Atunci )( 0tth 02 tfj

efH

TFC )(th )( fH

T0 -T0

A

w(t)

t

)2(sin22

)2sin(2)( 00

0

00 fTcAT

fT

fTATfW

2T0 0

A

w(t-T0)

t

02

0

00

2

)2sin(2)(

fTje

fT

fTATfW

Figura 3.18

Page 22: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.22

Proprietatile TFC

6. Deplasarea in frecventa

Daca

TFC Atunci tfj

eth 02)(

0ffH

TFC )(th )( fH

Page 23: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.23

Proprietatile TFC

7. Formula inversa alternata

Daca

Atunci

*

2* )()(

dfefHth ftj

TFC )(th )( fH

* = conjugata complexa

dtethfH ftj 2)()(

Page 24: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.24

Proprietatile TFC

8. TFC a semnalelor pare

Daca

Atunci

TFC )(th )( fH

dtftthfH )2cos()()(

)(th functie para )()( thth

H(f) functie pur reala si para

Exemplu: TFC a semnalului cosinusoidal

0

H(f) A

h(t)

t 2

A

2

A

f

-f0 f0

)(2

)(2

)( 00 ffA

ffA

fH

Figura 3.19

Page 25: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.25

Proprietatile TFC

9. TFC a semnalelor impare

Daca

Atunci

TFC )(th )( fH

dtftthjfH )2sin()()(

)(th functie impara )()( thth

H(f) functie pur imaginara si impara

Exemplu: TFC a semnalului sinusoidal

A

h(t)

t

)(

2)(

2)( 00 ff

Aff

AjfH

0

Im(H(f))

2

A

2

A

f

-f0

f0

Figura 3.20

Page 26: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.26

Proprietatile TFC

10. Teorema convolutiei in timp

Daca

Atunci

TFC )(tx )( fX

Convolutiei in domeniul timp ii corespunde produsul in domeniul frecventa

TFC )(th )( fH

)(*)()( thtxty )()()( fHfXfY TFC

Page 27: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.27

Proprietatile TFC

T2

1

10. Teorema convolutiei in timp

Exemplu: TFC a convolutiei dintre o functie pieptene si o functie oarecare

t

1

p(t)

1

0

y(t) = x(t)p(t)

T0 2T0 -2T0 -T0 0

x(t)

-T T

A

* = t t

1 1 1

T0 2T0 -2T0 -T0

A A A A A

f

X(f)

T2

2

T2

1

T2

2

2AT

f

Y(f) = X(f)P(f)

f

P(f)

0

1

T0

1

T

0

2

T0

2

T

0

1

Tx 0

2

T

AT

Figura 3.21

Figura 3.22

Page 28: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.28

Proprietatile TFC

11. Teorema convolutiei in frecventa

Daca

Atunci

TFC )(tx )( fX

Convolutiei in domeniul frecventa ii corespunde produsul in domeniul timp

TFC )(th )( fH

)()()( thtxty )(*)()( fHfXfY TFC

Page 29: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.29

Proprietatile TFC

11. Teorema convolutiei in frecventa

Exemplul 1: TFC a unui semnal esantionat.Explicarea erorii de alias utilizand teorema convolutiei in frecventa.

t

1

p(t)

0

x(t)

-T T

x = t

1 1

T0 2T0 -2T0 -T0

f

Y(f) = X(f)P(f) P(f)

1 1 1 1 1 1 1 1

x(t)p(t)

-T

t

T T0 -T0

X(f)

f f

0 fmax -fmax

0

1

T

0

1

T

0

2

T0

1

T

0

2

T

0

1

T 0

1

T

0f02 f 0f 02 f

0f 02 f20ffNq

maxf

20

max

ff

Figura 3.23

Figura 3.24

Page 30: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.30

Proprietatile TFC

11. Teorema convolutiei in frecventa

t

1

p(t)

0

x(t)

-T T

x = t

T0 2T0 -2T0 -T0

f

Y(f) = X(f)P(f) P(f)

1 1 1 1

x(t)p(t)

-T

t

T T0 -T0

X(f)

f f

0 fmax -fmax

0

1

T

0

1

T

0

2

T0

1

T

0

2

T

0

1

T 0

1

T

0f02 f 0f 02 f

0f 02 f20ffNq

maxf

20

max

ff

1 1 1 1

Exemplul 1: TFC a unui semnal esantionat.Explicarea erorii de alias utilizand teorema convolutiei in frecventa.

Figura 3.25

Figura 3.26

Page 31: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.31

Proprietatile TFC 11. Teorema convolutiei in frecventa

x =

Exemplul 2: TFC a unui semnal trunchiat in timp prin inmultirea cu o fereastra dreptunghiulara

A

h(t)

t

w(t)

t

1

h(t)w(t)

t

T -T T -T

0

H(f)

2

A

2

A

f

-f0 f0

f

W(f)

2T

f

H(f)*W(f)

AT AT

f0

=

-f0 0 0

Figura 3.27

Figura 3.28

Page 32: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.32

Proprietatile TFC

12. Teorema lui Parseval

Daca

Atunci

TFC )(tx )( fX

La trecerea din domeniul timp in domeniul frecventa,

energia semnalului se conserva

dffXdttx22

)()(

Page 33: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.33

Legatura dintre Transformata Fourier si seriile Fourier

1

0

1

00 )2sin()2cos()(k

k

k

k tkfbtkfaats

Orice semnal periodic s(t) de frecventa f0 poate fi descompus in serie

Fourier dupa cum urmeaza:

0

00

0 )(1

T

dttsT

a dttkftsT

a

T

k 0

0

0

0

)2cos()(2

dttkftsT

b

T

k 0

0

0

0

)2sin()(2

s(t)

t

T0

ak, bk

f

3f1 4f1 5f1 0 f1 2f1 6f1 Figura 3.29

Page 34: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.34

Legatura dintre Transformata Fourier si seriile Fourier

1

00 )2cos()(k

kk tkfAAts

sau

00 aA Componenta continua (valoarea medie) a semnalului

kkk baA 22 Amplitudinea componentei spectrale de ordin k

k

kk

a

barctg Faza componentei spectrale de ordin k

s(t)

t

T0

Ak

f

3f1 4f1 5f1 0 f1 2f1 6f1 Figura 3.30

Page 35: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.35

Legatura dintre Transformata Fourier si seriile Fourier

k

tkfjkects 02

)(

sau

forma complexa a descompunerii in serie Fourier:

0

0

0

2

0

)(1

T

tkfjk dtets

Tc

unde ck sunt coeficientii Fourier complecsi ai dezvoltarii, dati de relatia:

Dar TFC a semnalului s(t) pentru o perioada T0 este:

0

0

2)()(

T

ftjpp dtetsfS )(

10

0

kfST

c pk

sp(t)

t Figura 3.31

Page 36: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.36

Legatura dintre Transformata Fourier si seriile Fourier

Concluzii

1. Daca semnalul este periodic, spectrul sau este discret.

2. Valorile componentelor spectrale sunt valorile TFC ale lui s(t) pe o

perioada (sp(t)) , calculate in punctele kf0 si ponderate cu 1/T0.

t

s(t) p(t)

sp(t)

t t

0 0T

20T

20T

02T0T02T 0T 02T0T02T

1 1 1 1 1 =

k

pp kTttstptsts )(*)()(*)()( 0

kp

k

pp ckfST

kffT

fSfPfSfS

)(1

)(1

)()()()( 0

0

0

0

Figura 3.32

Page 37: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.37

Transformata Fourier Discreta (TFD) h(t)

t

H(f)

f

t

1

p(t)

0 T0 2T0

-T0

1 1 1 1 1 1 1 1

P(f)

f

0 0

2

T

0

1

T

h(t)p(t)

t

1 1 1 1 1 1 1 1

0

1

T0

1

T

0

2

T

0

1

T

H(f)*P(f)

f

0 0

2

T0

1

T0

1

T

0

2

T

T0

a)

b)

c)

Figura 3.33

Page 38: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.38

Transformata Fourier Discreta (TFD) w(t)

t

H(f)*P(f)*W(f)

f

0 0

1

T02

1

T02

1

T

0

1

T

2

T

2

T

1

f

W(f)

2AT0

02

1

T 02

2

T

02

3

T

02

4

T02

1

T

02

2

T

02

3

T

W(f)

f

T

1

T

P1(f)

f

0

T

2

T

1

T

1

T

2

1

e)

d)

1

p1(t)

t

T

T

f)

-T

h(t)p(t)w(t)

t

T=NT0

N esantioane

Figura 3.33

Page 39: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.39

Transformata Fourier Discreta (TFD)

p1(t)

t

H(f)*P(f)*W(f)

f

0 0

1

T02

1

T02

1

T

0

1

T

T

h(t)p(t)w(t)

t

T=NT0

T

g)

f)

e)

h(t)p(t)w(t)] p1(t)

t

2

TT

2

TT

N esantioane

[H(f)*P(f)*W(f)]P1(f)

f

0

P1(f)

f

0 T

1

11

N esantioane N esantioane

0

-T

Figura 3.33

Page 40: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.40

Transformata Fourier Discreta (TFD) Trecerea de la domeniul continuu la domeniul discret

)(th )(kh

Continuu Discret

)( fH )(nH

t 0kT

f0NT

n

T

n

t 10 Nk

1

0

N

Page 41: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.41

Transformata Fourier Discreta (TFD) TFD este instrumentul care face trecerea reprezentarii semnalelor din

domeniul timpului discret in domeniul frecventelor discrete si invers.

Domeniul timp Domeniul frecventa

)(kh )(nHTFD

TFD-1

))(()( khTFDnH ))(()( 1 nHTFDkh

dtethfH ftj 2)()(

dfefHth ftj 2)()(TFC

1

0

2

)()(N

k

N

nkj

ekhnH

1

0

2

)(1

)(N

n

N

nkj

enHN

kh TFD

TFD-1

Page 42: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.42

Transformata Fourier Discreta (TFD)

Δt=T 0

(t)

h(n)

n

T = NT0

N eşantioane

Δf

(f)

|H(n)|

n

NΔf

N eşantioane

f + f _

Rezolutia in timp

Rezolutia in frecventa

)1()(...;)1()1(;)1()0( kNHkHNHHNHH

0Tt

N

f

NTTf 0

0

11

)1()();2()1();1()0( kNkNN

Figura 3.34

Page 43: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.43

Transformata Fourier Discreta (TFD)

)(kh )(nHTFD

TFD-1

2

2

2

)()()(*)(

N

nH

N

nHnHnSP

Spectrul de putere

Δf

SP(n)

n

Figura 3.35

Page 44: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.44

Transformata Fourier Discreta (TFD)

Exercitii

1. Sa se calculeze TFD a semnalului periodic :

2. Sa se calculeze TFD a semnalului periodic :

restin

mnpentruns

0

41)( Zm

restin

mnpentruns

0

141)( Zm

Page 45: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.45

Transformata Fourier Discreta (TFD)

Exercitii

3. Sa se calculeze TFD a secventei:

s(n) = {1, 0, 1, 0, 1, 0}

4. a) Sa se calculeze secventa obtinuta prin esantionarea semnalului

tts 200cos2)(

cu frecventa f0 = 600 Hz, pe parcursul unei perioade.

b) Sa se calculeze secventa S(n) = TFD (s(n)) si sa se reprezinte grafic spectrul

de amplitudine al semnalului.

c) Sa se verifice ca s(n) = TFD-1[S(n)]

d) Aceeasi problema pentru semnalul:

tts 200sin2)(

Page 46: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.46

Transformata Fourier Discreta (TFD)

Concluzii

1. Esantionarea in domeniul timp cu perioada T0 conduce la periodizare in

domeniul frecventa cu perioada 1/T0 .

2. Esantionarea in domeniul frecventa cu perioada 1/T conduce la periodizare in

domeniul timp cu perioada T, unde T este lungimea ferestrei de trunchiere.

t

02

1

TTT

f

0 0T

02

1

T T

1

TN

T

NTT

11

0

0

N

N

Figura 3.36

Page 47: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.47

Transformata Fourier Discreta (TFD)

Concluzii

3. La N esantioane in domeniul timp corespund N esantioane in domeniul

frecventa.

4. Daca in procesul de esantionare nu este indeplinita teorema lui Shannon,

spectrele perioadelor in domeniul frecventa se suprapun, rezultand erori de

“alias”.

5. TFD a unui semnal este intotdeauna o functie complexa.

6. Primelor N/2 esantioane din spectru le corespunde domeniul frecventelor

pozitive, care este spectrul frecventelor reale.

7. Spectrul de amplitudine este simetric, iar cel al fazelor este antisimetric.

Page 48: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.48

Proprietatile TFD

1. Liniaritatea

Daca

TFD

TFD

Atunci TFD

)(kx )(nX

)(ky )(nY

)()( kbykax )()( nbYnaX

2. Simetria

Daca TFD

Atunci

)(kh )(nH

TFD )(

1kH

N)( nh

Page 49: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.49

Proprietatile TFD

3. Deplasarea in timp

Daca TFD

)(kh )(nH

TFD Atunci )( ikh N

nij

enH2

4. Deplasarea in frecventa

Daca TFD

)(kh )(nH

TFD Atunci

N

kij

ekh2

)( inH

Page 50: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.50

Proprietatile TFD

5. Formula inversa alternata

Daca TFD

)(kh )(nH

Atunci

*1

0

2*1

)(

N

n

N

nij

enHN

kh

6. TFD a semnalelor pare

Daca TFD

)(kh )(nH

Atunci

1

0

2cos)()(

N

k N

nkkhnH

si )()( khkh

H(n) para si pur reala

Page 51: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.51

Proprietatile TFD

7. TFD a semnalelor impare

Daca TFD

)(kh )(nH

Atunci

1

0

2sin)()(

N

k N

nkkhjnH

si )()( khkh

H(n) impara si pur imaginara

8. Teorema convolutiei in timp

Convolutiei in domeniul timp ii corespunde produsul in domeniul frecventa

Daca

TFD

TFD

Atunci TFD

)(kx )(nX

)(ky )(nY

)(*)( kykx )()( nYnX

Page 52: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.52

Proprietatile TFD

9. Teorema convolutiei in frecventa

Convolutiei in domeniul timp ii corespunde produsul in domeniul frecventa

Daca

TFD

TFD

Atunci TFD

)(kx )(nX

)(ky )(nY

)()( kykx )(*)(1

nYnXN

10. Teorema lui Parseval

Daca TFD

)(kx )(nX

Atunci

1

0

21

0

2 )(1

)(N

n

N

k

nXN

kx

Page 53: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.53

Eroarea de “leakage”

Corect

T = 2Ts

h(n)

n

|H(n)|

n

h’(n)

n

T =1,5Ts

h(n)

n

h’(n)

n

|H(n)|

n

TFD

Leakage

T = mTs

T mTs

TFD-1

h’(n) = h(n)

h’(n) h(n) Figura 3.37

Page 54: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.54

Eroarea de “leakage” - exemple

h(n)

n

h’(n)

n

h’(n)

n

h’(n)

n

h(n)

n

h(n)

n

Figura 3.38

c)

b)

a)

fereastra de trunchiere discontinuitati

Page 55: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.55

Posibilitati de reducere a erorii de “leakage”

1. Achizitia intregului semnal (de la - la + )

2. Achizitia unui numar intreg de perioade

a) achizitie sincrona utilizand un multiplicator de frecventa

b) prelucrare off-line

3. Utilizarea ferestrelor de ponderare

Page 56: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.56

Utilizarea ferestrelor de ponderare pentru reducerea

erorii de “leakage”

Fereastra de ponderare – o functie cu care se inmulteste semnalul de

analizat cu scopul reducerii discontinuitatilor la reconstruirea semnalului

din perioadele sale.

h(n)

n

w(n)

h(n)w(n)

n

n

X =

Figura 3.39

Page 57: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.57

Tipuri de ferestre de ponderare

1,.....1,0 Nn

restin

Nnpentrunw

0

101)(

Aplicatii: Pentru analiza semnalelor tranzitorii de durata mai mica

decat lungimea ferestrei.

Fereastra rectangulara

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80 100n

am

pli

tud

ine

Figura 3.40

Page 58: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.58

Tipuri de ferestre de ponderare

N

nnw 2cos5,05,0)(

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80 100n

am

pli

tud

ine

Aplicatii: Pentru analiza semnalelor tranzitorii de durata mai mare

decat lungimea ferestrei, in aplicatii de uz general.

1,.....1,0 Nn

Fereastra Hann

(Hanning) Figura 3.41

Page 59: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.59

Tipuri de ferestre de ponderare

Fereastra

Hamming

Aplicatii: Asemanator cu Hanning, insa fereastra are pe capete

valori nenule

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80 100n

am

pli

tud

ine

1,.....1,0 Nn

N

nnw 2cos46,054,0)(

Figura 3.42

Page 60: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.60

Tipuri de ferestre de ponderare

fN

n

enwln

1)(

Fereastra

exponentiala

Aplicatii: Pentru analiza semnalelor tranzitorii a caror durata este

mai lunga decat lungimea ferestrei. Forma semnalului

trebuie sa fie tot exponentiala.

1,.....1,0 Nn

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80 100n

am

pli

tud

ine

f = valoarea finala

Figura 3.43

Page 61: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.61

Tipuri de ferestre de ponderare

N

n

N

nnw 4cos198,02cos52,0281,0)(

Fereastra

“flat-top”

Aplicatii: Pentru analiza semnalelor care prezinta componente

singulare in domeniul frecventei. Are cea mai buna precizie

in privinta amplitudinii.

1,.....1,0 Nn

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80 100n

am

pli

tud

ine

Figura 3.44

Page 62: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.62

Tipuri de ferestre de ponderare

N

n

N

nnw 4cos08,02cos5,042,0)(

Fereastra

Blackman

Aplicatii: Pentru detectarea frecventelor indepartate si de amplitudini

diferite.

1,.....1,0 Nn

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80 100n

am

pli

tud

ine

Figura 3.45

Page 63: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.63

Tipuri de ferestre de ponderare

N

na

I

aInw 21,

)(

1)(

0

20

Fereastra

Kaiser - Bessel

Aplicatii: Pentru detectarea a doua componente dintr-un semnal de

frecvente foarte apropiate, dar cu amplitudini foarte diferite.

1,.....1,0 Nn

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80 100n

am

pli

tud

ine

= 10

= 1 = 0,2

I0 = functia Bessel de prima speta

Figura 3.46

Page 64: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.64

Tipuri de ferestre de ponderare

N

Nnnw

21)(

Fereastra

triunghiulara

(Barlett)

1,.....1,0 Nn

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80 100

n

am

pli

tud

ine

Figura 3.47

Page 65: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.65

Tipuri de ferestre de ponderare

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80 100

n

am

pli

tud

ine

Kaiser-Bessel (β=1)

rectangulara

Barlett

Flat top

Hamming Blackman

Hanning

Figura 3.48

Page 66: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.66

Alegerea tipului de fereastra

Aplicatia Tip fereastra

Semnale a caror durata este mai mica decat lungimea

ferestrei

Rectangulara

Semnale a caror durata este mai mare decat lungimea

ferestrei

Exponentiala, Hanning

Aplicatii de ordin general Hanning

Separarea a doua tonuri de frecvente foarte apropiate dar

diferite ca amplitudine

Kaiser-Bessel

Separarea a doua tonuri de frecvente foarte apropiate si

amplitudini comparabile

Rectangulara

Masurarea cu precizie a amplitudinii unei frecvente singulare Flat top

Forme de unda sinusoidale si combinatii ale acestora Hanning

Semnale tranzitorii exponentiale Exponentiala

Forme de unda sinusoidale la care masurarea amplitudinii

trebuie facuta cu precizie

Flat top

Page 67: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.67

Exemple de aplicare a ferestrelor

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

f = 40 Hz; A = 20

+

f = 50 Hz; A = 100

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25Fereastra rectangulara

Figura 3.49

Figura 3.50

Page 68: Transformata Fourier Continua (TFC) - iota.ee.tuiasi.roiota.ee.tuiasi.ro/~tns/Domeniul frecventa.pdf · Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa Titular: Prof.dr.ing

Prelucrarea numerica a semnalelor Domeniul frecventa

Titular: Prof.dr.ing. Cristian Foşalău 3.68

Exemple de aplicare a ferestrelor

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25

Fereastra Hann

Fereastra Hamming

Fereastra Barlett

Figura 3.51

Figura 3.52

Figura 3.53