Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
In tro du çã o ao s C irc ui to s E lé tr ic os S ér ie s e Tr an sf or m ad as de Fo ur ie r P ro f. R ob er to A lv es B ra ga Jr . P ro f. B ru no H en riq ue G ro en ne rB ar bo sa U FL A -D ep ar ta m en to de E ng en ha ria 1 /4 7 S ér ie s e Tr an sf or m ad as de Fo ur ie r H is tó ria Je an -B ap tis te Jo se ph Fo ur ie r( 17 68 –1 83 0) , fo iu m m at em át ic o e fís ic o fra nc ês co nh ec id o pr in ci pa lm en te pe la el ab or aç ão da s fa m os as S ér ie s de Fo ur ie r, cu jo im pa ct o no de se nv ol vi m en - to da m at em át ic a é ai nd a de gr an de im po rt ân ci a na s vá ria s ár ea s da en ge nh ar ia . A lé m di ss o, re al iz ou no tá ve is co nt rib ui çõ es no ca m po da eg ip to lo gi a e te ve um a vi da po lít ic a m ui to at iv a du ra nt e a re vo lu çã o fra nc es a, ao la do de N ap ol eã o B on ap ar te . 2 /4 7 S in ai s e S is te m as S in ai s: co nj un to de da do s ou in fo rm aç ão � S in al de te le fo ne ou te le vi sã o � R eg is tro de ve nd as de um a co rp or aç ão � Ín di ce B O V E S PA � Te ns ão ou co rr en te em um ci rc ui to � Te m pe ra tu ra de um a sa la � E le tro ca rd io gr am a, et c 3 /4 7 S in ai s e S is te m as S in ai s 4 /4 7 S in ai s e S is te m as S is te m as : en tid ad es qu e pr oc es sa m os si na is , m od ifi ca nd o- os ou ex tra in do in fo rm aç ão � Tr an sm is so re s � V ál vu la s � S is te m a au di tiv o � C irc ui to s el et rô ni co s, et c 5 /4 7 S in ai s e S is te m as S is te m as : 6 /4 7 S in ai s e S is te m as S is te m as : � P ar a ob te ra sa íd a de um si st em a no te m po di sc re to : ut ili za -s e a co nv ol uç ão : y[ n] = + ∞ ∑ k=−∞ x[ k ]h [n −k ], ou y[ n] = x[ n] ∗h [n ], em qu e h é a re sp os ta ao im pu ls o do si st em a. � E m La pl ac e vi m os qu e a co nv ol uç ão no te m po co nt ín uo é ig ua l a um a m ul tip lic aç ão em s: x( t) ∗h (t ) L ←→ X (s ) H (s ) 7 /4 7 S in ai s e S is te m as S is te m as : C on vo lu çã o te m po di sc re to 8 /4 7 S in ai s e S is te m as S is te m as : C on vo lu çã o te m po di sc re to 9 /4 7 S in ai s e S is te m as S is te m as : C on vo lu çã o te m po co nt ín uo � A co nv ol uç ão no te m po co nt ín uo é da da po r: y( t) = ∫ + ∞ −∞ x( τ) h( t− τ) dτ � E xe m pl o: co ns id er e x( t) = e− a t e h( t) = 1, po rt an to : y( t) = ∫ t 0 e− a τ dτ = −1 a e− a τ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣t 0= 1 a (1 −e −a t ) � E m La pl ac e: Y (s ) = 1 s + a 1 s = 1/ a s − 1/ a s + a L− 1 −−−→ 1 a (1 −e −a t ) 10 /4 7 S in ai s e S is te m as S is te m as : C on vo lu çã o te m po co nt ín uo 11 /4 7 S in ai s e S is te m as C la ss ifi ca çã o de S in ai s: � C on tín uo s e D is cr et os � A na ló gi co s e D ig ita is � Pe rió di co s e N ão -p er ió di co s x( t) = x( t+ T 0 ), pa ra to do t, se nd o T 0 um a co ns ta nt e po si tiv a � D et er m in ís tic os e A le at ór io s 12 /4 7 S in ai s e S is te m as C la ss ifi ca çã o de S is te m as : � C on tín uo s e D is cr et os � A na ló gi co s e D ig ita is � Li ne ar es e N ão -L in ea re s � C au sa is e N ão -C au sa is � E st áv ei s e In st áv ei s � Va ria nt es ou In va ria nt es no te m po 13 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r A ná lis e de Fo ur ie r � S in al co nt ín uo e pe rió di co : S ér ie de Fo ur ie r � S in al di sc re to e pe rió di co : S ér ie de Fo ur ie r D is cr et a � S in al co nt ín uo e nã o- pe rió di co : Tr an sf or m ad a de Fo ur ie r � S in al di sc re to e nã o- pe rió di co : Tr an sf or m ad a de Fo ur ie r D is cr et a 14 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � C on si de ra nd o qu e a on da to ta lé pe rió di ca (p er ío do T = 2π ), os pe río do s de ca da um a da s on da s co m po ne nt es é um a fra çã o de T ,o u se ja ,T i = T /n i em qu e n i é um nú m er o in te iro . O u em fre qu ên ci a, ω i = n i ω 15 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � C on si de re um si na lp er ió di co co m fre qu ên ci a fu nd am en ta l2 π , ex pr es so na se gu in te fo rm a: x( t) = + 3 ∑ k=−3 a k ej k 2π t , co m a 0 = 1, a 1 = a − 1 = 1 4 , a 2 = a − 2 = 1 2 , a 3 = a − 3 = 1 3 A ss im ,r ee sc re ve nd o a eq ua çã o an te rio r: x( t) = 1 + 1 4 (e j2 π t + e− j2 π t ) + 1 2 (e j4 π t + e− j4 π t ) + 1 3 (e j6 π t + e− j6 π t ) � Le m br an do da s re la çõ es de E ul er , co s θ = (e jθ + e− jθ ) 2 e se nθ = (e jθ −e −jθ ) j2 , x( t) = 1 + 1 2 co s 2π t+ co s 4π t+ 2 3 co s 6π t 16 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r 17 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � A s fu nç õe s qu e re pr od uz em ev en to s pe riódi co s no te m po po de m se rr ep re se nt ad as po ru m a so m at ór ia de se nó id es (c os se nó id es )p or m ei o da sé rie tr ig on om ét ric a de Fo ur ie r: x( t) = a 0 + ∞ ∑ n=1a n co s nω 0t + b n se n nω 0t se nd o ω 0 a fre qu ên ci a fu nd am en ta l, os co efi ci en te s a n e b n po de m se rc al cu la do s po r( T = 2π ): a 0 = 1 2π ∫ π −π x( t) dt , a n = 1 π ∫ π −π x( t) co s nω 0t dt , b n = 1 π ∫ π −π x( t) se n nω 0t dt � C on di çõ es de ex is tê nc ia : si na ll im ita do e co m nú m er o fin ito de m áx im os ,d e m ín im os e de de sc on tin ui da de s em um pe río do 18 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � Q ua nd o x( t) fo rr ea l, a sé rie tr ig on om ét ric a de Fo ur ie rp od e se r ex pr es sa em um a fo rm a co m pa ct a: x( t) = C 0 + ∞ ∑ n=1C n co s (n ω 0 t+ θ n ) em qu e C n e θ n sã o re la ci on ad os co m a n e b n po r: C 0 = a 0 , C n = √ a2 n + b 2 n , θ n = ta n− 1 ( −b n a n ) 19 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � E xe m pl o: O nd a qu ad ra da x( t) = { − k se −π < t < 0 k se 0 < t < π N es se ca so ,o pe río do é T 0 = 2π e ω 0 = 2π /T 0 = 1 a 0 = 1 2π ∫ π −π x( t) dt , a 0 = 1 2π [ ∫ 0 −π −k dt + ∫ π 0 k dt ] = 1 2π ⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣−k t∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣0 −π + k t∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣π 0⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ , a 0 = 1 2π [ 0 −k π + k π −0 ] = 0 20 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � E xe m pl o: O nd a qu ad ra da a n = 1 π ∫ π −π x( t) co s nt dt , a n = 1 π [ ∫ 0 −π −k co s nt dt + ∫ π 0 k co s nt dt ] = 1 π ⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣−k se n nt n ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣0 −π+ k se n nt n ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣π 0⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦= 0 b n = 1 π ∫ π −π x( t) se n nt dt , b n = 1 π [ ∫ 0 −π −k se n nt dt + ∫ π 0 k se n nt dt ] = 1 π ⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣kc os nt n ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣0 −π− k co s nt n ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣π 0⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦, b n = k n π [c os 0 −c os (− nπ ) −c os nπ + co s 0] = 2k nπ (1 −c os nπ ) co s nπ = −1 ,s e n fo rí m pa re co s nπ = 1, se n fo rp ar b 1 = 4k π , b 2 = 0, b 3 = 4k 3π , b 4 = 0, b 5 = 4k 5π , .. . 21 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � E xe m pl o: O nd a qu ad ra da x( t) = 4k π se n (1 t) + 0 se n (2 t) + 4k 3π se n (3 t) + 0 se n (4 t) + 4k 5π se n (5 t) + .. . 4 π se n (1 t) 4 3π se n (3 t) 22 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r N = 3 N = 5 N = 10 0 23 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � E xe m pl o: O nd a qu ad ra da (k = 1) x( t) = 4 π se n (1 t) + 0 se n (2 t) + 4 3π se n (3 t) + 0 se n (4 t) + 4 5π se n (5 t) + .. . � Fo rm a co m pa ct a: x( t) = C 0 + ∞ ∑ n=1 C n co s (n ω 0 t+ θ n ) em qu e C n e θ n sã o re la ci on ad os co m a n e b n po r: C 0 = a 0 = 0, C n = √ a2 n + b 2 n , C 1 = 4 π , C 3 = 4 3π , C 5 = 4 5π θ n = ta n− 1 ( −b n a n ) ,θ 1 = −π 2 , θ 3 = −π 2 , θ 5 = −π 2 24 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � E xe m pl o: O nd a qu ad ra da (k = 1) x( t) = 4 π co s (1 t− 90 ◦ ) + 0 co s (2 t− 90 ◦ ) + 4 3π co s (3 t− 90 ◦ ) + .. . + 0 co s (4 t− 90 ◦ ) + 4 5π co s (5 t− 90 ◦ ) + .. . � R ep re se nt aç ão gr áfi ca da fo rm a co m pa ct a: 25 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � E xe m pl o: D et er m in e a sé rie tr ig on om ét ric a de Fo ur ie rd o si na lp er ió di co : N es se ca so ,o pe río do é T 0 = π e ω 0 = 2π T 0 = 2r ad /s . Po rt an to , x( t) = a 0 + + ∞ ∑ n=1 a n co s 2n t+ b n se n 2n t a 0 = 1 π ∫ π 0 x( t) dt = 1 π ∫ π 0 e− t/ 2 dt = 0, 50 4 a n = 2 π ∫ π 0 e− t/ 2 co s 2n td t= 0. 50 4 ( 2 1 + 16 n2 ) b n = 2 π ∫ π 0 e− t/ 2 se n 2n td t= 0, 50 4 ( 8n 1 + 16 n2 ) 26 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � P as sa nd o pa ra a fo rm a co m pa ct a: C 0 = a 0 = 0, 50 4 C n = √ a2 n + b 2 n = 0, 50 4 √ 4 (1 + 16 n2 )2 + 64 n2 (1 + 16 n2 )2 = 0, 50 4 ( 2 √ 1 + 16 n2 ) θ n = ta n− 1 ( −b n a n ) = ta n− 1 ( −4 n) = −t an −1 4n x( t) = 0, 50 4 + 0, 50 4 ∞ ∑ n=1 2 √ 1 + 16 n2 co s (2 nt −t an −1 4n ) 27 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � N a fo rm a co m pa ct a: x( t) = 0, 50 4 + 0, 24 4 co s (2 t− 75 ,9 6◦ ) + 0, 12 5 co s (4 t− 82 ,8 7◦ ) + 0, 08 4 co s (6 t− 85 ,2 4◦ ) + 0, 06 3 co s (8 t− 86 ,4 2◦ ) + .. . � R ep re se nt aç ão gr áfi ca da fo rm a co m pa ct a: 28 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � E xe m pl o: D et er m in e a sé rie tr ig on om ét ric a de Fo ur ie rd o si na lp er ió di co : N es se ca so ,o pe río do é T 0 = 2 e ω 0 = 2π T 0 = π ra d/ s. Po rt an to , x( t) = a 0 + + ∞ ∑ n=1 a n co s nπ t+ b n se n nπ t x( t) = { 2A t se −1 /2 < t < 1/ 2 2A (1 −t ) se 1/ 2 < t < 3/ 2 a 0 = 1 2 ∫ 3/ 2 −1 /2 x( t) dt = 0 29 /4 7 R ep re se nt aç ões de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � E xe m pl o: O nd a tr ia ng ul ar : a n = 2 2 ∫ 3/ 2 −1 /2 x( t) co s nπ td t= ∫ 1/ 2 −1 /2 2A tc os nπ td t+ ∫ 3/ 2 1/ 2 2A (1 −t ) co s nπ td t= 0 b n = ∫ 1/ 2 −1 /2 2A ts en nπ td t+ ∫ 3/ 2 1/ 2 2A (1 −t ) se n nπ td t b n = 8A n2 π 2 se n ( nπ 2 ) b n = ⎧ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ ⎪ ⎪ ⎪ ⎩0 n pa r 8A n2 π 2 n = 1, 5, 9, 13 ,. .. − 8A n2 π 2 n = 3, 7, 11 ,1 5, .. . A ss im , x( t) = 8A π 2 [ sen π t− 1 9 se n 3π t+ 1 25 se n 5π t− 1 49 se n 7π t+ .. .] 30 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � N a fo rm a co m pa ct a, co m o se n kt = co s (k t− 90 ◦ ) e −s en kt = co s (k t+ 90 ◦ ) : x( t) = 8A π 2 [ cos (π t− 90 ◦ ) + 1 9 co s (3 π t+ 90 ◦ ) + 1 25 co s (5 π t− 90 ◦ ) + 1 49 co s (7 π t+ 90 ◦ ) + .. .] � R ep re se nt aç ão gr áfi ca da fo rm a co m pa ct a: 31 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � E xe m pl o: E xp re ss e a se gu in te sé rie co m o um a sé rie tr ig on om ét ric a de Fo ur ie re tra ce o es pe ct ro de am pl itu de e fa se de x( t) : x( t) = 2 + 3 co s 2t + 4 se n 2t + 2 se n (3 t+ 30 ◦ ) −c os (7 t+ 15 0◦ ) � N a sé rie tr ig on om ét ric a co m pa ct a de Fo ur ie r, os te rm os em se no e co ss en o de m es m a fre qu ên ci a sã o co m bi na do s em um ún ic o te rm o e os te rm os sã o de sc rit os em co ss en os co m am pl itu de s po si tiv as . A ss im , 3 co s 2t + 4 se n 2t = 5 co s (2 t− 53 ,1 3◦ ) se n (3 t+ 30 ◦ ) = co s (3 t+ 30 ◦ − 90 ) = co s (3 t− 60 ◦ ) −c os (7 t+ 15 0◦ ) = co s (7 t+ 15 0◦ −1 80 ◦ ) = 7t −3 0◦ Po rt an to , x( t) = 2 + 5 co s (2 t− 53 ,1 3◦ ) + 2 co s (3 t− 60 ◦ ) + co s (7 t− 30 ◦ ) 32 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r � N a fo rm a co m pa ct a, x( t) = 2 + 5 co s (2 t− 53 ,1 3◦ ) + 2 co s (3 t− 60 ◦ ) + co s (7 t− 30 ◦ ) � R ep re se nt aç ão gr áfi ca da fo rm a co m pa ct a: 33 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie rn a Fo rm a E xp on en ci al � A té ag or a fo ie st ud ad a a fo rm a tr ig on om ét ric a da sé rie de Fo ur ie r: x( t) = a 0 + ∞ ∑ n=1a n co s nω t+ ∞ ∑ n=1b n se n nω t � U sa nd o as eq ua çõ es de E ul er , co s θ = ( ejθ + e− jθ ) /2 se n θ = ( ejθ −e −jθ ) /j2 po de m os re es cr ev er a fo rm a tr ig on om ét ric a na fo rm a ex po ne nc ia l: x( t) = a 0 + ∞ ∑ n=1a n ( ejnω t + e− jn ω t) 2 + ∞ ∑ n=1− jb n ( ejnω t −e −jn ω t) 2 34 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie rn a Fo rm a E xp on en ci al � C on tin ua nd o: x( t) = a 0 + ∞ ∑ n=1 a n −j b n 2 ej nω t + ∞ ∑ n=1 a n + jb n 2 e− jn ω t x( t) = a 0 + ∞ ∑ n=1 a n −j b n 2 ej nω t + −∞ ∑ n=−1 a n −j b n 2 ej nω t x( t) = ∞ ∑ n=−∞ a n −j b n 2 ej nω t = ∞ ∑ n=−∞ C n ej nω t em qu e, C n = a n −j b n 2 ou C n = 1 T 0 ∫ T 0 x( t) e− jn ω t dt 35 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie rn a Fo rm a E xp on en ci al � E xe m pl o: D et er m in e a sé rie ex po ne nc ia ld e Fo ur ie rd o si na l pe rió di co : N es se ca so ,o pe río do é T 0 = π e ω 0 = 2π T 0 = 2r ad /s . Po rt an to , x( t) = ∞ ∑ n=−∞ C n ej 2n t C n = 1 T 0 ∫ T 0 x( t) e− j2 nt dt = 1 π ∫ π 0 e− t/ 2 e− j2 nt dt = 1 π ∫ π 0 e− (1 /2 + j2 nt )t dt , C n = −1 π ( 1 2+ j2 n) e −( 1/ 2+ j2 n) t∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣π 0= 0, 50 4 1 + j4 n 36 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S ér ie s de Fo ur ie r x( t) = 0, 50 4 ∞ ∑ n=−∞ 1 1 + j4 n ej 2n t , x( t) = 0, 50 4 [ 1+ 1 1 + j4 ej 2t + 1 1 + j8 ej 4t + 1 1 + j1 2 ej 6t + .. . + 1 1 −j 4 e− j2 t + 1 1 −j 8 e− j4 t + 1 1 −j 12 e− j6 t + .. .] � R ep re se nt aç ão gr áfi ca da fo rm a co m pa ct a: 37 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r A Tr an sf or m ad a de Fo ur ie r � A té ag or a, ap en as si na is pe rió di co s fo ra m ab or da do s, o qu e fa ze rc om si na is nã o- pe rió di co s? � C on si de re um si na lp er ió di co x T 0 (t ) fo rm ad o pe la re pe tiç ão de um si na ln ão -p er ió di co x( t) em in te rv al os de T 0 se gu nd os . O si na lp er ió di co x T 0 (t ) po de se rr ep re se nt ad o po ru m sé rie ex po ne nc ia ld e Fo ur ie r. � S e fiz er m os T 0 → ∞: lim T 0 → ∞ x T 0 (t ) = x( t) � A sé rie de Fo ur ie rq ue re pr es en ta x T 0 (t ) ta m bé m irá re pr es en ta r x( t) no lim ite de T 0 → ∞. A sé rie ex po ne nc ia ld e Fo ur ie rp ar a x T 0 (t ) é da da po r: x T 0 (t ) = ∞ ∑ n=−∞ C n ej nω 0 t e C n = 1 T 0 ∫ T 0 /2 −T 0/ 2 x T 0 (t )e −jn ω 0t dt 38 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r A Tr an sf or m ad a de Fo ur ie r � U m a ve z qu e x T 0 (t ) = x( t) no in te rv al o (− T 0 /2 , T 0 /2 ) e x( t) = 0 fo ra de ss e in te rv al o: C n = 1 T 0 ∫ T 0 /2 −T 0 /2 x( t) e− jn ω 0 t dt = 1 T 0 ∫ ∞ −∞ x( t) e− jn ω 0 t dt � D efi ne -s e um a fu nç ão co nt ínua de ω po r, X (j ω ) = ∫ ∞ −∞ x( t) e− jω t dt , e, po rt an to , C n = 1 T 0 X (j nω 0) � A ss im , x T 0 (t ) = ∞ ∑ n=−∞ 1 T 0 X (j nω 0 )e jn ω 0 t = 1 2π ∞ ∑ n=−∞ X (j nω 0 )e jn ω 0 t ω 0 � C om o T 0 → ∞, x T 0 (t ) ap ro xi m a x( t) ,n o lim ite ,a eq ua çã o an te rio rr ep re se nt a ta m bé m x( t) . A lé m di ss o, co m o ω 0 → 0 qu an do T 0 → ∞, o la do di re ito da eq ua çã o pa ss a a se ru m a in te gr al e o es pe ct ro pa ss a a se rc on tín uo . 39 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r A Tr an sf or m ad a de Fo ur ie r � D es sa fo rm a, ch eg a- se na Tr an sf or m ad a de Fo ur ie re su a in ve rs a: F{ x( t) }= X (j ω ) = ∫ ∞ −∞ x( t) e− jω t dt F− 1 {X (j ω )} = x( t) = 1 2π ∫ ∞ −∞ X (j ω )e jω t dω � R el em br ad o a Tr an sf or m ad a bi la te ra ld e La pl ac e: L{ x( t) }= X (s ) = ∫ ∞ −∞ x( t) e− s t dt co nc lu i-s e qu e a tra ns fo rm a de Fo ur ie ré um ca so es pe ci al da tra ns fo rm ad a de La pl ac e qu an do s = jω ,o u se ja ,σ = 0 (s = σ + jω )– no ca so em qu e o ei xo im ag in ár io do pl an o s es tá in se rid o na re gi ão de co nv er gê nc ia da tra ns fo rm ad a de La pl ac e. 40 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r A Tr an sf or m ad a de Fo ur ie r � D et er m in e a tra ns fo rm ad a de Fo ur ie rd e x( t) = e− at . F{ x( t) }= X (j ω ) = ∫ ∞ −∞ x( t) e− jω t dt = ∫ ∞ −∞ e− at e− jω t dt X (j ω ) = ∫ ∞ 0 e− (a + jω )t dt = −1 a + jω e− (a + jω )t ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣∞ 0 X (j ω ) = 1 a + jω , a > 0 � E xp re ss an do a + jω na fo rm a po la rc om o √ a2 + ω 2 ej ta n− 1 ( ω /a ) , X (j ω ) = 1 √ a2 + ω 2 e− jta n− 1 ( ω /a ) Po rt an to , |X (j ω )|= 1 √ a2 + ω 2 , e ∠X (j ω ) = −t an −1 ω a 41 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r A Tr an sf or m ad a de Fo ur ie r � A fo rm a gr áfi ca de |X (j ω )|= 1 √ a2 + ω 2 , e ∠X (j ω ) = −t an −1 ω a é m os tra da ab ai xo . 42 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r A Tr an sf or m ad a de Fo ur ie r � D et er m in e a tra ns fo rm ad a de Fo ur ie rd e x( t) = δ( t) . F{ x( t) }= X (j ω ) = ∫ ∞ −∞ δ( t) e− jω t dt = 1 � Q ua la im po rt ân ci a di ss o? 43 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r A Tr an sf or m ad a de Fo ur ie r � D et er m in e a tra ns fo rm ad a de Fo ur ie rd e um pu ls o re ta ng ul ar : x( t) = { 1 se −T < t < T 0 se |t| > T � O pu ls o re ta ng ul ar é ab so lu ta m en te in te gr áv el (T < ∞) : F{ x( t) }= X (j ω ) = ∫ ∞ −∞ x( t) e− jω t dt = ∫ T −T e− jω t dt X (j ω ) = − 1 jω e− jω t∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣T −T = 2 ω se n( ω T) , ω � 0 � P ar a ω = 0, a in te gr al se si m pl ifi ca pa ra 2T . O es pe ct ro de m ag ni tu de é: |X (j ω )|= 2 ∣ ∣ ∣ ∣ ∣sen ω T ω ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ 44 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r A Tr an sf or m ad a de Fo ur ie r � O es pe ct ro de fa se é da do po r: ∠X (j ω ) = ⎧ ⎪ ⎨ ⎪ ⎩0 se se n (ω t) ω > 0 π se se n (ω t) ω < 0 45 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r A Tr an sf or m ad a D is cr et a de Fo ur ie r � A ve rs ão di sc re ta da Tr an sf or m ad a de Fo ur ie ré da da po r: X (e jΩ ) = ∞ ∑ n=−∞ x[ n] e− jΩ n x[ n] = 1 2π ∫ π −π X (e jΩ )e jΩ n dΩ � A Tr an sf or m ad a R áp id a de Fo ur ie r( FF T) re du z dr as tic am en te o nú m er o de cá lc ul os ne ce ss ár io s pa ra ca lc ul ar a tra ns fo rm ad a di sc re ta de Fo ur ie r, da or de m de N 2 pa ra N lo g N 46 /4 7 R ep re se nt aç õe s de Fo ur ie r S im ul aç õe s C om pu ta ci on ai s � C on vo lu çã o no te m po di sc re to � C on vo lu çã o no te m po co nt ín uo � S ér ie s de Fo ur ie r � Tr an sf or m ad a R áp id a de Fo ur ie r( ex . fu nç ão so m a de se nó id es e a sé rie S un sp ot s) � S im ul aç ão qu e ilu st ra a re la çã o en tre en tra da e sa íd a de fil tro s 47 /4 7
Compartilhar