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Data |
Argomenti
svolti |
Durata
della lezione |
Totale ore di lezione |
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5/10/2020 |
Introduzione al
corso. Moderni sistemi di acquisizione dati con campionamento dei segnali. Relazione tra segnali campionati e spazi vettoriali. |
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8/10/2020 |
Prodotto scalare nello spazio dei segnali. Estensione periodica dei segnali misurati. Ortogonalità delle funzioni trigonometriche nello spazio delle funzioni periodiche su un intervallo dato. Richiami sulle serie di Fourier. Utilizzo delle relazioni di ortogonalità per il calcolo dei coefficienti di Fourier. Ortogonalità delle funzioni trigonometriche nello spazio delle funzioni periodiche su un intervallo dato. Forma complessa delle serie di Fourier. Ortogonalità degli esponenziali complessi che compaiono nella formula della forma complessa delle serie di Fourier. Calcolo della serie di Fourier (forma reale) di un'onda quadra. | 2 |
4 |
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9/10/2020 |
Serie di Fourier troncate.
Effetti numerici del troncamento della serie. Fenomeno
di Gibbs. Cenni all'importanza della fase negli sviluppi in
serie di Fourier. Esempi di calcolo di coefficienti di
Fourier. |
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12/10/2020 |
Trasformata di Fourier. Proprietà della trasformata di Fourier. Proprietà di simmetria della trasformata di Fourier. Teorema di convoluzione. Trasformata di Fourier di alcuni segnali comuni. Rappresentazione integrale della funzione delta di Dirac. Trasformata di Fourier di una Lorentziana. | 2 |
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15/10/2020 |
Teorema di Parseval. Spettro di potenza
(densità spettrale). Densità spettrale di un segnale
sinusoidale.Il principio di indeterminazione per i segnali
secondo Gabor. L'impulso Gaussiano come impulso di
indeterminazione minima. |
2 |
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16/10/2020 |
Spettro di un treno di
impulsi statisticamente indipendenti. Funzione di autocorrelazione. Teorema di Wiener-Kintchine. Esempi di densità spettrale. Significato statistico della densità spettrale: densità spettrale come misura della fluttuazione quadratica media per unità di frequenza. |
1 |
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19/10/2020 |
Dimostrazione che se un impulso soddisfa il
principio di indeterminazione per i segnali allora è un
impulso Gaussiano. Considerazioni sulla funzione di
autocorrelazione. Calcolo della funzione di autocorrelazione
nel caso di uno spettro Lorentziano. Esempio di analisi spettrale in laboratorio per mezzo di una simulazione fatta con LabVIEW. Introduzione dei decibel. Utilizzo dei decibel per la fonometria. Utilizzo dei dB (dBZ) nelle misure con radar meteorologico. (link alle slides sui dB). Esempio di software per la meteorologia con scale in dBZ (link). |
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22/10/2020 |
Introduzione
ai filtri. Filtri analogici. Filtri passivi e filtri attivi.
Contestualizzazione dei metodi di analisi dei circuiti in tensione e corrente alternata nell'ambito dei metodi di Fourier. Analisi del comportamento del filtro RC nel dominio della frequenza. Il filtro RC nel dominio del tempo (link alle slides sul filtro RC). Risposta impulsiva e funzione di trasferimento. |
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23/10/2020 |
Linee di trasmissione (1) (link alla presentazione, link al filmato) | 1 |
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26/10/2020 |
Linee di trasmissione (2) |
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29/10/2020 |
Linee di trasmissione (3). | 2 |
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30/10/2020 |
Introduzione alle fibre ottiche |
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6/11/2020 |
Fibre ottiche (2) | 1 |
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9/11/2020 |
Fibre ottiche (3) (link
alla presentazione). Introduzione all'elettronica
analogica. Descrizione generale del funzionamento dei tubi
a vuoto (diodi, triodi). Evoluzione dei tubi a vuoto
e dei transistor. |
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12/11/2020 |
Descrizione basilare del funzionamento dei transistor bipolari. Alcuni circuiti analogici che utilizzano transistors: configurazione a base comune, configurazione a emettitore comune. Progetto di un circuito amplificatore con un transistor nella configurazione a emettitore comune. | 2 |
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13/11/2020 |
Breve introduzione alla
microelettronica. |
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| 17 | 16/11/2020 |
Introduzione alla microelettronica (2). (Link
alla presentazione su elettronica e microelettronica)(link
alla dispensa su introduzione all'elettronica analogica).
(Si consiglia la visione di questo breve
documentario dedicato a Gordon Moore nell'ambito
della serie Scientists You Must Know della Chemical
Heritage Foundation, si veda inoltre anche questo
poster con la storia dei microprocessori Intel). Introduzione alla trasmissione e ricezione di segnali radio. Modulazione di ampiezza (AM). Spettro di un segnale modulato in ampiezza. Demodulazione di segnali modulati in ampiezza. Descrizione qualitativa del funzionamento del metodo di demodulazione eterodina. Altri metodi di modulazione, modulazione di fase e di frequenza, modulazione in frequenza (FM). |
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19/11/2020 |
Cenni alla demodulazione dei segnali FM con uno slope detector. Schema di radio FM con slope detector. Spettro dei segnali modulati in frequenza. Schema minimo di una radio AM. Esempio di ricerca moderna che utilizza i concetti di modulazione studiati nel corso (radio realizzata con un nanotubo, link all'articolo). Altri metodi di modulazione: metodi FSK, PSK. La modulazione PSK e le sue varianti (BPSK, QPSK). (link alla presentazione). Breve storia delle telecomunicazioni. Propagazione atmosferica. Allocazione delle frequenze (mappa di allocazione delle frequenze dal sito della NTIA). | 2 |
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20/11/2020 |
Trasmissioni SSTV.
Trasformata di Fourier discreta (DFT). Proprietà di ortogonalità degli esponenziali complessi con indici interi che compaiono nella definizione della DFT. Teorema di convoluzione per le DFT. |
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23/11/2020 |
Simmetrie della DFT. Rappresentazione bilatera
e unilatera. Spectral leakage. Teorema del campionamento
(teorema di Nyquist). Formula di ricostruzione di Shannon.
Complessità di calcolo della DFT. |
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26/11/2020 |
Il lemma di
Danielson-Lanczos. Algoritmo di Cooley e Tukey per la
trasformata di Fourier veloce (FFT). Calcolo della densità
spettrale per mezzo della DFT. La trasformata coseno
discreta (DCT). Utilizzo della DCT per la compressione delle
immagini JPEG (link alla presentazione sulle DFT). |
2 |
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27/11/2020 |
Introduzione alle
tecniche di trasmissione digitale dei segnali radio e tv.
Introduzione alla tecnica FDM (Frequency Division
Multiplexing). La tecnica OFDM (link alla presentazione). Allocazione
delle frequenze USA con enfasi sulle applicazioni. |
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30/11/2020 |
Introduzione ai processi di
rumore. Caratteristiche generali del rumore: Gaussianità,
ergodicità, stazionarietà. Dimostrazione di Pierce della
formula di Nyquist per il rumore Johnson. La dimostrazione di Nyquist della formula del rumore Johnson (analisi dell'articolo di Nyquist su Phys. Rev.). |
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3/12/2020 |
Il modello di Drude-Lorentz della conduzione elettrica nei metalli. Teorema di Campbell. Teorema di Shockley-Ramo (formula semplificata per la dimostrazione del teorema di Nyquist a partire dal teorema di Campbell). Utilizzo del teorema di Campbell per la derivazione delle formule per il rumore Johnson e lo shot noise. Termometria con il rumore Johnson. Dimostrazione completa del teorema di Shockley-Ramo e cenni di utilizzo. | 2 |
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4/12/2020 | Funzione di autocorrelazione del rumore bianco. Esempio di processo stazionario non ergodico. Equazione di Langevin e moto Browniano. (link alla presentazione). | 1 |
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10/12/2020 |
Amplificatori.
Retroazione (feedback) negativa. Introduzione elementare al funzionamento degli amplificatori operazionali con feedback negativo.Semplici applicazioni degli amplificatori operazionali: circuiti amplificatori e sommatori. Amplificatore in transimpedenza e suo utilizzo come preamplificatore di corrente per i fotodiodi. Circuiti integratori e differenziatori. Calcolo di differenze e logaritmi con gli OP-AMPs.Calcolo di esponenziali di segnali ottenuti per mezzo di amplificatori operazionali. Moltiplicatore analogico. |
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11/12/2020 |
DAC ottenuto da un circuito sommatore
realizzato con un amplificatore operazionale. DAC ottenuto
per mezzo della configurazione circuitale R2R. (link
alla presentazione su retroazione e OP-AMPs). |
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| 28 | 14/12/2020 |
Gli ADC. Range dinamico. Alcune architetture di ADC: flash ADC; ADC pipelined.Il circuito sample-and-hold; ADC SAR; ADC Sigma-Delta e il noise shaping (link alla presentazione sugli ADC, link ad una nota sulle architetture degli ADC). | 2 |
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| 29 | 17/12/2020 |
Regressioni
lineari. Modellizzazione AR, MA e ARMA delle serie
temporali. Trasformata Z. Funzione di trasferimento ottenuta per mezzo della trasformata Z. Relazione tra trasformata Z e DFT. Regressioni lineari e analisi spettrale. Calcolo dei coefficienti della regressione. Filtri digitali. Teoria di base dei filtri digitali. |
2 |
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| 30 | 18/12/2020 |
Alcuni esempi di filtri FIR. Alcuni esempi di filtri IIR.
Filtri e causalità. Filtri a sfasamento zero. (link
alla presentazione su regressioni e filtri). Demodulazione eterodina e il problema della fase, segnali in fase e in quadratura, amplificatore Lock-in. |
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| 31 | 21/12/2020 |
Introduzione alla Software Defined Radio. Schema di base di una SDR. Alcune applicazioni delle SDR. Struttura delle SDR basate sul circuito RTL2832. Software per ricevitori SDR realizzati con il circuito RTL2832. Dimostrazione del funzionamento di una SDR basata su RTL2832 (link alla presentazione sulle SDR). Introduzione agli orologici atomici e alla misura precisa del tempo. Introduzione ai GNSS (GPS, Galileo, etc.) (link alla presentazione). |
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