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Transformada De Fourier


Enviado por   •  2 de Mayo de 2013  •  1.154 Palabras (5 Páginas)  •  959 Visitas

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TRANSFORMADA DE FOURIER

CONCEPTOS BÁSICOS

La idea de las series de Fourier vista en la clase anterior permite pensar en la

representación de funciones no periódicas, asimilándolas a una periódica de período

infinito. Con esta idea se llega a la transformada de Fourier de una función, definida

por:

F w f t e-iwtdt ¥

-¥ ( ) = ∫ ( )

En base a ella se puede representar a la función f mediante una integral, igual que antes

lo hacíamos mediante una sumatoria en el caso de series de Fourier:

w w

p

f t F eiwtd ∫¥

= ( )

2

1

( )

La F vendría a jugar, pues, el rol de un “coeficiente”. Ambas expresiones se suelen

relacionar mediante la simbología:

f (t)« F(w )

En realidad, pocas veces se apela al cálculo directo para obtener una transformada, sino

que se las genera a partir de otras conocidas (p. 264 Gabel) más el uso de las

propiedades de la transformada (p. 275 Gabel). Iremos introduciendo algunas de estas

propiedades en los ejemplos resueltos.

PROBLEMAS RESUELTOS

1.) Cálculo directo de una transformada. Calcular la transformada de Fourier de la

función f dada por





< < - 



 = +

0 demás casos

2

7

1 cos

( ) p p p

t

t

f t

SOLUCIÓN

F f t e i tdt p ( t )e iwtdt

p

w w p -

-

¥ -

-¥ = ∫ = ∫ + 2

( ) ( ) 1 cos 7

Esta integral es fácil pero laboriosa. Una manera de resolverla con relativa practicidad

es expresar el coseno en su forma compleja. Al hacer los cálculos queda:

2 3

2 2

2 2

2 3

2 2

2 2

49 4

2

7

14 sen

2

7

49 4 1 cos

49 4

2

7

14 sen

2

7

49 4 1 cos

( )

p w w

p w p pw p

p w w

p w p pw p

w

pw

pw

- +

 

 

+  

 

- + +

-

+

- +

 

 

+  

 

- + +

=

-

-

e i i

ie i

F

i

i

2.) Propiedad de simetría. Eligiendo el método más conveniente, calcular la

transformada de Fourier de la función:

it

f t

+

=

4

5

( )

SOLUCIÓN

En las tablas encontramos que

a iw

e atu t

+

- « 1

( ) . Por lo tanto estamos tratando de

encontrar la transformada de una función que, si estuviera expresada en w, sería la

transformada de una función conocida. Para casos como éste cabe aplicar la propiedad

de simetría, que expresa que si f(t) «F(w), entonces F(t) « 2pf(–w).

En nuestro caso, podemos escribir, aplicando la mencionada expresión de tablas y la

propiedad de linealidad:

w i

e tu t

+

- «

4

5

5 4 ( ) . Por lo tanto por la propiedad de simetría

podemos escribir 2 5 ( )

4

5 « p 4( w ) -w

+

e- - u

it

. Veamos que u(–w) es la imagen especular

de u(w), y se puede expresar como u(–w) = 1- u(w). Reescribiendo la expresión anterior

tendremos finalmente:

10 [1 ( )]

4

5 p 4w w e u

it

« -

+

3.) Corrimientos. Aplicando propiedades de la transformada de Fourier, calcular y

graficar el espectro de amplitud de la función f(t) = 6[u(t – 3) – u(t – 7)].

SOLUCIÓN

La función es un pulso de anchura 4 y amplitud 6 centrado en t = 5. Sabemos de tablas

que si gT es un pulso de anchura T y amplitud 1 centrado en t = 0, la transformada de

Fourier es GT(w) = Tsinc(wT/2), donde sinc(x) = senx/x. Pero aquí el pulso está corrido

en 5 unidades. Nuestra función puede decirse entonces que equivale a 6g4(t – 5).

Para transformar esta última, recordemos la propiedad de retardo, que permite manejar

funciones con corrimientos en la variable t. Ella expresa que si f(t) « F(w), entonces

( ) 0 ( )

0 f t t e w F w - « -i t . De esa manera, en nuestro caso particular tenemos:

( ) 6 ( 5) 6 ( ) 6 5 4sinc(2 ) 24 5sinc(2 ) ( )

4

5

4 f t = g t - « e-iw G w = e-iw w = e-iw w = F w

Para graficar el espectro de amplitud, tengamos en cuenta que la exponencial

...

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