Transformada de Fourier en tiempo discreto
En matemáticas, la transformada de Fourier en tiempo discreto (DTFT) es una forma de análisis de Fourier que se aplica a una secuencia de valores discretos.
El DTFT se utiliza a menudo para analizar muestras de una función continua. El término tiempo discreto se refiere al hecho de que la transformación opera con datos discretos, a menudo muestras cuyo intervalo tiene unidades de tiempo. A partir de muestras uniformemente espaciadas, produce una función de frecuencia que es una suma periódica de la transformada continua de Fourier de la función continua original. Bajo ciertas condiciones teóricas, descritas por el teorema de muestreo, la función continua original se puede recuperar perfectamente a partir de la DTFT y, por tanto, de las muestras discretas originales. La DTFT en sí es una función continua de la frecuencia, pero sus muestras discretas se pueden calcular fácilmente mediante la transformada discreta de Fourier (DFT) (consulte § Muestreo de la DTFT), que es, con diferencia, el método más común del análisis de Fourier moderno.
Ambas transformaciones son invertibles. La DTFT inversa es la secuencia de datos muestreada original. La DFT inversa es una suma periódica de la secuencia original. La transformada rápida de Fourier (FFT) es un algoritmo para calcular un ciclo de la DFT, y su inversa produce un ciclo de la DFT inversa.
Definición
La transformada de Fourier en tiempo discreto de una secuencia discreta de números reales o complejos x[n], por todos los números enteros n, es una serie de Fourier, que produce una función periódica de una variable de frecuencia. Cuando la variable de frecuencia, ω, tiene unidades normalizadas de radianes/muestra, la periodicidad es 2π y la serie de Fourier es:
- X2π π ()⋅ ⋅)=.. n=− − JUEGO JUEGO JUEGO JUEGO x[n]e− − i⋅ ⋅ n.{displaystyle X_{2pi}(omega)=sum _{n=-infty }^{infty }x[n],e^{-iomega No.
()Eq.1)
La utilidad de esta función en el dominio de la frecuencia tiene sus raíces en la fórmula de suma de Poisson. Sea X(f) la transformada de Fourier de cualquier función, x(t), cuyas muestras en algún intervalo T (segundos) son iguales (o proporcionales) a la secuencia x[n], es decir T⋅x(nT) = x[n]. Entonces la función periódica representada por la serie de Fourier es una suma periódica de X(f) en términos de frecuencia f en hercios (ciclos/seg):
X1/T()f)=X2π π ()2π π fT)≜ ≜.. n=− − JUEGO JUEGO JUEGO JUEGO T⋅ ⋅ x()nT)⏟ ⏟ x[n]e− − i2π π fTn=Poissonf... k=− − JUEGO JUEGO JUEGO JUEGO X()f− − k/T).{displaystyle X_{1/T}(f)=X_{2pi }(2pi fT)triangleq sum _{n=-infty }^{infty }underbrace {Tcdot x(nT)} ## {x[n]e^{-i2pi fTn};{stackrel {mathrm {Poisson;f} }{=};sum _{k=-infty }Xleft(f-k/Tright). } | ()Eq.2) |

El número entero k tiene unidades de ciclos/muestra y 1/T es la frecuencia de muestreo, fs (muestras/seg). Entonces X1/T(f) comprende exactamente copias de X(f) que se desplazan en múltiplos de fs hercios y combinados por suma. Para fs suficientemente grandes, el k = 0 se puede observar en la región [−fs/2, fs/2] con poca o ninguna distorsión (aliasing) de los otros términos. En la figura 1, los extremos de la distribución en la esquina superior izquierda están enmascarados por alias en la suma periódica (abajo a la izquierda).
También observamos que e−i2πfTn es la transformada de Fourier de δ(t − nT). Por lo tanto, una definición alternativa de DTFT es:
X1/T()f)=F{}.. n=− − JUEGO JUEGO JUEGO JUEGO x[n]⋅ ⋅ δ δ ()t− − nT)}.{displaystyle X_{1/T}(f)={mathcal {F}left{sum _{n=-infty }^{infty }x[n]cdot delta (t-nT)right}} | ()Eq.3) |
La función de peine de Dirac modulada es una abstracción matemática a la que a veces se hace referencia como muestreo de impulso.
Transformación inversa
Una operación que recupera la secuencia de datos discretos de la función DTFT se denomina DTFT inversa. Por ejemplo, la transformada continua inversa de Fourier de ambos lados de la Ec.3 produce la secuencia en forma de una función de peine de Dirac modulada:
- .. n=− − JUEGO JUEGO JUEGO JUEGO x[n]⋅ ⋅ δ δ ()t− − nT)=F− − 1{}X1/T()f)}≜ ≜ ∫ ∫ − − JUEGO JUEGO JUEGO JUEGO X1/T()f)⋅ ⋅ ei2π π ftdf.{displaystyle sum _{n=-infty }{infty }x[n]cdot delta (t-nT)={mathcal {F}{-1}left{X_{1/T}(f)right}triangleqint ¿Qué?
Sin embargo, teniendo en cuenta que X1/T(f) es periódico, toda la información necesaria está contenida dentro de cualquier intervalo de longitud 1/T. Tanto en la Ec.1 como en la Ec.2, las sumas sobre n son una serie de Fourier, con coeficientes x[n]. Las fórmulas estándar para los coeficientes de Fourier son también las transformadas inversas:
- x[n]=T∫ ∫ 1TX1/T()f)⋅ ⋅ ei2π π fnTdf(integrar sobre cualquier intervalo de longitud1/T)=12π π ∫ ∫ 2π π X2π π ()⋅ ⋅)⋅ ⋅ ei⋅ ⋅ nd⋅ ⋅ (integrar sobre cualquier intervalo de longitud2π π){displaystyle {begin{aligned}x[n] {1}{1}}X_{1/T}(f)cdot e^{i2pi fnT}dfquad scriptstyle {{text{(integral over any interval of length #############displaystyle > {1}{2pi}int _{2pi }X_{2pi }(omega)cdot e^{iomega n}domegaquad scriptstyle {text{endl over any interval of length }
()Eq.4)
Datos periódicos
Cuando la secuencia de datos de entrada x[n] es N-periódico, la Ec.2 se puede reducir computacionalmente a una transformada discreta de Fourier (DFT), porque:
- Toda la información disponible figura en el N muestras.
- X1/T()f) converge a cero en todas partes excepto en números enteros 1/(NT), conocido como frecuencias armónicas. En esas frecuencias, el DTFT se divierte a diferentes tipos dependientes de frecuencia. Y esas tasas son dadas por el DFT de un ciclo del x[n] secuencia.
- El DTFT es periódico, por lo que el número máximo de amplitudes armónicas únicas es (1/T) / (1/NT) = N
Los coeficientes DFT vienen dados por:
- X[k]≜ ≜.. Nx()nT)⋅ ⋅ e− − i2π π kNn⏟ ⏟ ninguna secuencia de longitud N,{displaystyle X[k]triangleq underbrace {sum _{N}x(nT)cdot e^{-i2pi {fnMicroc {K}n}n} ¿Qué? y el DTFT:
- X1/T()f)=1N.. k=− − JUEGO JUEGO JUEGO JUEGO X[k]⋅ ⋅ δ δ ()f− − kNT).{displaystyle X_{1/T}(f)={frac {1}{N}sum _{k=-infty }{infty }X[k]cdot delta left(f-{frac {k}right).}
Sustituir esta expresión en la fórmula de transformación inversa confirma:
- ∫ ∫ 1TX1/T()f)⋅ ⋅ ei2π π fnTdf=1N.. NX[k]⋅ ⋅ ei2π π nNk⏟ ⏟ cualquier k-sequence de longitud N↑ ↑ x()nT),n▪ ▪ Z{displaystyle int _{frac [1} {T}X_{1/T}(f)cdot e^{i2pi fnT}df =fn0} {fnMicroc {1}{N}underbrace {sum _{N}X[k]cdot e^{i2pi {fnMicroc {n} {N}k} {text{any k-sequence of length N} equiv x(nT),quad nin mathbb {Z},} (todos los enteros)
como se esperaba. La DFT inversa en la línea anterior a veces se denomina serie discreta de Fourier (DFS).
Muestreo de la DTFT
(feminine)Cuando la DTFT es continua, una práctica común es calcular un número arbitrario de muestras (N) de un ciclo de la función periódica X1/T:
- X1/T()kNT)⏟ ⏟ Xk=.. n=− − JUEGO JUEGO JUEGO JUEGO x[n]⋅ ⋅ e− − i2π π kNnk=0,......,N− − 1=.. NxN[n]⋅ ⋅ e− − i2π π kNn,⏟ ⏟ DFT(sumo sobre cualquiern- secuencia de longitudN){displaystyle {begin{aligned}underbrace {X_{1/T}left({frac {k}{NT}}right)} ################################################################################################################################################################################################################################################################ {fnMicroc {fn}n}quad quad k=0,dotsN-1\\cH00cH00cH00\cH009cH009cH00\cH009cH009}cH009cH009cH009}cH009cH009cH009cH3cH009cH009cH3cH00cH00cH00cH00cH00cH009cH3cH00cH00cH00cH00cH00}cH3cH00cH00cH3cH00cH00cH00cH00cH00}cH009cH3cH00cH3\cH00cH00cH ¿Por qué? {fnMicroc {K} {}n},} _{text{DFT}quad scriptstyle {{text{(sum over any }n{text{-sequence of length }N)}end{aligned}}}}
Donde xN{displaystyle # es un resumen periódico:
- xN[n]≜ ≜.. m=− − JUEGO JUEGO JUEGO JUEGO x[n− − mN].{displaystyle x_{_{N}[n]triangleqsum _{m=-infty }^{infty }x[n-mN].} (ver la serie Discreta Fourier)
El xN{displaystyle # secuencia es el DFT inverso. Así, nuestro muestreo del DTFT hace que la transformación inversa sea periódica. El array de SilencioXkSilencio2 valores se conoce como periodograma, y el parámetro N se llama NFFT en la función Matlab del mismo nombre.
Para evaluar un ciclo de xN{displaystyle # numéricamente, necesitamos una longitud finita x[n] secuencia. Por ejemplo, una larga secuencia puede ser truncada por una función de ventana de longitud L resultando en tres casos dignos de mención especial. Para la simplicidad notacional, considere x[n] valores a continuación para representar los valores modificados por la función ventana.
Caso: Diezmación de frecuencia. L = N ⋅ I, para algún número entero I (normalmente 6 u 8)
Un ciclo de xN{displaystyle # reduce a una suma de I segmentos de longitud N. El DFT entonces va por varios nombres, como:
- ventana-presum FFT
- Peso, solapa, añadir (WOLA)
- polifase DFT
- banco de filtros de polifase
- ventana de múltiples bloques y time-aliasing.
Recordemos que la decimación de datos muestreados en un dominio (tiempo o frecuencia) produce superposición (a veces conocido como aliado) en el otro, y viceversa. Comparado con un L- longitud DFT, el xN{displaystyle # summation/overlap causes decimation in frequency, leaving only DTFT samples least affected by spectral escapeage. Esto es generalmente una prioridad al implementar un banco filtrante FFT (canalizador). Con una función de ventana convencional de longitud L, la pérdida de escalado sería inaceptable. Así que se crean ventanas multibloque usando herramientas de diseño de filtros FIR. Su perfil de frecuencia es plano en el punto más alto y se baja rápidamente en el punto medio entre las muestras DTFT restantes. Cuanto mayor sea el valor del parámetro ICuanto mejor sea el rendimiento potencial.
Caso: L = N +1.
Cuando un simétrico, L- función de ventana de longitud (x{displaystyle x}) es truncado por 1 coeficiente que se llama periódico o DFT-even. La truncación afecta al DTFT. Un DFT de la secuencia truncada muestra el DTFT a intervalos de frecuencia de 1/N. A la muestra x{displaystyle x} en las mismas frecuencias, para comparación, el DFT se calcula para un ciclo de la suma periódica, xN.{displaystyle x_{_{N}}


Caso: Interpolación de frecuencias. L ≤ N
En este caso, la DFT se simplifica a una forma más familiar:
- Xk=.. n=0N− − 1x[n]⋅ ⋅ e− − i2π π kNn.{displaystyle X_{k}=sum _{n=0}{N-1}x[n]cdot e^{-i2pi {fnMicroc {K}n}n}.}
Para aprovechar un algoritmo rápido de transformada de Fourier para calcular la DFT, la suma generalmente se realiza sobre todos los N términos, aunque N − L de ellos sean ceros. Por lo tanto, el caso L < N a menudo se denomina relleno de ceros.
La fuga espectral, que aumenta a medida que L disminuye, es perjudicial para ciertas métricas de rendimiento importantes, como la resolución de múltiples componentes de frecuencia. y la cantidad de ruido medida por cada muestra DTFT. Pero esas cosas no siempre importan, por ejemplo, cuando la secuencia x[n] es una sinusoide silenciosa (o una constante), formada por una función de ventana. Entonces es una práctica común utilizar relleno de ceros para mostrar y comparar gráficamente los patrones de fuga detallados de las funciones de ventana. Para ilustrar eso para una ventana rectangular, considere la secuencia:
- x[n]=ei2π π 18n,{displaystyle x[n]=e^{i2pi {fnMic {1} {fn}n}n},quad} y L=64.{displaystyle L=64.}
Gráficos 2 y 3 son parcelas de la magnitud de dos tamaños diferentes DFTs, como se indica en sus etiquetas. En ambos casos, el componente dominante está en la frecuencia de señal: f = 1/8 = 0,125. También visible en Fig 2 es el patrón de fuga espectral del L = 64 ventana rectangular. La ilusión Fig 3 es un resultado de muestrear el DTFT en sólo sus cruces cero. Más que el DTFT de una secuencia de longitud finita, da la impresión de una secuencia sinusoidal infinitamente larga. Los factores que contribuyen a la ilusión son el uso de una ventana rectangular, y la elección de una frecuencia (1/8 = 8/64) con exactamente 8 ciclos (un entero) por 64 muestras. Una ventana de Hann produciría un resultado similar, excepto el pico se ampliaría a 3 muestras (véase la ventana DFT-even Hann).
Convolution
El teorema de convolución para secuencias es:
- xAlternativa Alternativa Sí.=DTFT− − 1[DTFT{}x}⋅ ⋅ DTFT{}Sí.}].{displaystyle x*y =fnfnMicrosoft Sans Serif} scriptstyle {rm {TFT}displaystyle {x}cdot scriptstyle {rm {dTFT}displaystyle {x}cdot scriptstyle {rm {dTFT}displaystyle {y}right].}}
Un caso especial importante es la convolución circular de secuencias x y Sí. definidas por xNAlternativa Alternativa Sí.,{displaystyle Y... Donde xN{displaystyle # es un resumen periódico. La naturaleza discreta de la frecuencia DTFT{}xN}{displaystyle scriptstyle {rm {}displaystyle {x_{_{N}}} significa que el producto con la función continua DTFT{}Sí.}{displaystyle scriptstyle {rm {}displaystyle {y}} es también discreto, lo que resulta en considerable simplificación de la transformación inversa:
- xNAlternativa Alternativa Sí.=DTFT− − 1[DTFT{}xN}⋅ ⋅ DTFT{}Sí.}]=DFT− − 1[DFT{}xN}⋅ ⋅ DFT{}Sí.N}].{displaystyle *y* scriptstyle {rm {rm {}}displaystyle left[scriptstyle {rm {rm {DTFT}displaystyle {x_{_{N}cdot scriptstyle {rm {DTFT}displaystyle {y}right] = scriptstyle {rm {}} {f}displaystyle left[scriptstyle {rm {rm}displaystyle {x_{_{N}cdot scriptstyle {rm {DFT}displaystyle Bien.
Para x y Sí. secuencias cuya duración no cero es inferior o igual a N, una simplificación final es:
- xNAlternativa Alternativa Sí.=DFT− − 1[DFT{}x}⋅ ⋅ DFT{}Sí.}].{displaystyle *y* scriptstyle {rm {DFT}}displaystyle {x}cdot scriptstyle {rm {dFT}displaystyle {x}cdot scriptstyle {rm {dFT}displaystyle {y}right].}
La importancia de este resultado se explica en Algoritmos de convolución circular y convolución rápida.
Propiedades de simetría
Cuando las partes real e imaginaria de una función compleja se descomponen en sus partes pares e impares, hay cuatro componentes, indicados a continuación por los subíndices RE, RO, IE e IO. Y existe una correlación uno a uno entre los cuatro componentes de una función de tiempo compleja y los cuatro componentes de su transformada de frecuencia compleja:
Timedomainx=xRE+xRO+ixIE+ixIO⏟ ⏟ ⇕F⇕F⇕F⇕F⇕FFrequencSí.domainX=XRE+iXIO⏞ ⏞ +iXIE+XRO{displaystyle {begin{aligned}{mathsf {Time domain}quad >quad > {f}f} {f}f}f}f}f} {f}f}f} {f} {f}f} {f}f}f}f}f}f}f}f}f} {f}f}f}\\\\f}\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ {Frequency domain}quad "Xquad > 'quad > 'quad > 'overbrace {i X_{IO} quad &+quad i &X_{IE}quad >quad >
A partir de esto, varias relaciones son evidentes, por ejemplo:
- La transformación de una función de valor real (xRE+ xRO) es la función simétrica incluso XRE+ i XIO. Por el contrario, una transformación incluso simétrica implica un dominio de tiempo real.
- La transformación de una función de valor imaginario (i xIE+ i xIO) es la función simétrica extraña XRO+ i XIE, y el contrario es cierto.
- La transformación de una función incluso simétrica (xRE+ i xIO) es la función de valor real XRE+ XRO, y el contrario es cierto.
- La transformación de una función simétrica extraña (xRO+ i xIE) es la función de valor imaginario i XIE+ i XIO, y el contrario es cierto.
Relación con la transformada Z
X2π π ()⋅ ⋅){displaystyle X_{2pi}(omega)} es una serie Fourier que también se puede expresar en términos de la Z-transform bilateral. I.e.:
- X2π π ()⋅ ⋅)=X^ ^ ()z)Silencioz=ei⋅ ⋅ =X^ ^ ()ei⋅ ⋅),{displaystyle X_{2pi}(omega)=left.{widehat {X}(z),right sometida_{z=e^{iomega }={widehat {X}(e^{iomega }}}
Donde X^ ^ {displaystyle {widehat {X}}} notación distingue el Z-transform de la transformación Fourier. Por lo tanto, también podemos expresar una parte de la Z-transform en términos de la transformación Fourier:
- X^ ^ ()ei⋅ ⋅)=X1/T()⋅ ⋅ 2π π T)=.. k=− − JUEGO JUEGO JUEGO JUEGO X()⋅ ⋅ 2π π T− − k/T)=.. k=− − JUEGO JUEGO JUEGO JUEGO X()⋅ ⋅ − − 2π π k2π π T).{displaystyle {begin{aligned}{widehat {X}(e^{iomega } X_{1/T}left({tfrac {omega }{2pi T}right) = sum _{k=-infty {omega }{2pi T}-k/Tright)fnunció=sum ¿Por qué?
Tenga en cuenta que cuando parámetro T cambios, los términos X2π π ()⋅ ⋅){displaystyle X_{2pi}(omega)} permanecer una separación constante 2π π {displaystyle 2pi} aparte, y su ancho se extiende hacia arriba o hacia abajo. Los términos de X1/T()f) permanecer un ancho constante y su separación 1/T escala arriba o abajo.
Tabla de transformadas de Fourier en tiempo discreto
En la siguiente tabla se muestran algunos pares de transformación comunes. Se aplica la siguiente notación:
- ⋅ ⋅ =2π π fT{displaystyle omega =2pi fT} es un número real que representa la frecuencia angular continua (en radians por muestra). ()f{displaystyle f} está en ciclos/seg, y T{displaystyle T} está en el segundo/sample.) En todos los casos en la tabla, el DTFT es 2π-periodic (in ⋅ ⋅ {displaystyle omega }).
- X2π π ()⋅ ⋅){displaystyle X_{2pi}(omega)} designa una función definida en <math alttext="{displaystyle -infty <omega − − JUEGO JUEGO c)⋅ ⋅ c)JUEGO JUEGO {displaystyle -infty<img alt="{displaystyle -infty <omega .
- Xo()⋅ ⋅){displaystyle X_{o}(omega)} designa una función definida en <math alttext="{displaystyle -pi − − π π c)⋅ ⋅ ≤ ≤ π π {displaystyle - 'pi' significa 'omega leq pi }<img alt="{displaystyle -pi , y cero en otro lugar. Entonces: X2π π ()⋅ ⋅)≜ ≜.. k=− − JUEGO JUEGO JUEGO JUEGO Xo()⋅ ⋅ − − 2π π k).{displaystyle X_{2pi}(omega)triangleqsum _{k=-infty }^{infty }X_{o}(omega -2pi k).}
- δ δ ()⋅ ⋅){displaystyle delta (omega)} es la función Dirac delta
- sinc ()t){displaystyle operatorname {sinc} (t)} es la función sinc normalizada
- L/2end{cases}}}" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">rectificado [nL]≜ ≜ {}1SilencionSilencio≤ ≤ L/20SilencionSilencio■L/2{displaystyle operatorname {rect} left[{n over L}right]triangleq {begin{cases}1 tendrían una vida eternaleq L/2 Temas anteriores
L/2end{cases}}}" aria-hidden="true" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert" src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c667571bd82eac9350ddadb9bc4d221711789c0f" style="vertical-align: -2.505ex; width:27.268ex; height:6.176ex;"/>
- t ()t){displaystyle operatorname {tri} (t)} es la función del triángulo
- n es un entero que representa el dominio de tiempo discreto (en muestras)
- u[n]{displaystyle u[n]} es la función de paso de unidad de tiempo discreto
- δ δ [n]{displaystyle delta [n]} es el Kronecker delta δ δ n,0{displaystyle delta _{n,0}
Propiedades
Esta tabla muestra algunas operaciones matemáticas en el dominio del tiempo y los efectos correspondientes en el dominio de la frecuencia.
- Alternativa Alternativa {displaystyle *} es la convolución discreta de dos secuencias
- x[n]Alternativa Alternativa {displaystyle x[n]^{*} es el complejo conjugado de x[n].
Propiedad | Dominio de tiempo x[n] | dominio de frecuencia X2π π ()⋅ ⋅){displaystyle X_{2pi}(omega)} | Observaciones | Referencia |
---|---|---|---|---|
Linearity | a⋅ ⋅ x[n]+b⋅ ⋅ Sí.[n]{displaystyle acdot x[n]+bcdot y[n]} | a⋅ ⋅ X2π π ()⋅ ⋅)+b⋅ ⋅ Y2π π ()⋅ ⋅){displaystyle acdot X_{2pi}(omega)+bcdot Y_{2pi }(omega)} | números complejos a,b{displaystyle a,b} | |
Reversión del tiempo / Reversión de frecuencia | x[− − n]{displaystyle x[-n]} | X2π π ()− − ⋅ ⋅){displaystyle X_{2pi}(-omega)} | ||
Conjugación del tiempo | x[n]Alternativa Alternativa {displaystyle x[n]^{*} | X2π π ()− − ⋅ ⋅)Alternativa Alternativa {displaystyle X_{2pi}(-omega)}{*}! | ||
Reversión del tiempo " conjugación | x[− − n]Alternativa Alternativa {displaystyle x[-n]^{*} | X2π π ()⋅ ⋅)Alternativa Alternativa {displaystyle X_{2pi}(omega)^{*}} | ||
Parte real en el tiempo | R R ()x[n]){displaystyle Re {(x[n]}} | 12()X2π π ()⋅ ⋅)+X2π π Alternativa Alternativa ()− − ⋅ ⋅))[displaystyle {frac {1}{2}}(X_{2pi }(omega)+X_{2pi }^{*}(-omega)} | ||
Parte imaginaria en el tiempo | I I ()x[n]){displaystyle Im {(x[n]} | 12i()X2π π ()⋅ ⋅)− − X2π π Alternativa Alternativa ()− − ⋅ ⋅)){displaystyle {frac {1}{2i}(X_{2pi }(omega)-X_{2pi }^{*}(-omega)} | ||
Parte real en frecuencia | 12()x[n]+xAlternativa Alternativa [− − n]){displaystyle {frac {1}{2}(x[n]+x^{*}[n]}} | R R ()X2π π ()⋅ ⋅)){displaystyle Re {(X_{2pi }(omega)}} | ||
Parte imaginaria en frecuencia | 12i()x[n]− − xAlternativa Alternativa [− − n]){displaystyle {frac {1}{2i}(x[n]-x^{*}[n]}} | I I ()X2π π ()⋅ ⋅)){displaystyle Im {(X_{2pi }(omega)}} | ||
Cambio en el tiempo / Modulación en la frecuencia | x[n− − k]{displaystyle x[n-k]} | X2π π ()⋅ ⋅)⋅ ⋅ e− − i⋅ ⋅ k{displaystyle X_{2pi}(omega)cdot e^{-iomega K} | entero k | |
Cambio de frecuencia / Modulación en el tiempo | x[n]⋅ ⋅ eian{displaystyle x[n]cdot e^{ian}! | X2π π ()⋅ ⋅ − − a){displaystyle X_{2pi}(omega -a)!} | Número real a{displaystyle a} | |
Decimation | x[nM]{displaystyle x[nM]} | 1M.. m=0M− − 1X2π π ()⋅ ⋅ − − 2π π mM){displaystyle {frac}{M}sum} ¿Por qué? | entero M{displaystyle M} | |
Expansión del tiempo | {}x[n/M]n=múltiples de M0de otra manera{displaystyle scriptstyle {begin{cases}x[n/M] implican={text{multiple of M} limitada{text{otherwise}}end{cases}}} | X2π π ()M⋅ ⋅){displaystyle X_{2pi}(Momega)!} | entero M{displaystyle M} | |
Derivativo en frecuencia | nix[n]{displaystyle {frac {fn}x[n]} | dX2π π ()⋅ ⋅)d⋅ ⋅ {displaystyle {frac {dX_{2pi}(omega)}{domega ¡Oh! | ||
Integración en frecuencia | {displaystyle} | {displaystyle} | ||
Diferencia en el tiempo | x[n]− − x[n− − 1]{displaystyle x[n]-x[n-1]! | ()1− − e− − i⋅ ⋅)X2π π ()⋅ ⋅){displaystyle left(1-e^{-iomega }right)X_{2pi }(omega)!} | ||
Summation in time | .. m=− − JUEGO JUEGO nx[m]{displaystyle sum _{m=-infty }{n}x[m]! | 1()1− − e− − i⋅ ⋅)X2π π ()⋅ ⋅)+π π X()0).. k=− − JUEGO JUEGO JUEGO JUEGO δ δ ()⋅ ⋅ − − 2π π k){displaystyle {frac {1}{left(1-e^{-iomega }}X_{2pi }(omega)+pi X(0)sum _{k=-infty }infty }delta (omega -2pi k)}} | ||
Convolución en tiempo / Multiplicación en frecuencia | x[n]Alternativa Alternativa Sí.[n]{displaystyle x[n]*y[n]! | X2π π ()⋅ ⋅)⋅ ⋅ Y2π π ()⋅ ⋅){displaystyle X_{2pi}(omega)cdot Y_{2pi}(omega)!} | ||
Multiplicación en el tiempo / Convolución en frecuencia | x[n]⋅ ⋅ Sí.[n]{displaystyle x[n]cdot y[n]! | 12π π ∫ ∫ − − π π π π X2π π ()..)⋅ ⋅ Y2π π ()⋅ ⋅ − −..)d.. {displaystyle {frac {1}{2pi}int _{-pi }{pi }X_{2pi }(nu)cdot Y_{2pi }(omega -nu)dnu !} | Conversión periódica | |
Correlación cruzada | *** *** xSí.[n]=x[− − n]Alternativa Alternativa Alternativa Alternativa Sí.[n]{displaystyle rho _{xy}[n]=x[n]^{*}*y[n]!} | RxSí.()⋅ ⋅)=X2π π ()⋅ ⋅)Alternativa Alternativa ⋅ ⋅ Y2π π ()⋅ ⋅){displaystyle R_{xy}(omega)=X_{2pi }(omega)^{*}cdot Y_{2pi}(omega)!} | ||
Teorema de Parseval | ExSí.=.. n=− − JUEGO JUEGO JUEGO JUEGO x[n]⋅ ⋅ Sí.[n]Alternativa Alternativa {displaystyle ¿Qué? | ExSí.=12π π ∫ ∫ − − π π π π X2π π ()⋅ ⋅)⋅ ⋅ Y2π π ()⋅ ⋅)Alternativa Alternativa d⋅ ⋅ {displaystyle E_{xy}={frac {1}{2pi}int _{-pi. {X_{2pi}(omega)cdot Y_{2pi}(omega)^{*}domega }!} |
Citas de páginas
- ^ Oppenheim y Schafer, págs. 147 (4.20), págs. 694 (10.1), y Prandoni y Vetterli, págs. 255, (9.33), donde:T⋅ ⋅ X()ei⋅ ⋅)≜ ≜ X2π π ()⋅ ⋅),{displaystyle Tcdot X(e^{iomega })triangleq X_{2pi }(omega),} ⋅ ⋅ ≜ ≜ 2π π fT,{displaystyle omega triangleq 2pi fT,}yXc()i2π π f)≜ ≜ X()f).{displaystyle X_{c}(i2pi f)triangleq X(f).}
- ^ Oppenheim y Schafer, p 551 (8.35), y Prandoni y Vetterli, p 82, (4.43), donde: T⋅ ⋅ X~ ~ ()ei⋅ ⋅)≜ ≜ X2π π ()⋅ ⋅),{displaystyle Tcdot {tilde {X}(e^{iomega })triangleq X_{2pi}(omega),} ⋅ ⋅ ≜ ≜ 2π π fT,{displaystyle omega triangleq 2pi fT,} X~ ~ [k]≜ ≜ X[k],{displaystyle {tilde {X}[k]triangleq X[k],}yδ δ ()2π π fT− − 2π π kN)↑ ↑ δ δ ()f− − kNT)/()2π π T).{displaystyle delta left(2pi fT-{tfrac {2pi k}{N}right)equiv delta left(f-{tfrac {k}{NT}right)/(2pi T).}
- ^ Oppenheim y Schafer, p 60, (2.169), y Prandoni y Vetterli, p 122, (5.21)