FONDAMENTI DI ANALISI DEI SEGNALI

Flaminio FERRARA FONDAMENTI DI ANALISI DEI SEGNALI

0612400056
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
CORSO DI LAUREA
INGEGNERIA ELETTRONICA
2021/2022

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2018
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
1FONDAMENTI DI ANALISI DEI SEGNALI MODULO DI (FONDAMENTI DI ANALISI DEI SEGNALI)
660LEZIONE
2FONDAMENTI DI ANALISI DEI SEGNALI MODULO DI (FONDAMENTI DI ANALISI DEI SEGNALI)
330LEZIONE
Obiettivi
IL CORSO HA CARATTERE METODOLOGICO E MIRA A FORNIRE STRUMENTI E METODI DI BASE PER DESCRIVERE ED ANALIZZARE FENOMENI NON DETERMINISTICI ED AD INTRODURRE LE PRINCIPALI TECNICHE DI ANALISI E DI ELABORAZIONE DEI SEGNALI, CON ENFASI SULLA DUALITÀ TEMPO-FREQUENZA. GLI STRUMENTI E I METODI ILLUSTRATI HANNO UN’AMPIA APPLICAZIONE NELL’INGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
AL TERMINE DEL CORSO LO STUDENTE, NEL SUO BAGAGLIO CULTURALE, POSSIEDE:
LE CAPACITÀ DI COMPRENSIONE DELLA TERMINOLOGIA UTILIZZATA NELL’AMBITO DELLA TEORIA DELLA PROBABILITÀ;
LA CONOSCENZA DI MODELLI DI VARIABILI ALEATORIE E LORO TRASFORMAZIONI, NONCHÉ NOZIONI DI PROCESSI STOCASTICI E DI CALCOLO COMBINATORIO;
LA CONOSCENZA DEI METODI DI ANALISI DEI SEGNALI A TEMPO-CONTINUO O A TEMPO-DISCRETO NEL DOMINIO DEL TEMPO E NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA;
LA CONOSCENZA DEI METODI DI ANALISI DEI SISTEMI LINEARI NEL DOMINIO DEL TEMPO E NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA;
LA CAPACITÀ DI ELABORARE I SEGNALI;
LA CONOSCENZA DEI METODI PER LA CONVERSIONE ANALOGICA – DIGITALE (CAMPIONAMENTO DEI SEGNALI);
LE NOZIONI SULLA TRASFORMATA DISCRETA DI FOURIER (FFT).

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE
AL TERMINE DEL CORSO LO STUDENTE È IN GRADO DI:
ANALIZZARE FENOMENI NON DETERMINISTICI;
CARATTERIZZARE I SISTEMI IN TERMINI DI LEGAMI INGRESSO-USCITA, CON PARTICOLARE RIFERIMENTO AI SISTEMI LINEARI TEMPO INVARIANTI;
OPERARE SEMPLICI ELABORAZIONI SU SEGNALI DETERMINISTICI DI INTERESSE APPLICATIVO;
EFFETTUARE IL CAMPIONAMENTO E LA RICOSTRUZIONE DI UN SEGNALE ANALOGICO;
EFFETTUARE SEMPLICI ELABORAZIONI DI SEGNALI;
APPLICARE I CONCETTI ESSENZIALI DELLA CONVERSIONE ANALOGICO/DIGITALE DEI SEGNALI.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
LO STUDENTE È IN GRADO DI:
INDIVIDUARE I METODI PIÙ APPROPRIATI PER ANALIZZARE UN FENOMENO NON DETERMINISTICO;
SCEGLIERE LA RAPPRESENTAZIONE PIÙ ADATTA PER L’ANALISI DEI SEGNALI E PER L’INTERAZIONE CON I SISTEMI;
EVITARE EFFETTI INDESIDERATI (ALIASING) NELLA DISCRETIZZAZIONE DI UN SEGNALE ANALOGICO.

ABILITÀ COMUNICATIVE
SAPER ESPORRE SIA ORALMENTE CHE PER ISCRITTO UN ARGOMENTO LEGATO ALLA VALUTAZIONE PROBABILISTICA DI UN FENOMENO ALEATORIO.
SAPER ESPORRE GLI ARGOMENTI DI ANALISI DEI SEGNALI IN MANIERA CHIARA E CONCISA, FACENDO RICORSO AD UNA TERMINOLOGIA SCIENTIFICA ADEGUATA E AGLI STRUMENTI DELLA RAPPRESENTAZIONE MATEMATICA E GRAFICA DEI FENOMENI ESPOSTI.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
ESSERE IN GRADO DI:
APPROFONDIRE AUTONOMAMENTE GLI ARGOMENTI TRATTATI NEL CORSO, RICORRENDO ANCHE A SUPPORTI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI;
APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE ANCHE A CONTESTI DIFFERENTI DA QUELLI TRATTATI NELL’AMBITO DEL CORSO.
Prerequisiti
PER IL PROFICUO RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI SONO RICHIESTE ADEGUATE CONOSCENZE MATEMATICHE .
PROPEDEUTICITÀ: MATEMATICA III.
Contenuti
IL CORSO DI TEORIA DEI SEGNALI SI ARTICOLA COME SEGUE:
ELEMENTI DI PROBABILITÀ:
ELEMENTI DI TEORIA DELLA PROBABILITÀ E CALCOLO COMBINATORIO. ASSIOMI. PROBABILITÀ CONDIZIONATA E INDIPENDENZA. TEOREMA DELLE PROBABILITÀ TOTALI. TEOREMA DI BAYES. CALCOLO COMBINATORIO. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO: 4/4/0)
VARIABILI ALEATORIE E MODELLI PROBABILISTICI DI USO COMUNE. DEFINIZIONE DI VARIABILE ALEATORIA (V.A.). DISTRIBUZIONE DI PROBABILITÀ. DENSITÀ DI PROBABILITÀ. INDICATORI SINTETICI DI UNA V.A. FUNZIONI DI UNA V.A. COPPIE DI VARIABILI ALEATORIE. DISTRIBUZIONI CONGIUNTE E MARGINALI. INDICATORI SINTETICI PER COPPIE DI V.A. MODELLI DI V.A. DISCRETE E CONTINUE. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO: 5/3/0).
RISULTATI NOTEVOLI DI TEORIA DELLA PROBABILITÀ. TRASFORMAZIONI DI UNA VARIABILE ALEATORIA DISCRETA O CONTINUA. TRASFORMAZIONI DI V.A. NEL CASO BIDIMENSIONALE. SOMMA DI V.A. INDIPENDENTI. INTRODUZIONE AL PROBLEMA DELLA INFERENZA STATISTICA: MEDIA E VARIANZA CAMPIONARIA. LEGGE DEI GRANDI NUMERI E TEOREMA LIMITE CENTRALE. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO: 5/4/0)
INTRODUZIONE AI PROCESSI STOCASTICI. DEFINIZIONE DI UN PROCESSO STOCASTICO. STAZIONARIETÀ E STAZIONARIETÀ IN SENSO LATO. ERGODICITÀ. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO: 3/2/0)
ANALISI DEI SEGNALI:
SEGNALI E SISTEMI NEL DOMINIO DEL TEMPO. CLASSIFICAZIONE, OPERAZIONI ELEMENTARI E PROPRIETÀ DEI SEGNALI SIA A TEMPO CONTINUO (TC) CHE A TEMPO DISCRETO (TD). MEDIE TEMPORALI DI SEGNALI DETERMINISTICI, ENERGIA E POTENZA DI SEGNALI. SEGNALI PERIODICI. FUNZIONI DI CORRELAZIONE E PROPRIETÀ. STUDIO DEI SISTEMI NEL DOMINIO DEL TEMPO. PROPRIETÀ DEI SISTEMI: DISPERSIVITÀ, CAUSALITÀ, STABILITÀ, INVERTIBILITÀ, LINEARITÀ, TEMPO-INVARIANZA. SISTEMI LINEARI TEMPO-INVARIANTI (LTI). SOMMA E INTEGRALE DI CONVOLUZIONE. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO: 15/5/0)
SEGNALI E SISTEMI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA. AUTOFUNZIONI DEI SISTEMI LINEARI TEMPO INVARIANTI (LTI). RISPOSTA IN FREQUENZA. TRASFORMATA DI FOURIER E PROPRIETÀ. SOMMA DI POISSON E SERIE DI FOURIER. ANALISI DEI SISTEMI LTI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA. CARATTERIZZAZIONE ENERGETICA DEI SEGNALI. SPETTRI DI POTENZA DEI SEGNALI PERIODICI. LEGAMI INGRESSO-USCITA PER DENSITÀ SPETTRALI DI ENERGIA E POTENZA E FUNZIONI DI CORRELAZIONE. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO: 10/5/0)
ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALI. LEGAME TRA CAMPIONAMENTO E REPLICAZIONE TRAMITE LA TRASFORMATA DI FOURIER. CAMPIONAMENTO E RICOSTRUZIONE DEI SEGNALI ANALOGICI: TEOREMA DEL CAMPIONAMENTO UNIFORME. CAMPIONAMENTO NELLA PRATICA: FILTRAGGIO ANTI-ALIASING, UTILIZZO DI FILTRI REALI, CAMPIONAMENTO A PRODOTTO, CAMPIONAMENTO SAMPLE & HOLD. CONVERSIONE ANALOGICO-DIGITALE. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO: 10/5/0)
TRASFORMATA DISCRETA DI FOURIER. DEFINIZIONE DELLA TRASFORMATA DISCRETA DI FOURIER (DFT), SUE INTERPRETAZIONI E PROPRIETÀ. TRASLAZIONI CIRCOLARI E CONVOLUZIONE CIRCOLARE. ALGORITMI DI CALCOLO VELOCE DELLA DFT: ALGORITMI DI FAST FOURIER TRANSFORM (FFT) A DECIMAZIONE DI TEMPO. ALGORITMI I-FFT. CENNI SU FFT A DECIMAZIONE DI FREQUENZA. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO: 8/2/0)
Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO PREVEDE LEZIONI TEORICHE (60 ORE) SUPPORTATE DA ESERCITAZIONI IN AULA (30 ORE) SUGLI ARGOMENTI PROPOSTI DURANTE LE LEZIONI TEORICHE
DURANTE LE LEZIONI GLI ARGOMENTI TRATTATI VENGONO PRESENTATI CON COMPLESSITÀ VIA VIA CRESCENTE. NELLE ESERCITAZIONI SI PROPONE ALLO STUDENTE LA RISOLUZIONE DI PROBLEMI ATTINENTI AGLI ARGOMENTI TRATTATI NELLE LEZIONI TEORICHE. IL METODO DI RISOLUZIONE CONSISTE NELLA COMPRENSIONE DEL PROBLEMA, NELLA PIANIFICAZIONE DELLA SOLUZIONE, E INFINE NELLA RISOLUZIONE VERA E PROPRIA. DURANTE QUEST’ULTIMA FASE SI PROMUOVE L’ABITUDINE A VALUTARE LA RAGIONEVOLEZZA DELLA RISPOSTA E A VERIFICARNE LA COERENZA.
Verifica dell'apprendimento
L’ESAME È FINALIZZATO A VALUTARE NEL SUO COMPLESSO IL GRADO DI APPRENDIMENTO DEI CONCETTI PRESENTATI DURANTE IL CORSO E LA CAPACITÀ DI APPLICARE TALI CONOSCENZE ALLA RISOLUZIONE DI PROBLEMI DI CALCOLO COMBINATORIO E DI PROBABILITÀ, ALLA CARATTERIZZAZIONE DEI SISTEMI IN TERMINI DI LEGAMI INGRESSO-USCITA, ALLA DEFINIZIONE DI SEMPLICI ELABORAZIONI DI SEGNALI SIA NEL DOMINIO DEL TEMPO CHE NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA, AL CAMPIONAMENTO E ALLA RICOSTRUZIONE DI UN SEGNALE ANALOGICO, ALLA CONVERSIONE ANALOGICO/DIGITALE DEI SEGNALI E ALLA ELABORAZIONE DI SEGNALI. VENGONO ANCHE VALUTATE: L’AUTONOMIA DI GIUDIZIO, LA CAPACITÀ ESPOSITIVA E LA CAPACITÀ DI APPRENDERE. LA VALUTAZIONE È ESPRESSA IN TRENTESIMI: IL LIVELLO MINIMO DI SUPERAMENTO CORRISPONDE A "18" MENTRE IL MASSIMO A "30 E LODE".
L’ESAME PREVEDE LO SVOLGIMENTO DI UNA PROVA SCRITTA E DI UNA PROVA ORALE. PER ACCEDERE ALLA PROVA ORALE OCCORRE SUPERARE LA PROVA SCRITTA CON UN VOTO MINIMO DI 18/30. DURANTE IL CORSO È POSSIBILE SVOLGERE DUE PROVE SCRITTE PARZIALI ESONERATIVE, RISPETTIVAMENTE DOPO METÀ DELLE LEZIONI E A FINE CORSO.
LA PROVA SCRITTA È TESA AD ACCERTARE LE COMPETENZE DEL CANDIDATO NELL’IMPOSTARE E NEL RISOLVERE TIPICI PROBLEMI RIGUARDANTI GLI ARGOMENTI PRESENTATI NEL CORSO, E CONSTA DI ALMENO DUE ESERCIZI: UNO SULL’ANALISI NEL DOMINIO DEL TEMPO E/O DELLA FREQUENZA DI SEGNALI E SISTEMI A TEMPO CONTINUO E/O DISCRETO, L’ALTRO SULLO STUDIO DELLE VARIABILI ALEATORIE;
LA PROVA ORALE È PREVALENTEMENTE TESA AD ACCERTARE LA CONOSCENZA DELLA MATERIA OGGETTO DEL CORSO ANCHE SULLE PARTI NON COINVOLTE DIRETTAMENTE NELLA PROVA SCRITTA E, EVENTUALMENTE, A COLMARE LE LACUNE RISCONTRATE NELLA PROVA SCRITTA.
PER IL SUPERAMENTO DELL’ESAME (VOTO MINIMO 18) LO STUDENTE DOVRÀ DIMOSTRARE DI SAPER ANALIZZARE, IN LINEA DI MASSIMA, UN SEGNALE E SAPERE IMPOSTARE LA SOLUZIONE AD UN PROBLEMA DI TRATTAZIONE DI UN SEGNALE O SISTEMA.
IL LIVELLO MASSIMO (30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA CONOSCENZA COMPLETA ED APPROFONDITA DEI VARI ARGOMENTI TRATTATI NELLE ORE DI TEORIA ED È CAPACE DI TRATTARE, IN MODO ACCURATO ED EFFICIENTE, SEGNALI (DETERMINISTICI E ALEATORI) E SISTEMI LTI SIA NEL DOMINIO DEL TEMPO (CONTINUO O DISCRETO) CHE NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA.
INOLTRE, AI FINI DELLA LODE, SI TERRÀ CONTO:
DELLA QUALITÀ DELL’ESPOSIZIONE, IN TERMINI DI UTILIZZO DI LINGUAGGIO SCIENTIFICO APPROPRIATO;
DELLA CAPACITÀ DI CORRELAZIONE TRASVERSALE TRA I DIVERSI ARGOMENTI DEL CORSO E, OVE POSSIBILE, CON ALTRE DISCIPLINE;
DELL’AUTONOMIA DI GIUDIZIO DIMOSTRATA.
Testi
S. M. ROSS, PROBABILITÀ E STATISTICA PER L’INGEGNERIA E LE SCIENZE, APOGEO, 2008.
A. PAPOULIS, S. U. PILLAI, PROBABILITY, RANDOM VARIABLES AND STOCHASTIC PROCESSES, 4TH ED., MCGRAW-HILL, 2001.
E. CONTE, LEZIONI DI TEORIA DEI SEGNALI, LIGUORI, 1996,
M. LUISE, G. M. VITETTA, TEORIA DEI SEGNALI, 3RD ED., MCGRAW-HILL, 2009.
C. PRATI, , SEGNALI E SISTEMI PER LE TELECOMUNICAZIONI, 2ND ED., MCGRAW-HILL, 2010.
V. OPPENHEIM, A. S. WILLSKY, S. HAMID NAWAB, SIGNALS & SYSTEMS, 2ND ED., PRENTICE-HALL, 1997
Altre Informazioni
IL CORSO É TENUTO IN ITALIANO
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2021-10-22]