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Data |
Argomenti svolti |
Durata della lezione |
Totale ore di lezione |
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19/10/2010 |
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. Relazione
tra
segnali
campionati
e
spazi
vettoriali.
Prodotto
scalare.
Ortogonalità
delle
funzioni
trigonometriche
nello
spazio
delle
funzioni
periodiche su un intervallo
dato. |
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2 |
| 2 |
19/10/2010 (pomeriggio) |
Richiami sulle serie di Fourier. Utilizzo delle relazioni di ortogonalità per il calcolo dei coefficienti di Fourier. Forma complessa delle serie di Fourier. Simmetria dei coefficienti di Fourier nel caso di funzioni a valori reali. Calcolo della serie di Fourier di un'onda quadra. Fenomeno di Gibbs. | 2 |
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21/10/2010 |
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. Trasformata di Fourier di un singolo impulso rettangolare. Introduzione a LabView (gli studenti possono consultare anche il testo introduttivo: Getting Started with LabView). |
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| 4 |
26/10/2010 |
Trasformata di Fourier di alcuni segnali comuni. Teorema di Hurwitz-Liapunov. Teorema di Parseval. Spettro di potenza (densità spettrale). 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. | 2 |
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26/10/2010 (pomeriggio) |
Introduzione all'utilizzo di LabView., quindi sessione di laboratorio: primo utilizzo ed esempi semplici di programmazione (generazione di segnali, utilizzo della trasf. di Fourier numerica, utilizzo della funzione di calcolo dello spettro di potenza, costruzione dell'interfaccia utente). | 2 |
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4/11/2010 |
Densità spettrale di una serie di impulsi scorrelati tra loro. Introduzione dei decibel. Utilizzo dei decibel per la fonometria. | 2 |
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6/11/2010 (sabato) |
Altre
considerazioni su funzioni spettri e funzione di autocorrelazione
(parità della funzione di autocorrelazione, etc. ). Analisi
dettagliata
del
comportamento
del
filtro
RC
nel
dominio
della
frequenza.
Risposta
impulsiva
e funzione di trasferimento del filtro RC. Relazione tra risposta
impulsiva e funzione di trasferimento. |
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9/11/2010 |
Introduzione ai filtri. Classificazione dei filtri. Considerazioni generali su risposta impulsiva e funzione di trasferimento. Causalità e forma della risposta impulsiva e della funzione di trasferimento del filtro. Introduzione alla trasmissione e ricezione di segnali radio. Spettro di un segnale modulato in ampiezza. Demodulazione di segnali modulati in ampiezza. | 2 |
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9/11/2010 (pomeriggio) |
Sessione di laboratorio: costruzione di una radio AM con un transistor di tipo FET. | 2 |
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11/11/2010 |
Schema di radio AM con un transistor FET. Descrizione qualitativa del funzionamento del metodo di demodulazione eterodina. Altri metodi di modulazione, modulazione di fase e di frequenza. Spettro dei segnali modulati in frequenza. Propagazione atmosferica. | 2 |
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16/11/2010 |
Cenni alla demodulazione dei segnali FM con uno slope detector. 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 (radio realizzata con un nanotubo, link all'articolo). Altri metodi di modulazione: metodi FSK, PSK. La modulazione PSK e le sue varianti (BPSK, QPSK). | 2 |
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| 12 |
16/11/2010 (pomeriggio) |
Sessione di laboratorio: simulazione di sistemi di modulazione FSK e analisi spettrale dei segnali prodotti tramite LabView. | 2 |
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18/11/2010 |
Analisi di un semplice circuito non lineare e produzione di armoniche, schema di un programma in LabView. Modulazione PCM. Introduzione alle tecniche di trasmissione digitale dei segnali radio e tv. Radio digitale (DRM). | 2 |
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25/11/2010 |
Radio
digitale (DRM); la tecnica FDM (Frequency Division Multiplexing).
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. Teorema
di convoluzione per le DFT. |
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30/11/2010 |
Esempio:
DFT
di
un
segnale
sinusoidale.
DFT
come
modello
fisico dei dati. Teorema del campionamento (teorema di Nyquist). Ricostruzione del segnale campionato per mezzo di un DAC. |
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30/11/2010 (pomeriggio) |
Sessione di Laboratorio: realizzazione di un programma LabView per l'analisi di un circuito non lineare. | 2 |
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2/12/2010 |
Formula
di
ricostruzione
di
Shannon.
Analogia
con
il metodo OFDM. Il
lemma
di
Danielson-Lanczos.
Algoritmo
di
Cooley
e
Tukey per la
trasformata di Fourier veloce (FFT). |
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| 18 |
7/12/2010 |
Varianti
dell'algoritmo
di
Cooley
e
Tukey.
Calcolo
della
densità spettrale per mezzo della DFT. Cenni a varianti dei metodi per il calcolo della densità spettrale. |
2 |
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| 19 |
7/12/2010 (pomeriggio) |
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).(Link alla presentazione) |
2 |
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9/12/2010 |
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). Funzione
di
autocorrelazione
del
rumore
bianco. Dimostrazione di Pierce della formula di Nyquist per il rumore Johnson. |
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14/12/2010 |
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 |
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14/12/2010 (pomeriggio) |
Sessione di laboratorio: utilizzo di LabView per la simulazione e analisi spettrale di segnali + finestre + rumore bianco, e per il calcolo della complessità dell'algoritmo DFT. | 2 |
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16/12/2010 |
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. | 2 |
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| 24 |
21/12/2010 |
Calcolo dei
coefficienti della regressione. Illustrazione di un programma di LabView
per l'analisi di regressioni lineari. Filtri digitali. Teoria di base dei filtri digitali. Alcuni esempi di filtri FIR. Alcuni esempi di filtri IIR. Dimostrazione che i filtri causali producono sempre uno sfasamento dipendente dalla frequenza. (link alla presentazione su regressioni e filtri). |
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21/12/2010 (pomeriggio) |
Sessione
di
laboratorio:
utilizzo
di LabView
per l'analisi di regressioni lineari. |
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23/12/2010 |
Introduzione
all'apparato
per
l'acquisizione
di
segnali
ambientali
(luce
ambientale).
(v.
presentazione in formato pdf). Setup della presa dati da realizzare durante il periodo natalizio (misura della luminosità e della temperatura ambientale) |
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11/1/2011 |
Introduzione
elementare
al
funzionamento di triodi, transistor FET e transistor
bipolari. Amplificatori. Retroazione
(feedback)
negativa.
Introduzione
elementare
al
funzionamento
degli
amplificatori
operazionali
con
feedback
negativo. |
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11/1/2011 (pomeriggio) |
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.Altre
applicazioni degli amplificatori
operazionali: differenze, logaritmi, esponenziali di segnali ottenuti
per
mezzo di amplificatori operazionali. DAC ottenuto da
un circuito sommatore realizzato con un amplificatore operazionale. DAC
ottenuto per mezzo della configurazione circuitale R2R. Il gyrator.
(link alla presentazione in formato pdf –
attenzione richiede la versione 10 di Acrobat Reader) |
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12/1/2011 |
Filtri
attivi
con amplificatori operazionali: la configurazione di
Sallen-Key.Analisi
di un filtro passa-basso ottenuto
dalla configurazione di Sallen-Key. (link alla
presentazione in formato pdf – attenzione richiede la versione 10 di
Acrobat Reader) Introduzione al funzionamento degli ADC: il flash ADC. Gli ADC pipelined, ADC SAR e ADC Sigma-Delta. Range dinamico. (link alla presentazione) |
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17/1/2011 |
Sessione di laboratorio: costruzione di un fotometro che utilizza un OP-AMP come amplificatore in transconduttanza. | 2 |
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17/1/2011 |
Analisi
dei
dati
acquisiti
durante
il
periodo
natalizio. (link alla
presentazione) Dimostrazione del funzionamento di un sistema di trasmissione e ricezione ottico con modulazione FM (link alla presentazione) |
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