Insegnamento mutuato da: B010462 - FONDAMENTI DI ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALI Laurea Triennale (DM 270/04) in INGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI
Lingua Insegnamento
Italiano
Contenuto del corso
Digitalizzazione dei segnali
Analisi dei sistemi discreti lineari tempo-invarianti
Trasformata Discreta di Fourier (DFT)
Progetto di filtri numerici a risposta impulsiva finita (FIR)
Progetto di filtri numerici a risposta impulsiva infinita (IIR)
Realizzazione di sistemi di elaborazione numerica dei segnali
Applicazioni e laboratorio con MATLAB.
Testo di riferimento
F.Argenti,L.Mucchi,E. Del Re, "Elaborazione numerica dei segnali. Teoria, esercizi ed esempi al calcolatore", McGraw-Hill, Milano, 2011.
Testi di consultazione
A.V. Oppenheim, R.W. Schafer, Discrete-time signal processing, Prentice-Hall, 1989.
J.G. Proakis, D.G. Manolakis, Digital signal processing. Principles, algorithms and applications, Prentice-Hall, 1996.
C.S. Burrus et al., Computer-based exercises for signal processing using MATLAB, Prentice-Hall, 1994
Obiettivi Formativi
Capacità acquisite:
Comprensione dei vantaggi e dei limiti delle tecniche numeriche di base per la elaborazione dei segnali
Analisi e progetto dei sistemi di elaborazione numerica dei segnali mediante filtri numerici e FFT
Individuazione delle caratteristiche dei componenti (inclusi i convertitori A/D e D/A e i DSP) per la realizzazione dei sistemi di elaborazione numerica dei segnali
Conoscenza delle applicazioni tipiche della elaborazione numerica dei segnali.
Prerequisiti
Teoria dei segnali
Metodi Didattici
Lezioni
Esercitazioni
Laboratorio
Altre Informazioni
Altre informazioni e materiale didattico integrativo sulla piattaforma e-learning MOODLE disponibile dal sito
http://e-l.unifi.it/
Appelli di esame:
Scritto
22 gennaio 2013, ore 9:30, aula 206 SM
12 febbraio 2013, ore 9:30, aula 206 SM
5 marzo 2013, ore 9:30, aula 206 SM
Modalità di verifica apprendimento
Prova scritta.
Prova orale facoltativa nello stesso appello della prova scritta (di norma due giorni dopo).
Lo studente può presentare anche un elaborato in MATLAB 15 giorni prima della prova scritta, che sarà valutato insieme alle prove scritta e/o orale.
Programma del corso
Gli argomenti trattati nel corso sono:
Digitalizzazione dei segnali.
Campionamento: ideale, di segnali in bassa frequenza, di segnali in alta frequenza, delle componenti in fase e quadratura, di segnali aleatori. Campionamento reale, distorsione spettrale. Ricostruzione (D/A).
Quantizzazione. Rapporto segnale-rumore di quantizzazione.
Analisi dei sistemi discreti lineari tempo-invarianti
Sistemi discreti: linearità, tempo-invarianza, causalità, stabilità. Sistemi a fase lineare e a fase minima. Energia e potenza. Trasformata Zeta. Trasformata di Fourier.
Risposta impulsiva. Equazioni alle differenze finite.
Funzione di trasferimento. Risposta in frequenza: di ampiezza e di fase.
Filtraggio di segnali aleatori.
Equivalenza fra filtraggio analogico e numerico.
Trasformata Discreta di Fourier (DFT)
Proprietà. Relazione con la Trasformata di Fourier e la Trasformata Zeta.
Algoritmi veloci per la DFT: Trasformata veloce di Fourier (FFT). Algoritmi radice-2 con decimazione nel tempo e in frequenza. Variazioni ed estensioni: radice-4 e algoritmi misti (cenni).
Applicazioni della DFT: stime spettrali, convoluzione lineare, correlazione.
Progetto di filtri numerici a risposta impulsiva finita (FIR)
Proprietà dei filtri FIR. FIR a fase lineare. Filtri 'half-band'.
Metodi di progetto: delle finestre, del campionamento in frequenza, con il criterio di Chebychev. Formule di progetto. Esempi: passa-banda generalizzato, derivatore, trasformatore di Hilbert. Generazione del segnale analitico discreto.
Progetto di filtri numerici a risposta impulsiva infinita (IIR)
Proprietà. Stabilità. Sezioni del primo e del secondo ordine. Passa tutto. IIR a fase minima.
Metodi di progetto: da prototipi analogici, diretti.
Confronto FIR e IIR.
Realizzazione di sistemi di elaborazione numerica dei segnali
Caratteristiche degli algoritmi e dei sistemi di elaborazione numerica dei segnali.
Complessità realizzativa: parametri per la sua valutazione.
Componenti elementari: moltiplicatori, moltiplicatori-accumulatori, memorie, circuiti ausiliari. Digital Signal Processor (DSP). Realizzazione VLSI (cenni).
Realizzazione mediante aritmetica distribuita.