| n. |
Data |
Argomenti svolti |
Durata della lezione |
Totale ore di lezione |
| 1 |
29/9/2008 |
Introduzione
ai segnali. Esempi di segnali acustici.
Segnali deterministici e segnali di rumore. Segnali bidimensionali:
immagini. Realizzazione del rumore nel caso di un'immagine. Operazioni
che si possono fare sui segnali. Schema tipico di un sistema di acquisizione di segnali (sensore/trasduttore-ADC-computer di acquisizione dati). |
2 |
2 |
| 2 |
6/10/2008 |
Relazione
tra segnali campionati e spazi
vettoriali. Prodotto scalare. 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. Forma complessa delle serie di Fourier. |
2 |
4 |
| 3 |
7/10/2008 (mattina) |
Simmetria
dei coefficienti di Fourier nel caso di
funzioni a valori
reali. Calcolo della serie di Fourier di un'onda quadra. Fenomeno
di Gibbs. |
1 |
5 |
| 4 |
7/10/2008 (pomeriggio) |
Introduzione
a LabView. Strumenti reali e
strumenti virtuali. |
1 |
6 |
| 5 |
6/10/2008 (pomeriggio - laboratorio) |
Sessione
di laboratorio: primo utilizzo ed esempi semplici di programmazione in LabView. |
2 |
8 |
| 6 |
13/10/2008 |
Trasformata di Fourier. Proprietà della trasformata di Fourier. Teorema di convoluzione. Proprietà di simmetria della trasformata di Fourier. Funzione delta di Dirac; rappresentazioni della funzione delta di Dirac come limite di una successione di funzioni densità di probabilità. Rappresentazione della funzione delta per mezzo di un integrale di Fourier. Teorema di Hurwitz-Liapunov. Teorema di Parseval. Spettro di potenza (densità spettrale). | 2 |
10 |
| 7 |
14/10/2008 (mattina) |
Trasformata
di Fourier di un singolo impulso rettangolare. Significato statistico
della densità
spettrale: densità spettrale come misura della fluttuazione
quadratica media per unità di frequenza. Funzione di
autocorrelazione. Teorema
di
Wiener-Kintchine. Interpretazione statistica della densità
spettrale. Densità spettrale di una serie di impulsi rettangolari scorrelati tra loro. Densità spettrale di un segnale sinusoidale. |
1 |
11 |
| 8 |
14/10/2008 (pomeriggio - laboratorio) |
Esercitazioni
in laboratorio con LabView (dal
manuale Getting Started with LabView) |
3 |
14 |
| 10 |
28/10/2008 (mattina) |
Densità spettrale di un segnale sinusoidale smorzato. Introduzione dei decibel. Utilizzo dei decibel per la fonometria. | 1 |
15 |
| 11 |
28/10/2008 (pomeriggio) |
Introduzione ai filtri. Classificazione dei filtri. Analisi dettagliata del comportamento del filtro RC nel dominio della frequenza. | 1 |
18 |
| 12 |
28/10/2008 (pomeriggio - laboratorio) |
Sessione
di laboratorio: simulazione di segnali e analisi spettrale tramite LabView. |
2 |
20 |
| 13 |
4/11/2008 (mattina) |
Risposta impulsiva e funzione di trasferimento del filtro RC. Considerazioni generali su risposta impulsiva e funzione di trasferimento (teoria dei sistemi): collegamento tramite il teorema di convoluzione. | 1 |
21 |
| 14 |
4/11/2008 (pomeriggio) |
Altre considerazioni generali sui filtri: relazione con i sistemi lineari, causalità e forma della risposta impulsiva e della funzione di trasferimento del filtro. Dimostrazione che i filtri causali producono sempre uno sfasamento dipendente dalla frequenza. | 1 |
22 |
| 15 |
4/11/2008
(pomeriggio - laboratorio) |
Introduzione
alla
trasmissione e ricezione di segnali
radio. Spettro di un segnale modulato in ampiezza. Demodulazione
di
segnali modulati in ampiezza. Descrizione qualitativa del
funzionamento del metodo di demodulazione eterodina. Schema di radio AM
con un transistor
FET. Altri metodi di modulazione, modulazione di fase e di frequenza. Analisi dei segnali modulati in frequenza. Altri metodi di modulazione (cenno al metodo FSK). |
2 |
24 |
| 16 |
10/11/2008 (laboratorio - dip. Fisica) |
Sessione di laboratorio: costruzione di una radio AM con un transistor di tipo FET. | 2 |
26 |
| 17 |
11/11/2008 (mattina) |
La
modulazione PSK e le sue varianti (BPSK, QPSK). Modulazione PCM. |
1 |
27 |
| 19 |
11/11/2006 (pomeriggio) |
Propagazione
atmosferica.
Allocazione
delle
frequenze (mappa
di allocazione delle frequenze dal sito della NTIA). Esempio
di ricerca moderna che utilizza i concetti di modulazione studiati nel
corso (sintesi di frequenza con i laser; radio realizzata con un
nanotubo, link
all'articolo). Radio
digitale (DRM). Trasformata di Fourier discreta (DFT). Proprietà di ortogonalità degli esponenziali complessi con indici interi che compaiono nella definizione della DFT. Complessità di calcolo della DFT. |
3 |
30 |
| 20 |
17/11/2008 |
Teorema
di convoluzione per le DFT. Esempio:
DFT di un segnale sinusoidale. Teorema del campionamento (teorema di Nyquist). Formula di ricostruzione di Shannon. DFT come modello fisico dei dati. |
2 |
32 |
| 21 |
18/11/2008 (mattina) |
Il
lemma di Danielson-Lanczos. Algoritmo di Cooley e Tukey per la
trasformata di Fourier veloce (FFT).
Varianti dell'algoritmo di Cooley e Tukey. Calcolo della densità spettrale per mezzo della DFT. |
1 |
33 |
| 22 |
18/11/2008 (pomeriggio) |
Teorema
di
Wiener-Kintchine per segnali campionati. Introduzione agli esercizi con LabView su DFT e densità spettrale. |
1 |
34 |
| 23 |
18/11/2008 (pomeriggio - laboratorio) |
Sessione
di laboratorio: utilizzo di LabView
per il calcolo della DFT.
Utilizzo del programma per la misura sperimentale della
complessità computazionale della DFT. |
2 |
36 |
| 24 |
24/11/2008 |
Spectral
leakage. Utilizzo delle finestre per la riduzione dello spectral
leakage. Caratteristiche generali delle finestre. Caratteristiche della
finestra rettangolare e della finestra di Hanning. Parametri
che
caratterizzano i diversi tipi di finestre (in particolare: coherent
gain, coherent power gain, incoherent power gain, equivalent noise
bandwidth). Introduzione ai processi
di rumore. |
2 |
38 |
| 25 |
25/11/2008 (mattina) |
Introduzione
ai processi di rumore. Caratteristiche
generali
del rumore: Gaussianità,
ergodicità, stazionarietà. Esempio di processo
non ergodico. Esempio di processo non stazionario (processo di
diffusione descritto da una random walk unidimensionale). Importanza
della Gaussianità nei processi di rumore. Rumore bianco e rumori
colorati (rumori con spettro tipo 1/f^alpha). |
1 |
39 |
| 26 |
25/11/2008 (pomeriggio) |
Funzione di
autocorrelazione del rumore bianco. Dimostrazione di Pierce della
formula di Nyquist per il rumore Johnson. |
1 |
40 |
| 27 |
25/11/2008 (pomeriggio - laboratorio) |
Sessione di laboratorio: utilizzo delle routines di LabView per la generazione di processi di rumore. Analisi spettrale di processi che hanno miscele di componenti continue e deterministiche. Effetto delle finestre. | 2 |
42 |
| 28 |
1/12/2008 |
Richiami
su statistiche
associate a successioni di
impulsi scorrelati, distribuzione di Poisson e distribuzione degli
intervalli di tempo. Ripasso del modello di
Drude della conduzione nei
metalli. Teorema di Campbell. Versione semplificata della formula di reciprocità di Green (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. |
2 |
44 |
| 29 |
2/12/2008 (mattina) |
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. | 1 |
45 |
| 30 |
2/12/2008 (pomeriggio) |
Regressioni
lineari e
analisi
spettrale. |
1 |
46 |
| 31 |
2/12/2008 (pomeriggio - laboratorio) |
Sessione
di laboratorio: utilizzo di LabView
per l'analisi di regressioni lineari. |
2 |
48 |
| 32 |
4/12/2008 |
Discussione
di un programma di LabView per il
calcolo delle regressioni lineari e degli spettri (nota sulla struttura del programma). Teoria di base dei filtri digitali. Alcuni esempi di filtri FIR. Alcuni esempi di filtri IIR. Feedback negativo. Introduzione elementare al funzionamento degli amplificatori operazionali con feedback negativo. |
2 |
50 |
| 33 |
9/12/2008 (pomeriggio - laboratorio) |
Sessione di laboratorio: utilizzo di LabView per l'analisi di regressioni lineari. | 3 |
53 |
| 34 |
12/12/2008 |
Semplici
applicazioni degli amplificatori operazionali: circuiti amplificatori e
sommatori. DAC ottenuto da
un circuito sommatore realizzato con un amplificatore operazionale. Altre applicazioni degli amplificatori operazionali: differenze, derivate, integrali di segnali ottenuti per mezzo di amplificatori operazionali. Amplificatore in transimpedenza e suo utilizzo come preamplificatore di corrente per i fotodiodi. Filtri attivi con amplificatori operazionali: la configurazione di Sallen-Key.Analisi di un filtro passa-basso ottenuto dalla configurazione di Sallen-Key. Altri filtri attivi. DAC ottenuto per mezzo della configurazione circuitale R2R. |
2 |
55 |
| 35 |
15/12/2008 |
Sessione
di laboratorio: costruzione di un fotometro che utilizza un OP-AMP come
amplificatore in transconduttanza. |
3 |
58 |
| 36 |
16/12/2008 (mattina) |
Introduzione
al
funzionamento degli ADC: il flash ADC. Gli ADC pipelined, ADC SAR e ADC
Sigma-Delta. Introduzione al range dinamico. Progettazione di un setup di acquisizione di segnali ambientali (link alla presentazione). |
1 |
59 |
| 37 |
16/12/2008 (pomeriggio) |
Sessione
di laboratorio: costruzione dell'apparato di
misura per l'acquisizione di segnali ambientali (luce ambientale).
Inizio della misura.
Setup del server per il controllo remoto dell'acquisizione dati. |
3 |
62 |
| 38 |
8/1/2009 |
Analisi
dei dati acquisiti durante il periodo
natalizio (link alla
presentazione) |
2 |
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| 39 |
8/1/2009 (laboratorio) |
Dimostrazione
del funzionamento di un sistema di trasmissione e ricezione ottico con
modulazione FM (link alla presentazione) |
1 |
65 |