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¿Qué cálculo permanece constante para puntos muestreados discretamente de una sinusoide en una ventana de 1/4 de su período?

Tengo una serie temporal univariante que consiste en puntos discretamente muestreados (igualmente espaciados) de una sinusoide.

Si tiene una ventana que se desliza sobre estos puntos ( como esta animación ) con una longitud de 1/4 del periodo de la sinusoide (los puntos rojos de la animación), ¿puedes hacer un cálculo sobre los puntos de esa ventana cuyo resultado permanecerá constante a medida que la ventana se desliza de izquierda a derecha sobre la onda? ¿Y sólo para una longitud de ventana de 1/4 del periodo, no para diferentes longitudes de ventana?

¿Tal vez esté relacionado con el hecho de que una sinusoide consta de 4 segmentos iguales que se reflejan horizontal y/o verticalmente para formar la forma de la onda?

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Shabaz Puntos 403

Ciertamente se puede precalcular una tabla de valores de $\sin x$ en la gama $[0,\frac \pi 2]$ a la distancia deseada y, a continuación, consulte la tabla para obtener el valor. Dependiendo de su ordenador, esto puede ser mucho más rápido. Siempre que la ventana comience en un múltiplo de $\frac \pi 2$ basta con leer la matriz en la dirección correcta y multiplicar por $-1$ cuando sea necesario. Si dispone de memoria suficiente, puede calcular la tabla sobre $[0,2\pi]$ y ahorrar algo más de trabajo.

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user33383 Puntos 11

Creo que lo que pides es un filtro $\mathbf{h}$ y modulación $\mathbf{y}$ tal que $(\mathbf{x} \circ \mathbf{y}) \ast \mathbf{h} = c \mathbf{1}$ donde $c$ es una constante y $\mathbf{1}$ es un vector de todos los $1$ 's. El $\ast$ es la convolución y $\circ$ es la modulación (también conocida como producto Hadamard/Schur).

La señal es de la forma, $\cos( 2\pi f_0 n / f_s + \phi)$ donde $f_0$ es la frecuencia de la onda, $f_s$ es la frecuencia de muestreo, $\phi$ es un desfase, y $n=0,1,\dots$ . Dado que la longitud del filtro es $1/4$ del periodo de la señal, sabemos que $4N_{filt}/f_s=1/f_0$ o que $4N_{filt}f_0 = f_s$ . Además, el valor de $\phi$ no es importante, ya que no cambia de muestra a muestra, por lo que podemos suponer que es cero.

Hay tres formas de obtener un valor constante del filtro/modulación. La primera consiste en eliminar toda la energía de la señal. La segunda es desplazar toda la energía de la señal a CC. La tercera es desplazar parte de la energía a CC y eliminar el resto.

Para lograr el primero de ellos, todo lo que tienes que hacer es dejar que $\mathbf{y}=\mathbf{1}$ y diseño $\mathbf{h}$ tal que toda la energía a la frecuencia $f_s/(4N_{filt})$ se elimina. Esto se puede hacer con un filtro paso alto, paso bajo o de hendidura, aunque creo que en este caso será más fácil utilizar un paso alto, ya que la frecuencia de interés está cerca de CC.

El segundo método de pasar toda la energía a CC no es factible en este caso, al menos con un proceso lineal. La magnitud del espectro de la señal de entrada es de la forma $\delta(f - fs/(4N_{filt})) + \delta(f + fs/(4N_{filt}))$ . Cualquier modulación que pusiera uno de estos picos en CC desplazaría el otro a $\delta(f \pm fs/(2N_{filt}))$ .

El tercer método consiste en desplazar uno de los picos del espectro a CC y filtrar el otro con un filtro de paso bajo. El desplazamiento podría realizarse con $\mathbf{y} = e^{j2\pi n / (4N_{filt})}$ y la frecuencia de corte del filtro tendría que ser entonces $f_s / (2N_{filt})$ o inferior.

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