Solução de um problema de convolução de um sinal 1D

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Estou com problemas tentando resolver este exercício. Eu tenho que calcular a convolução deste sinal:

y(t)=ektu(t)sin(πt10)(πt)

onde u(t) é a função Heavyside

bem, eu apliquei a fórmula que diz que a convolução desses dois sinais é igual a

Y(f)=X(f)W(f)

onde é a transformada de Fourier do primeiro sinal e W ( f ) é a transformada de Fourier do segundo sinalX(f)W(f)

bem, a transformada de Fourier de ektu(t) é

X(f)=1k+j2πf

Eu tenho que fazer o segundo sinal o mais igual possível a sinc(t10)

então eu faço esta operação:

sin(πt10)(πt10)(110)
isso é igual
(110)sinc(t10)

certo ou não?

Mazzy
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Parece correto para mim. Um aviso - algumas definições de sinc incluem pi nos parâmetros, como você fez, e algumas assumem (ou seja, elas teriam escrito sinc (t / 10)). Qualquer um está bem, desde que você entenda o que está fazendo.
Jim Clay
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Observe também que a transformação inversa de Fourier de é o resultado da convolução que você procura. Usar a dualidade entre convolução no domínio do tempo e multiplicação no domínio da frequência não ajudará necessariamente a determinar analiticamente o resultado da convolução se a transformação inversa for difícil de fazer. Y(f)
Jason R

Respostas:

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Mesmo sabendo que essa é uma resposta muito tardia, tentarei responder a essa pergunta porque a considero instrutiva e também porque o número de votos positivos sugere que essa pergunta é de interesse geral para a comunidade.

Como já foi sugerido na pergunta, vamos definir dois sinais e w ( t ) como x ( t ) = e - k t u ( t ) ,x(t)w(t)

x(t)=ektu(t),k>0w(t)=sin(πt/10)πt

Uma possível interpretação da convolução é que um sinal exponencialmente amortecido x ( t ) é filtrado por um filtro passa-baixo ideal com resposta de impulso w ( t ) . Na questão, também foi corretamente apontado que a convolução no domínio do tempo corresponde à multiplicação no domínio da frequência. A integral de Fourier de x ( t ) pode ser facilmente calculada:(xw)(t)x(t)w(t)x(t)

X(jω)=0ektejωtdt=1k+jω

A transformada de Fourier de w(t)ω0=2πf0

(1)hLP(t)=sinω0tπt

Comparando (1) com a definição de , vemos que w ( t ) é simplesmente um filtro passa-baixo de ganho de unidade com frequência de corte ω 0 = π / 10 : W (w(t)w(t)ω0=π/10

W(jω)=u(ω+ω0)u(ωω0)
u(ω)

Para encontrar a função de tempo y(t)=(xw)(t)Y(jω)=X(jω)W(jω)

y(t)=12πX(jω)W(jω)ejωtdω=12πω0ω01k+jωejωtdω

Ei(x)Si(x)Ci(x)

y(t)k=0.05ω0=π/10insira a descrição da imagem aqui

x(t)y(t)y(t)t<0ω0=ππ/10

insira a descrição da imagem aqui

Matt L.
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Talvez uma interpretação melhor seria uma entrada de função sinc aplicada a um filtro passa-baixa de primeira ordem fisicamente realizável, cuja resposta ao impulso é o exponencial decadente?
precisa
Claro que é outra interpretação válida, mas por que melhor? OK, o sistema pode ser realizado, mas não o sinal de entrada. Um filtro passa-baixo ideal é um sistema padrão que é frequentemente analisado e usado para fins instrutivos, mesmo que não possa ser realizado. De qualquer forma, felizmente o resultado permanece o mesmo :)
Matt L.