Anar al contingut

Transformada de Hilbert

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Per a atres usos d'este terme vore Transformació (desambiguació).
La transformada de Hilbert (en roig) d'una ona quadrada (en blava).

En matemàtiques i en processament de senyals, la transformada de Hilbert ℋ d'una funció real, s(t), s'obté per mig de la convolución de les senyals s(t) i 1/(πt), d'a on s'obté s^(t). Per lo tant, la transformada de Hilbert s^(t) es pot interpretar com l'eixida d'un sistema LTI en entrada s(t) i resposta a l'impuls 1/(πt).

La transformada de Hilbert es nomena en honor del matemàtic alemà David Hilbert, que va anar el primer que va introduir l'operador en 1905 per a resoldre un cas especial del problema de Riemann-Hilbert per a les funcions holomórficas.

Aplicacions

És una ferramenta matemàtica útil per a descriure la envolvente complexa d'una senyal modulada en una portadora real. La seua definició és:

s^(t)=ℋ{s}(t)=(h*s)(t)=1π∫−∞∞s(τ)t−τdτ.

a on h(t)=1/πt, considerant l'integral com l'integral de Lebesgue (lo que evita la singularitat τ=t).

Utilisant s^(t), és possible construir la senyal analítica de s(t) com:

sa(t)=s(t)+is^(t)

La transformada de Hilbert posseïx una resposta en freqüència donada per la transformada de Fourier:

H(ω)=ℱ{h}(ω)={+jsi ω<0−jsi ω>0

o, de manera equivalent:

H(ω)=ℱ{h}(ω)=−j⋅sgn⁡(ω)

j (o també i) és l'unitat imaginària. I, com:

ℱ{s^}(ω)=H(ω)⋅ℱ{s}(ω)

la transformada de Hilbert produïx llavors l'efecte de desplaçar la component de freqüències negatives de s(t) +90° i les parts de freqüències positives −90°.

Transformada inversa de Hilbert

També, H2(ω)=−1, per lo que, multiplicant l'equació anterior per −H(ω), s'obté:

ℱ{s}(ω)=−H(ω)⋅ℱ{s^}(ω)

d'a on s'obté la transformada inversa de Hilbert:

s(t)=−(h*s^)(t)=−ℋ{s^}(t).

Eixemples de transformades

Senyal
s(t)
Transformada de Hilbert
ℋ{s}(t)
sen⁡(t) −cos⁡(t)
cos⁡(t) sen⁡(t)
1t2+1 tt2+1
sen⁡(t)t
Funció sinc
1−cos⁡(t)t
⊓(t)
funció rectangular
1πln⁡|t+12t−12|
δ(t)
Funció delta de Dirac
1πt