Rui Rojo / Oct 29 2018

Parcial SyS - 25/10/2018

1.

Section Title

La primera condición nos dice que H(0)=0H(0) = 0.

La segunda nos da H(ω)=Y(ω)X(ω)H(\omega)=\frac{Y(\omega)}{X(\omega)} a menos de un parámetro α\alpha

Cuando existe la transformada de Fourier (i.e. cuando R(θ)>0\mathscr{R}(\theta)>0)

F[eθtu(t)]=1θ+jω\mathscr{F}[e^{-\theta t} u(t)] = \frac{1}{\theta + j \omega}

O sea,

X(w)=12+jωX(w) = \frac{1}{2+j \omega}
Y(ω)=α4+jω22+jωY(\omega) = \frac{\alpha}{4+j\omega} - \frac{2}{2+j\omega}

Entonces, X(0)=1/2X(0) = 1/2, Y(0)=α/41Y(0) = \alpha/4 - 1, entonces H(0)=Y(0)/X(0)=α/22H(0) = Y(0)/X(0) = \alpha/2 - 2 debe ser nulo por la primera condición.

α=4\alpha = 4
H(ω)=284+jωH(\omega) = 2-\frac{8}{4 + j\omega}
h(t)=2δ(t)8e4tu(t)h(t) = 2 \delta(t)-8 e^{-4 t} u(t)

Si la entrada es x(t)=e3tu(t)x(t) = e^{-3 t} u(t), su espectro es X(ω)=13+jωX(\omega) = \frac{1}{3+j\omega}.

Se obtiene Y(ω)=84+jω63+jωY(\omega) = \frac{8}{4 + j\omega} - \frac{6}{3 + j\omega}, o y(t)=(8e4t6e3t)u(t)y(t) = (8 e^{-4 t}-6 e^{-3 t}) u(t)

2.

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a) Es el área dividido 2π2\pi. O sea, x(0)=1/2πx(0) = 1/2\pi

b) Es la componente continua (ω=0\omega = 0) de las sucesivas derivadas. Derivar mata la continua, que ya era cero. Da todo cero.

c) Parseval. Área abajo de la parábola que surge de elevar el gráfico al cuadrado, sobre 2π2\pi. Creo que da 13π\frac{1}{3\pi}

d) Interpretá a xx como una hh de un sistema. Las exponenciales son autofunciones. Queda X(3)ej3t=ej3tX(3) e^{j 3 t} = e^{j 3 t}

e) Supongo que se define sinc(t)=sin(πt)πtsinc(t) = \frac{sin(\pi t)}{\pi t}. Defino xaux(t)=x(t)sinc(2πt)2/πx_{aux}(t) = x(t) \frac{sinc(\frac{2}{\pi} t)}{2/\pi}. Se pide Xaux(0)X_{aux}(0). Multiplicar en tiempo es convolucionar en el espectro (y dividir por 2π2\pi). La transformada de esa sinc es una ventana rectangular centrada de ancho 4. Reflejo esa ventana (no cambia), la desplazo 0 (no cambia), multiplico e integro. Eso equivale a buscar el área del gráfico entre 2<ω<2-2<\omega<2, que da 12\frac{1}{2}. Lo divido por 2π2\pi y se obtiene 14π\frac{1}{4\pi}.

3.

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Aplicando Fourier a ambos términos de la ecuación diferencial y despejando

H(ω)=Xc(ω)Rc(ω)=1jω+αH(\omega) = \frac{X_c(\omega)}{R_c(\omega)} = \frac{1}{j\omega + \alpha }
h(t)=eαtu(t)h(t) = e^{-\alpha t} u(t)

Se pide primero la salida de un pulso rectangular de ancho 2T12 T_1 que arranca en t=0t=0 al sistema definido por la ecuación en diferencias.

De la convolución gráfica, sale xc(t)x_c(t)

  • Para tiempos negativos la salida es nula.
  • Entre 0<t<2T10 < t < 2T_1, hay que hacer 0teατdτ\int_0^t e^{-\alpha \tau} d\tau= α1α1eαt\alpha^{-1} - \alpha^{-1} e^{-\alpha t}
  • Luego, t2T1teατdτ=e2αT11αeαt\int_{t-2T_1}^t e^{-\alpha \tau} d\tau = \frac{e^{2 \alpha T_1}-1}{\alpha} e^{-\alpha t}

Luego, x(n)=xc(nT1)x(n) = x_c(n T_1).

  • Vale 0 para los n0n \leq 0
  • x(1)=1qαx(1) = \frac{1-q}{\alpha}
  • Para n2n \geq 2 , x(n)=kqn2x(n) = k q^{n-2}

con q:=eαT1q := e^{-\alpha T_1} y k:=1q2αk:=\frac{1-q^2}{\alpha}

Finalmente se pide una ecuación en diferencias para el sistema discreto, tal que la salida sea y(n)=δ(n1)+δ(n2)y(n) = \delta(n-1) + \delta(n-2).

Y(Ω)=ejΩ+ej2ΩY(\Omega) = e^{-j \Omega}+e^{-j 2 \Omega}

Si defino h1(n):=δ(n)qδ(n1)h_1(n):=\delta(n) - q \delta(n-1), se puede ver gráficamente que x1:=xh1x_1:=x*h_1es FIR. En particular, x1(n)=δ(n1)x(1)+δ(n2)(x(2)qx(1))=δ(n1)1qα+δ(n2)(kq1qα)x_1(n)=\delta(n-1) x(1)+\delta(n-2) (x(2)-q x(1))=\delta(n-1) \frac{1-q}{\alpha}+\delta(n-2) (k-q \frac{1-q}{\alpha}).

Pero kq1qα=1q2αqq2α=1qαk-q \frac{1-q}{\alpha} = \frac{1-q^2}{\alpha}-\frac{q-q^2}{\alpha}=\frac{1-q}{\alpha}, entonces x1(n)=1qα(δ(n1)+δ(n2))=y(n)1qαx_1(n)=\frac{1-q}{\alpha}(\delta(n-1) + \delta(n-2))= y(n) \frac{1-q}{\alpha}

Entonces

y=x1×α1q=x(h1×α1q)=xhy=x_1 \times \frac{\alpha}{1-q} = x*(h_1\times \frac{\alpha}{1-q}) = x*h
h(n)=α1qh1(n)×=α1qδ(n)αq1qδ(n1)h(n) = \frac{\alpha}{1-q} h_1(n)\times =\frac{\alpha}{1-q}\delta(n) - \frac{\alpha q}{1-q} \delta(n-1)

La ecuación en diferencias es:

y(n)=α1eαT1x(n)αeαT11eαT1x(n1)y(n) = \frac{\alpha}{1-e^{-\alpha T_1}} x(n) - \frac{\alpha e^{-\alpha T_1}}{1-e^{-\alpha T_1}}x(n-1)