Discussione:
Serie di Fourier
(troppo vecchio per rispondere)
Marco
2005-03-02 11:55:11 UTC
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Sarò breve.
A cosa serve conoscere lo sviluppo in serie di Fourier di un generico
segnale g(t)?

Quali informazioni in piu ottengo, scoprendo lo sviluppo in serie di un
generico segnale g(t), rispetto alle informazioni che gia sapevo prima dello
sviluppo?
Padda®
2005-03-02 13:20:02 UTC
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Post by Marco
Sarò breve.
A cosa serve conoscere lo sviluppo in serie di Fourier di un generico
segnale g(t)?
A riconoscere le diverse componenti spettrali del segnale.
Post by Marco
Quali informazioni in piu ottengo, scoprendo lo sviluppo in serie di un
generico segnale g(t), rispetto alle informazioni che gia sapevo prima
dello sviluppo?
Il segnale g(t) ti dà delle informazioni nel tempo, lo sviluppo in serie di
fourier e ancor di più la trasformata ti danno informazioni riguardanti le
frequenze e quindi i diversi spettri che compongono un segnale. Le nozioni
sulle frequenze sono fondamentali perchè non solo permettono di fare
considerazioni riguardo alla progettazione di filtri e di sistemi di
trasmissione, ma in molti casi semplificano notevolmente l'analisi ed i
conti sui segnali.
Inoltre, conoscere le componenti spettrali permette di analizzare l'impatto
del rumore sui segnali, il loro andamento in particolari condizioni, le
previsioni sui sistemi lineari, gli effetti di attenuazione, ecc ecc. E non
è cosa da poco conto: analizzando un segnale solo nel dominio del tempo, non
saremmo in grado (perlomeno non così facilmente) di fare considerazioni
sulle interazioni e le interferenze tra i diversi segnali e sull'impatto che
le non-linearità o i rumori esterni possono avere su questi.

Padda
Marco
2005-03-02 19:03:11 UTC
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Post by Padda®
Post by Marco
Sarò breve.
A cosa serve conoscere lo sviluppo in serie di Fourier di un generico
segnale g(t)?
A riconoscere le diverse componenti spettrali del segnale.
Post by Marco
Quali informazioni in piu ottengo, scoprendo lo sviluppo in serie di un
generico segnale g(t), rispetto alle informazioni che gia sapevo prima
dello sviluppo?
Il segnale g(t) ti dà delle informazioni nel tempo, lo sviluppo in serie
di fourier e ancor di più la trasformata ti danno informazioni riguardanti
le frequenze e quindi i diversi spettri che compongono un segnale. Le
nozioni sulle frequenze sono fondamentali perchè non solo permettono di
fare considerazioni riguardo alla progettazione di filtri e di sistemi di
trasmissione, ma in molti casi semplificano notevolmente l'analisi ed i
conti sui segnali.
Inoltre, conoscere le componenti spettrali permette di analizzare
l'impatto del rumore sui segnali, il loro andamento in particolari
condizioni, le previsioni sui sistemi lineari, gli effetti di
attenuazione, ecc ecc. E non è cosa da poco conto: analizzando un segnale
solo nel dominio del tempo, non saremmo in grado (perlomeno non così
facilmente) di fare considerazioni sulle interazioni e le interferenze tra
i diversi segnali e sull'impatto che le non-linearità o i rumori esterni
possono avere su questi.
Padda
Che differenza c'è tra lo sviuluppo in serie e la trasformata.
Provo a formulare un ipotesi...dimmi se penso bene.
Lo sviluppo in serie si fa per un segnale periodico, e sommando tutti i
termini (infiniti), si ricostruisce il segnale stesso perfettamente.
Già qui mi sembra un controsenso, poichè la sommatoria di infiniti termini a
mio avviso dovrebbe essere un integrale.
Comunque....la trasformata sempre secondo me si fa per i segnali non
periodici, e anche qui nasce l'incongruenza del fatto che essendo il segnale
non periodico, non vedo motivo di fare l'integrale. Secondo me qui si doveva
fare la sommatoria delle armoniche che cadono nall'interno del periodo.

Non son o ANTIFourier.....ma semplicemente il mio cervello pensa al
contrario ndel suom e queste cose non le capisco.
Fortunatamente ho scelto l'indirizzo automazione a ingegneria elettronica,
ho solo 2 esami di teoria dei segnali.
Marco Trapanese
2005-03-02 19:21:04 UTC
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Post by Marco
Che differenza c'è tra lo sviuluppo in serie e la trasformata.
La prima per segnali periodici la seconda per i non periodici (T -> oo)
Post by Marco
Provo a formulare un ipotesi...dimmi se penso bene.
Lo sviluppo in serie si fa per un segnale periodico, e sommando tutti i
termini (infiniti), si ricostruisce il segnale stesso perfettamente.
Già qui mi sembra un controsenso, poichè la sommatoria di infiniti termini a
mio avviso dovrebbe essere un integrale.
Comunque....la trasformata sempre secondo me si fa per i segnali non
periodici, e anche qui nasce l'incongruenza del fatto che essendo il segnale
non periodico, non vedo motivo di fare l'integrale. Secondo me qui si doveva
fare la sommatoria delle armoniche che cadono nall'interno del periodo.
Nel caso di segnali periodici si usa la serie di Fourier perchè lo
spettro del segnale è costituito da armoniche della frequenza
fondamentale. Per armonica s'intendono i multipli superiori di una
frequenza (es. 100 Hz, 2a armonica 200 Hz, 3a armonica 300 Hz ecc...).
Quindi hai uno spettro *a righe*, da cui la comodità di esprimerlo
tramite una sommatoria.

Aumentando il periodo diminuisce la frequenza fondamentale (f=1/T) e
quindi le righe dello spettro sono piú vicine tra loro. Se al limite il
periodo diventa infinito - segnale non periodico - avrai uno spettro
continuo, da cui la comodità dell'integrale. Questa è la trasformata di
Fourier.

Ciao,
Marco / iw2nzm
Marco
2005-03-02 19:39:00 UTC
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Hai scritto "
Per armonica s'intendono i multipli superiori di una frequenza (es. 100 Hz,
2a armonica 200 Hz, 3a armonica 300 Hz ecc...).
"

Mi viene da chiedermi come si determina tale frequenza.
Es:
g(t)= sen(2 pi f t)
Tale frequenza è forse "f"?

Se così fosse, allora a cosa serve fare lo sviluppo in serie per trovare le
armoniche. Esse sarebbero banalmente : f, 2f, 3f .......nf.....
Se così non fosse allora chiedo scusa.
In ogni caso ti ringrazio.
Quindi hai uno spettro *a righe*, da cui la comodità di esprimerlo tramite
una sommatoria.
Aumentando il periodo diminuisce la frequenza fondamentale (f=1/T) e
quindi le righe dello spettro sono piú vicine tra loro. Se al limite il
periodo diventa infinito - segnale non periodico - avrai uno spettro
continuo, da cui la comodità dell'integrale. Questa è la trasformata di
Fourier.
Ciao,
Marco / iw2nzm
Marco Trapanese
2005-03-02 19:59:53 UTC
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Post by Marco
Mi viene da chiedermi come si determina tale frequenza.
g(t)= sen(2 pi f t)
Tale frequenza è forse "f"?
Se così fosse, allora a cosa serve fare lo sviluppo in serie per trovare le
armoniche. Esse sarebbero banalmente : f, 2f, 3f .......nf.....
Se così non fosse allora chiedo scusa.
In ogni caso ti ringrazio.
certo che sono "banalmente" 2f, 3f ecc... ! :) il trucco sta nel fatto
che g(t)=sin(2pi*f*t) è una sinusoide, quindi lo spettro sarà una sola
riga a frequenza f (eventualmente considerando lo spettro bilatero anche
a -f). Se però hai un segnale piú complesso (nel senso di complicato)
avrai che la g(t) non è cosí elementare, in altre parole avrai piú
componenti (= sinusoidi o cosinusoidi) che la rappresentano e quindi le
corrispondenti righe nello spettro.

tieni conto che lo sviluppo in serie *non* serve a trovare le armoniche
(quelle si sa che sono n*f) ma *l'ampiezza* - e la fase - delle stesse.

spero di essere stato chiaro.

Marco / iw2nzm
cremisi
2005-03-03 01:12:46 UTC
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[cut]

Provo a formulare un ipotesi...dimmi se penso bene.
Post by Marco
Lo sviluppo in serie si fa per un segnale periodico, e sommando tutti i
termini (infiniti), si ricostruisce il segnale stesso perfettamente.
Già qui mi sembra un controsenso, poichè la sommatoria di infiniti termini a
mio avviso dovrebbe essere un integrale.
Ti confondi con la sommatoria di termini infinitesimi. Una sommatoria di
termini infiniti è una cosa normalissima, se fai le serie di Fourier ne
hai sicuramente già viste.
Post by Marco
Comunque....la trasformata sempre secondo me si fa per i segnali non
periodici, e anche qui nasce l'incongruenza del fatto che essendo il segnale
non periodico, non vedo motivo di fare l'integrale. Secondo me qui si doveva
fare la sommatoria delle armoniche che cadono nall'interno del periodo.
Puoi spiegare cosa intendi dire qua?? Quale periodo se il segnale non è
periodico.
Post by Marco
Non son o ANTIFourier.....ma semplicemente il mio cervello pensa al
contrario ndel suom e queste cose non le capisco.
Fortunatamente ho scelto l'indirizzo automazione a ingegneria elettronica,
ho solo 2 esami di teoria dei segnali.
Facci pace presto perchè la serie e la trasformata di fourier, insieme
agli altri metodi di rappresentazione, a elettronica si vedono sempre, a
qualsiasi indirizzo.
Cerca materiale in rete o in biblioteca e cerca degli esempi visivi (ad
esempio la ricostruzione di un onda quadra con tot armoniche, queste
cose classiche insomma), che aiutano a farti un'idea più palpabile del
concetto.
Lo Zio
2005-03-02 17:42:12 UTC
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Post by Marco
Sarò breve.
A cosa serve conoscere lo sviluppo in serie di Fourier di un generico
segnale g(t)?
Quali informazioni in piu ottengo, scoprendo lo sviluppo in serie di un
generico segnale g(t), rispetto alle informazioni che gia sapevo prima dello
sviluppo?
E' una forma diversa di esprimere il segnale grazie alla quale
evidenzi tutte le armoniche che lo compongono nel dominio della
frequenza. Inoltre potrebbe essere più comoda questa forma per il
calcolo della potenza piuttosto che per sapere come risulterà il
segnale dopo che questo è stato trattato tramite filtri, per esempio.
Chiaro?
Marco
2005-03-02 18:59:16 UTC
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Post by Lo Zio
Post by Marco
Sarò breve.
A cosa serve conoscere lo sviluppo in serie di Fourier di un generico
segnale g(t)?
Quali informazioni in piu ottengo, scoprendo lo sviluppo in serie di un
generico segnale g(t), rispetto alle informazioni che gia sapevo prima dello
sviluppo?
E' una forma diversa di esprimere il segnale grazie alla quale
evidenzi tutte le armoniche che lo compongono nel dominio della
frequenza. Inoltre potrebbe essere più comoda questa forma per il
calcolo della potenza piuttosto che per sapere come risulterà il
segnale dopo che questo è stato trattato tramite filtri, per esempio.
Chiaro?
Grazie, ma non è chiaro per me.
Purtroppo non ho ben chiaro il concetto di armonica.
Sto studiando teoria dei segnali, ma il significato di "armonica" mi è
ancora sconosciuto in parte.

Prendiamo ad esempio ilsegnale g(t)=cos(2 pi f t)
Se faccio un grafico in funzione del tempo, vedo una sinusoide.
Cio (forse perchè sono abituato dalle scuole superoiri a vedere le
sinusoidi) misembra normale, perchè, nel tempo, tale fiunzione ha un
andamento sinusoidale.
Se invece faccio il grafico delle frequenze, vedo 2 armoniche, per l'appunto
(e non credo sia una coincidenza) proprio nei 2 punti in cui la funzione
incontra l'asse x (considerando il centro del periodo della funzione
centrato nell'origine)
Perchè queste armoniche stanno proprio li. Cosa significa che stiano li, e
che cosa rappresentano?

Come ho detto prima, iul grafico in funzione del tempo rappresenta
l'andamento del coseno altrascorrere del tempo.
INvece il gragfico in funzione delle frequenze, cosa rapresenta?....dato che
le frequenze non trascotrrono continuamente e inesorabilmente come il tempo.

Un ultima cosa.
Quando fino ad adesso ho scritto "sen(t)", e ho disegnato il seno
dall'origine verso l'infinito, ho sempre sbagliato?
A come mi dicono adesso, dovevo disegnarlo da -90° a +90°.
Padda®
2005-03-02 20:16:11 UTC
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Post by Marco
Grazie, ma non è chiaro per me.
Purtroppo non ho ben chiaro il concetto di armonica.
Sto studiando teoria dei segnali, ma il significato di "armonica" mi è
ancora sconosciuto in parte.
I segnali periodici possono essere espressi come somma di oscillazioni
sinusoidali di ampiezza, frequenza e fase opportune; hanno una componente ad
una data frequenza fondamentale e poi una serie di termini a frequenze
multiple intere della fondamentale: i diversi termini multipli alle diverse
frequenze si indicano con armoniche.
Post by Marco
Prendiamo ad esempio ilsegnale g(t)=cos(2 pi f t)
Se faccio un grafico in funzione del tempo, vedo una sinusoide.
Cio (forse perchè sono abituato dalle scuole superoiri a vedere le
sinusoidi) misembra normale, perchè, nel tempo, tale fiunzione ha un
andamento sinusoidale.
Se invece faccio il grafico delle frequenze, vedo 2 armoniche, per
l'appunto (e non credo sia una coincidenza) proprio nei 2 punti in cui la
funzione incontra l'asse x (considerando il centro del periodo della
funzione centrato nell'origine)
Perchè queste armoniche stanno proprio li. Cosa significa che stiano li, e
che cosa rappresentano?
I grafici che disegni in frequenza (di ampiezza e di fase) rappresentano
l'ampiezza e la fase dei coefficienti di fourier che originano il segnale,
centrati alle frequenze corrispondenti.
Per capirci, tu calcoli i coefficienti della serie di fourier come
1/T*int( x(t)*e^-j*2pi*n*f0*t dt). Il risultato che trovi è un numero
complesso; di questo numero calcoli modulo e fase e rappresenti quindi il
valore con una riga verticale sui rispettivi grafici, centrandolo intorno
alla frequenza n*f0 dove f0 è la frequenza fondamentale e sul grafico
coincide con la frequenza zero (origine degli assi). Fai questo lavoro con
tutti i coefficienti di Fourier o almeno con quelli di interesse.
A questo punto, avere i grafici in frequenza ti permette di fare delle
considerazioni utili per esempio sulla somma dei segnali, sulle
interferenze, sul filtraggio, ecc, ecc, cose che nel tempo sarebbero
complicate da fare, e in alcunic asi impossibili.
Con la trasformata di Fourier la cosa è ancora più efficiente.
Post by Marco
Come ho detto prima, iul grafico in funzione del tempo rappresenta
l'andamento del coseno altrascorrere del tempo.
INvece il gragfico in funzione delle frequenze, cosa rapresenta?....dato
che le frequenze non trascotrrono continuamente e inesorabilmente come il
tempo.
Il grafico in funzione della frequenza, come già detto, rappresentano
"l'incidenza" o se vuoi "l'esistenza" di un segnale alle diverse frequenze.
Questa cosa ti permette di trovare delle relazioni tra i segnali, di
effettuare dei confronti.
Post by Marco
Un ultima cosa.
Quando fino ad adesso ho scritto "sen(t)", e ho disegnato il seno
dall'origine verso l'infinito, ho sempre sbagliato?
A come mi dicono adesso, dovevo disegnarlo da -90° a +90°.
Il seno è una funzione continua periodica di periodo 2pi che si estende
da -inf a +inf. Non ha dunque origine nello 0, ma continua anche nella parte
negativa dell'asse x. E' convenzionale disegnare il seno da 0 a 2pi in modo
da rappresentarne un solo periodo, però devi anche sapere come si sviluppa
per t negativi.Non è un errore disegnarlo a partire dello 0 a patto che tu
abbia ben presente che il seno esiste anche dall'altra parte (ricordando che
è una funzione dispari intorno allo 0, cioè che sen(x)= - sen(-x)).
Stessa cosa dicasi per il coseno: per convenzione si disegna da 0 a 2pi
(come un seno anticipato di pi/2) per rappresentarne un solo periodo, però
esiste su tutte l'asse t ed è, in questo caso, una funzione pari
nell'intorno dello zero (cioè cos(x)=cos(-x) quindi simmetrico rispetto
all'origine).

Padda
Marco
2005-03-03 00:08:03 UTC
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Dunque...il quadro della situazione mi si sta piano piano schiarendo...
Ora è tardi....ma domani avrò sicuramente altri dubbi.
Ringrazio intanto tutti per la pazienza.
Tuttavia ho dei punti non ancora chiari, e che nemmen o la mia prof è
riuscita a chiarirmi.
Purtroppo sono un materialista, e mi risulta difficile pensare le cose senza
un impiego.
Non riesco ad immaginarmi un'impiego per la trasformata di Fourier nella
realtà fisica.

Prendiamo per esempio un filtro passa basso.
Gli metto in ingresso il segnale di uscita di un lettore cd.
Voglio che il filtro mi attenui le frequenze al di sopra di 20Khz.
Che senso puo avere conoscere la trasformata di Fourier del segnale
audio,ammesso che si possa conoscere in quanto se ho capito bene fino ad
ora, la cosa mi sembra alquanto complessa.
Padda®
2005-03-03 09:11:15 UTC
Permalink
Post by Marco
Dunque...il quadro della situazione mi si sta piano piano schiarendo...
Ora è tardi....ma domani avrò sicuramente altri dubbi.
Ringrazio intanto tutti per la pazienza.
Tuttavia ho dei punti non ancora chiari, e che nemmen o la mia prof è
riuscita a chiarirmi.
Purtroppo sono un materialista, e mi risulta difficile pensare le cose
senza un impiego.
Non riesco ad immaginarmi un'impiego per la trasformata di Fourier nella
realtà fisica.
L'impiego della trasformata di Fourier è quello di semplicare i conti e le
considerazioni sui segnali, tutto qui.
Gran parte della matematica appare per certi versi astrusa, ma quello che
apparentemente pare complicato è stato invece fatto per semplificare dei
conti che altrimenti richiederebbero difficoltà insormontabili o che per
altre vie non sarebbero possibili.
Post by Marco
Prendiamo per esempio un filtro passa basso.
Gli metto in ingresso il segnale di uscita di un lettore cd.
Voglio che il filtro mi attenui le frequenze al di sopra di 20Khz.
Che senso puo avere conoscere la trasformata di Fourier del segnale
audio,ammesso che si possa conoscere in quanto se ho capito bene fino ad
ora, la cosa mi sembra alquanto complessa.
Perchè se avessi il segnale nel dominio del tempo, come potresti
modellizzare il filtro e sapere quando quel segnale risulta attenuato?
Nel dominio del tempo dei filtri te ne fai ben poco: la stessa richiesta
("attenua frequenze al di sopra dei 20 kHz") implica il fatto che tu debba
conoscere la banda del segnale e che tu operi in frequenza. Altrimenti come
faresti?
Il dominio della frequenza nell'elettronica (e nei segnali!) è primario: nel
tempo si opera essenzialmente con segnali di tipo lineare; ma la
maggiorparte dei segnali non sono così!
Per quanto riguarda la trasformata di un generico segnale audio, questa si
può solo modellizzare perchè il segnale non è di tipo deterministico, ma
casuale. Devi quindi operare una serie di considerazioni di tipo
probabilistico sul segnale, di diversa natura, che ti permettono comunque di
conoscere i parametri fondamentali che spesso interessano (potenza, energia,
autocorrelazione, ecc).

Padda
Andrea
2005-03-02 18:59:28 UTC
Permalink
Post by Marco
Sarò breve.
A cosa serve conoscere lo sviluppo in serie di Fourier di un generico
segnale g(t)?
Quali informazioni in piu ottengo, scoprendo lo sviluppo in serie di un
generico segnale g(t), rispetto alle informazioni che gia sapevo prima
dello sviluppo?
A passare l'esame di analisi due (immagino)
--
Ciao,
Andrea.
Marco
2005-03-02 19:39:52 UTC
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Post by Andrea
Post by Marco
Sarò breve.
A cosa serve conoscere lo sviluppo in serie di Fourier di un generico
segnale g(t)?
Quali informazioni in piu ottengo, scoprendo lo sviluppo in serie di un
generico segnale g(t), rispetto alle informazioni che gia sapevo prima
dello sviluppo?
A passare l'esame di analisi due (immagino)
--
Ciao,
Andrea.
teoria dei segnali...:-)
Andrea
2005-03-03 14:44:55 UTC
Permalink
Post by Marco
Post by Andrea
Post by Marco
Sarò breve.
A cosa serve conoscere lo sviluppo in serie di Fourier di un generico
segnale g(t)?
Quali informazioni in piu ottengo, scoprendo lo sviluppo in serie di un
generico segnale g(t), rispetto alle informazioni che gia sapevo prima
dello sviluppo?
A passare l'esame di analisi due (immagino)
--
Ciao,
Andrea.
teoria dei segnali...:-)
Allora la cosa si fa seria. Fourier serve per un'analisi spettrale del
segnale, cioè conoscere la sue componenti frequenziali. In particolare
occorre sapere la max e la min frequenza in modo da ottenere la larghezza di
banda del segnale (B=fmax-fmin). Esempio vuoi trasmettere due segnali che
occupano due bande diverse ad un ricevitore (es rai uno e canale cinque su
un antenna). Come si fa a sintonizzare l'antenna su canale cinque (ad
esempio)? Bisogna filtrare i segnali fuori banda (rai uno e non solo anche
rumori esterni ad esempio quelli dovuti a conversazioni con cellulari o
dovuti a trasmissioni radio ecc.) e recuperare "solo" (un po' di rumore
passerà sempre e comunque) il segnale di canale cinque. Quindi occore
conoscere la banda occupata dal segnale di canale cinque. Ovviamente ad un
tecnico l'analisi spettrale servirà solo per capire cosa ci stà dietro (il
come funziona), mentre per un progettista essa è indispensabile.
--
Ciao,
Andrea.
Troy McLure
2005-03-03 14:57:07 UTC
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Devi ragionare in modo più generale: i coefficienti
della trasformata sono un po' come gli "ingredienti"
che ti servono per costruire quel dato segnale,
le coordinate nello spazio in cui ti stai muovendo
e in cui lo stai analizzando.

Non pensare all'informazione sul tempo quando ti
trovi nelle frequenze (se ci pensi bene sarebbe anche
ridondante...).

Il passare da un dominio all'altro è indenne (sotto
certe condizioni, vedi problemi alias ecc) e questo
ti consente decidere in quale dominio lavorare sul segnale:
il vantaggio è palese, prova a fare una stima dei tempi
che servirebbero ad un calcolatore per fare una
convoluzione (t) piuttosto che traf-moltiplicazione (f)-antitrasf.

Ci sono tante trasformate comunque,
andando avanti ne troverai di ibride (cioè che danno
informazioni sia nelle freq che nel tempo).
Marco
2005-03-05 01:09:06 UTC
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Post by Marco
Sarò breve.
A cosa serve conoscere lo sviluppo in serie di Fourier di un generico
segnale g(t)?
Quali informazioni in piu ottengo, scoprendo lo sviluppo in serie di un
generico segnale g(t), rispetto alle informazioni che gia sapevo prima
dello sviluppo?
Grazie veramente a tutti.
Sto studiando la materia su un libro,per conto mio oltre che seguendo gli
appunti del prof.
Piano pian o ci sto entrando dentro.
Grazie ancora a tutti.

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