martes, 30 de octubre de 2012

1.4 Análisis matemático de señales: Análisis de Fourier



El análisis de Fourier
El análisis de Fourier surgió a partir del intento del matemático francés por hallar la solución a un problema práctico, la conducción del calor en un anillo de hierro. Demostró que se puede obtener una función discontinua a partir de la suma de funciones continuas. Esta tesis fue defendida por Fourier ante la Academia Francesa, lo que motivó severas objeciones de los matemáticos más importantes de su época como LaGrange, La place, etc.


Gracias a francés Jean-Baptiste Joseph Fourier que desarrolló la teoría cuando estudiaba la ecuación del calor. Fue el primero que estudió tales series sistemáticamente, y publicando sus resultados iniciales en 1807 y 1811. Esta área de investigación se llama algunas veces Análisis armónico.
Análisis armónico estudia la representación de funciones o señales como superposición de ondas de base (los armónicos) son sinusoidales y por tanto las series son trigonométricas



Toda función f(t) periódica de periodo P, se puede representar en forma de una suma infinita de funciones armónicas, es decir,

Serie de Fourier es una serie infinita que converge puntualmente a una función periódica y continua a trozos (o por partes). Constituyen la herramienta matemática básica del análisis de Fourier empleado para analizar funciones periódicas a través de la descomposición de dicha función en una suma infinita de funciones senoidales mucho más simples (como combinación de senos y cosenos con frecuencias enteras).

Áreas de aplicación incluyen análisis vibratorio, acústica, óptica, procesamiento de imágenes y señales, y compresión de datos. En ingeniería, para el caso de los sistemas de telecomunicaciones, y a través del uso de los componentes espectrales de frecuencia de una señal dada, se puede optimizar el diseño de un sistema para la señal portadora del mismo. Refierase al uso de un Analizador de espectros.




Funciones trigonométrica



Teorema de Dirichlet: Convergencia a una función periódica
f(x) es una función periódica, continua a trozos y acotada, que en un periodo tiene un número finito de máximos y mínimos locales y un número finito de discontinuidades.

Análisis de Fourier
Estudia el comportamiento de las señales de un determinado espacio, un rayo, una energía eléctrica para ver como se está comportando una señal podríamos mencionar la perdida de internet y análisis de la señal

1.4.1 Señales determinísticas


Señal deterministicas muestra una  señal en la cual cada valor esta fijo y puede ser determinada por una expresión matemática, regla o tabla. Los valores futuros de esta señal pueden ser calculados usando sus valores anteriores teniendo una confianza completa en los resultados

Señal deterministico


Señales aleatorias
Este tipo de señal tiene mucha fluctuación respecto a su comportamiento. Los valores futuros de una señal aleatoria no se pueden predecir con exactitud, solo se pueden basar en los promedios  de conjuntos  de señales con características similares y a continuación vemos un imagen de señal aleatoria


Señales analógicas
Tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético y que es representable por una función matemática continúa en la que es variable su amplitud y periodo (representando un dato de información) en función del tiempo. Algunas magnitudes físicas comúnmente portadoras de una señal de este tipo son eléctricas como la intensidad, la tensión y la potencia, pero también pueden ser hidráulicas como la presión, térmicas como la temperatura, mecánicas; vemos algunas imágenes de señales analógicas.
Cámaras 


Teléfonos


Sonido

Esta son algunas tipos de señales analógicas que hacemos uso en nuestras vidas diarias.

Señal digital
Señal generada por algún tipo de señal electromagnética en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en término de algunas magnitudes que presentan valores discretos en lugar de valores de un cierto rango.

Ruido o sonido





Señal eléctrica
Tipo de señal generada por algún tipo de señal electromagnético y pueden ser analógicas si varían de forma continua ene le tiempo, o digitales si varían de forma discreta.
 

Eléctrica

 




Señal luminosa

Señal óptica
Es cualquier señal de comunicación que utiliza la luz como medio de comunicación; y podrimos mencionar como por ejemplos:


Ondas que forman el paquete