cho tín hiệu điều biên w(t), A(t) có phổ là W1(f) = A(f)
A(t ) exp( j 2ft)dt .
T
A(t) là thành phần biên độ biến thiên với tốc độ biến thiên rất chậm so với cos( 0t + ) có thể coi A(t) là hình bao biên độ của w(t). Do đó phổ của
A(t) nằm ở tần số rất thấp so với 0.
w(t)
+W0
W(f)
A(f)
t0
ưW0
t 1
T
0 (1 f
T
Hình 2.1. Tín hiệu điều Hình 2.2.Phổ tín hiệu điều
w2(t) = cos(0t+0) có W2 ( f )
1 exp( j ) ( f
0
2
f 0 ) exp( j0 ) ( f
f 0 )
W ( f ) 1
2
exp( j
) ( f
) A( f
)d exp( j
) ( f
) A( f
)d )
0 0
0 0
1 exp( j
2 0
) A( f
f 0
) exp( j 0
) A( f
f 0 )
2.2.6. Biến đổi Fourier của tích chập hai hàm số
w(t ) w1 (t ) w2 (t )
w1 ( )w2 (t )d
thì W ( f ) .W1 ( f ).W2 ( f )
(2.9)
2.2.7. Biến đổi Fourier của tín hiệu dịch chuyển trên trục thời gian
Với w(t) có phổ là W(f) thì w(t-) có phổ là:
W ( f )
w(t ) exp( j2ft)dt
w( ) exp( j2f ( ))d
exp( j 2f ) w() exp( j 2f )d exp( j 2f ).W ( f )
(2.10)
tín hiệu dịch chuyển về mặt thời gian sẽ có phổ biên độ dữ nguyên còn phổ pha dịch chuyển một lượng -t.
2.2.8.Biến đổi Fourier của tín hiệu thay đổi tỉ lệ
Với w(t) có phổ là W(f) thì w(at) có phổ là: W
( f )
1 W ( f )
(2.11)
a a a
2.3. Các định nghĩa và định lí toán học
2.3.1. Định nghĩa dạng sóng năng lượng và dạng sóng công suất
w(t) là dạng sóng năng lượng nếu và chỉ nếu năng lượng chuẩn hoá
tổng cộng là hữu hạn và khác 0 ( 0 E )
Năng lượng chuẩn hoá tổng cộng được xác định bởi biểu thức:
E lim
T
T / 2
w2 (t )dt
T / 2
(2.12)
w(t) là dạng sóng công suất nếu và chỉ nếu công suất trung bình chuẩn hoá tổng cộng là hữu hạn và khác 0 ( 0 P ).
P w2 (t )
im 1
T / 2
w t dt
(2.13)
l
T T
( )
T / 2
2.3.2. Định lý Parseval và mật độ phổ năng lượng
Định lý Parseval:
w (t )w* (t )dt
W ( f )W * ( f )df
nếu w (t) = w (t) = w(t) thì phương trình này
2
E w(t )
dt
2
W ( f ) df
Định nghĩa: Mật độ phổ năng lượng (ESD- Energy Spectral Density) được
định nghĩa cho các dạng sóng năng lượng bằng: (f) =
2
W ( f )
[J/Hz]
Trong đó w(t) <->W(f). Sử dụng định lý Parseval ta thấy rằng năng
lượng chuẩn hoá tổng cộng là diện tích của hàm ESD:
E ( f )df
2.3.3. Định nghĩa hàm Delta Dirac và hàm bước nhảy đơn vị
* Hàm Delta Dirac
(t) được định nghĩa bởi
w( x) ( x)dx w(0)
trong
đó w(x) là hàm bất kì liên tục tại x = 0, x có thể là thời gian t, tần số f tuỳ
vào từng ứng dụng
Một định nghĩa khác cho hàm (t)
là:
x 0
( x)dx 1 ; ( x)
(2.14)
0 x 0
Từ w( x) ( x)dx w(0)
ta có thuộc tính chọn lọc của là:
w( x) ( x x0 )dx w( x0 )
Tíchphân tương đương của hàm : ( x)
e 2xy dy
(2.15)
* Định nghĩa hàm bước nhảy đơn vị u(t) là:
1 ; t 0
u(t)
0 ; t 0
(2.16)
( ) 0 ; 0
suy ra hàm Delta Dirac có quan hệ với u(t) bởi phương trình
( )d u(t) do vậy
du(t)
dt
(t )
Định nghĩa đặt
(*)
biểu thị xung chữ nhật đơn
; t T
1
2
( t ) 2
(2.17)
Định nghĩa đặt Sa(*) biểu thị hàm Sa(*) =sinx/x
T 0; t T
Định nghĩa đặt
(*)
biểu thị xung tam giác
t
( t ) 1 T ; t T
(2.18)
T 0; t T
2.3.4. Định nghĩa mật độ phổ công suất và hàm tương quan
* Mật độ phổ công suất (PSD- Power Spectral Density) cho một dạng
sóng xác định là:
T
PW ( f ) lim
W ( f ) 2
(w / Hz) ; wT (t) WT ( f )
(2.19)
T T
PSD luôn luôn là hàm thực không âm và hoàn toàn không bị ảnh hưởng của phổ pha của w(t)
Công suất chuẩn hoá trung bình:
p w(t) 2
lim
W ( f )
2
df
PW ( f )df
(2.20)
T
T T
* Hàm tự tương quan.
Một hàm quan hệ được gọi là tự tương quan, R() có thể được định
nghĩa bởi biểu thức :
(2.22)
Rw ( ) w(t)w(t ) =
lim 1/ T
T
T / 2
w(t ).w(t )dt
T / 2
PSD và hàm tự tương quan là cặp biến đổi Fourier : Rw() <-> Pw(f), trong đó Pw(f) = F[Rw()]. Đây gọi là định lý Wiener - Khintchine chuyển
đổi hàm tự tương quan từ miền thời gian sang miền tần số và đó chính là hàm
mật độ phổ công suất. Định lý này cũng được sử dụng để chuyển hàm mật độ phổ công suất từ miền tần số sang miền thời gian và đó chính là hàm tự tương quan.
Rw ( ) Pw ( f )
; Pw ( f ) F[Rw ( )]
(2.23)
Tên gọi là mật độ phổ công suất phát từ ghép nội suy đưa vào đối với hàm tự tương quan khi không có trễ . Trong trường hợp điện áp V vôn qua
điện trở 1 thì công suất trung bình chuẩn hoá tổng cộng có thể được tính
theo bất kì kĩ thuật nào trong 4 kĩ thuật sau :
p w(t) 2 W 2 hd
Pw
( f )df
Rw
(0)
(2.24)
Tóm lại PSD có thể được tính bằng 2 phương pháp sau :
- Tính trực tiếp bằng định nghĩa
- Tính gián tiếp bằng cách tính hàm tự tương quan rồi sau đó lấy biến
đổi Fourier
* Hàm tương quan chéo: Hàm tương quan chéo giữa 2 tín hiệu x(t) và y(t)
được định nghĩa tương quan giữa hai tín hiệu khác nhau và được xác định như sau :
1 a T
Rx, y ( ) lim
T
T
x(t) y(t )dt
a
(2.25)
1 a T
Nếu x(t), y(t) là tuần hoàn thì
Rx, y ( )
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |