Transformée de Fourier
Passage Série de Fourier –> Transformée de Fourier
Augmentons la période T de notre signal périodique :
y(t)=∑n=−∞+∞cnejnωt
y(t)=T1∑n=−∞+∞[∫−2T2Ty(θ)e−jT2πnθdθ]ejT2πnt
T→+∞=>Tn→0=> la somme discrète devient une somme continue
y(t)=∫−∞+∞[∫−∞+∞y(θ)e−j2πfθdθ]ej2πftdf
y(t)=∫−∞+∞Y(f)ej2πftdf
Nous avions un spectre de raies pour un signal périodique ; ce spectre est continu pour un signal non périodique.
Définition de la transformée de Fourier
y(t)→FY(f)
Y(f)=∫−∞+∞y(t)e−j2πftdt
Y(f) constitue le spectre du signal Y.
C’est un nombre complexe .
Sur le schéma ci-dessus, seule l’amplitude est représentée ( il est possible si besoin de représenter également la phase ).
Exemple de transformées de fourier
δ(t)→F1 : Le dirac excite toutes les fréquences
rect(t)→Fsinc(f))
δ(t−t0)→F1
IIITe→FTe1IIIfe
1→Fδ(f)
ej2πf0t→Fδ(f−f0)
sin(2πf0t)→F2j1[δ(f−f0)−δ(f+f0)]
cos(2πf0t)→F21[δ(f−f0)+δ(f+f0)]
Transformée de fourier d’une constante
Si je cherche directement la transformée de fourier d’une constante, je constate que le résultat est infini ( diverge ).
Approximation de la fonction constante :
g(t)=A.eϵ∣t∣
ϵ→0⇒g(t)→A
F[g(t)]=G(ω)=∫−∞0Aeϵte−jωtdt+∫0+∞Ae−ϵte−jωtdt
G(ω)=ϵ2+ω22ϵA
ϵ→0⇒G(ω)=δ(ω)
∫−∞+∞ϵ2+ω22ϵAdω=2πA
F[A]=2πAδ(ω)
On y arrive mais non sans mal …
Transformée de fourier de step
F[step(t)]=jω1+πδ(ω)
Tranformée de fourier et convolution
y(t)=∫−∞∞x(τ)h(t−τ)dτ
Y(f)=∫−∞∞[∫−∞∞x(τ)h(t−τ)dτ]e−j2πftdt
Y(f)=∫−∞∞x(τ)[∫−∞∞h(t−τ)e−j2πftdt]dτ
ej2πfτe−j2πfτ=1
Y(f)=∫−∞∞x(τ)e−j2πfτ[∫−∞∞h(t−τ)e−j2πftej2πfτdt]dτ
Y(f)=∫−∞∞x(τ)e−j2πfτ[∫−∞∞h(u)e−j2πfudu]dτ
Y(f)=[∫−∞∞x(τ)e−j2πfτdτ][∫−∞∞h(u)e−j2πfudu]
Y(f)=H(f).X(f)
Produit de convolution en temporel–> Multiplication en TF
{F[step(t)]=jω1+πδ(ω)F[h(t)]=1+jωτ1
F[y(t)]=F[h(t)⊗step(t)]
Y(ω)=1+jωτ1.(jω1+πδ(ω))
Y(ω)=jω(1+jωτ)1+1+jωτπδ(ω)
Y(ω)=jω(1+jωτ)1+jωτ−jωτ+πδ(ω)
Y(ω)=−1+jωττ+(jω1+πδ(ω))
y(t)=F−1[Y(ω)]=step(t)−step(t)e−τt
y(t)=1−e−τt pour t>0
Lien Fonction de Transfert <–> Transformée de Fourier de la réponse impulsionnelle
y(t)=h(t)⊗x(t)
Pour x(t) fonction sinusoidale :
y(t)=∫−∞+∞h(τ).Aej2πf(t−τ)dτ
y(t)=Aej2πft∫−∞+∞h(τ).Aej2πf(−τ)dτ
y(t)=Aej2πftH(f)
Ainsi : La Transformée de Fourier de la réponse impulsionnelle d’un système correspond à sa fonction de Transfert
Transformée de Fourier d’un signal périodique –> Série de Fourier
Toute fonction périodique y(t) de période T peut s’écrire comme une somme infinie de cos et sin
y(t)=∑n=−∞+∞cnejnωt
Y(f)=∫−∞+∞∑n=−∞+∞cnejnωte−j2πftdt
Y(f)=∑n=−∞+∞cn∫−∞+∞ejnωte−j2πftdt
Y(f)=∑n=−∞+∞cnδ(f−nF) –> Spectre de Raies (non continu) # série de fourier