Teoria dei segnali: libri e manuali (con esercitazioni) aggiornati al 2022

In questo articolo scopriremo quali sono i migliori libri e manuali sulla teoria dei segnali, aggiornati al 2022, per gli studenti delle Facoltà scientifiche italiane.

 

 

I segnali intesi come funzioni matematiche del tempo sono il principale oggetto di studio della teoria dei segnali. Questa disciplina, che studia le proprietà matematiche di un segnale è un classico per gli studenti delle facoltà tecnico scientifiche, soprattutto per gli ingegneri.

Definito un segnale come una certa variazione nel tempo dello stato fisico di un sistema o di una grandezza fisica (come la corrente elettrica e i parametri di campo elettromagnetico) lo si utilizza nella trasmissione di messaggi (ovvero informazioni) a distanza.

Ci sono tantissime tipologie di segnali in natura e sono segnali casuali e continui e quasi mai deterministici. La teoria dei segnali si occupa di studiarne la rappresentazione per poterli poi trattare e fornirne un modello matematico. A tal proposito i segnali si possono classificare in riferimento al tempo come segnali a tempo continuo (l’asse dei tempi può assumere qualunque valore reale) o discreto (l’asse dei tempi assume solo valori discreti) oppure possiamo classificarli in riferimento alla variabile dipendente.

In questo caso distingueremo i vari segnali in quelli ad ampiezza continua (i valori assunti dall’ampiezza del segnale sono numeri reali appartenenti ad un intervallo), in quelli ad ampiezza quantizzata (i valori assunti dall’ampiezza del segnale sono numeri interi), in segnali bipolari (assume nel tempo valori di tensione negativi che valori positivi), infine in segnali unipolari (valori di tensione assunti nel tempo solo negativi o positivi)

In questa nostra selezione di libri, manuali ed esercitazioni di teoria dei segnali, aggiornati al 2022, andremo a scoprire tutto su questa affascinante materia.

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Teoria dei segnali

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Questa terza edizione del testo vuole fornire al lettore una guida graduale all’apprendimento e non essere un riferimento esaustivo sull’argomento della teoria dei segnali. L’approccio didattico è stato potenziato con l’aggiunta nel volume di molti esempi svolti e l’inserimento di numerosi esperimenti che utilizzano il linguaggio Matlab strumento importantissimo oramai per l’analisi e l’elaborazione dei segnali. Nel testo di studia l’analisi e le proprietà dei segnali analogici e digitali attraverso lo studio dell’analisi di Fourier, applicata ai segnali periodici e aperiodici, determinati e aleatori, e, per i principi basilari, allo studio dei sistemi lineari stazionari monodimensionali. Il volume affronta inizialmente il tema dei segnali determinati fino ad arrivare ai segnali aleatori.

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Appunti di teoria dei segnali. Segnali deterministici e segnali aleatori

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Gli appunti raccolti in questo volume traggono origine dalle lezioni tenute agli studenti del Corso “Teoria dei Segnali” della Scuola di Ingegneria di Firenze. Essendo tale Corso inserito nei curricula delle Lauree triennali in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni, i concetti esposti e gli esempi riportati sono orientati alle applicazioni in tali settori, aiutando lo studente a familiarizzare con tematiche che saranno affrontate nei Corsi successivi. Il testo tratta lo studio e il modellamento dei segnali continui nel tempo e comprende anche una serie di esercizi risolti.Rispetto alla 1a edizione, sono state riformulate alcune parti ed è stato incrementato il numero di esercizi proposti e svolti, giungendo complessivamente a circa 80 tra esempi ed esercizi. Queste dispense non costituiscono una trattazione esaustiva dei temi in indice, ma forniscono uno strumento utile allo studente che affronta la preparazione dell’esame di questo tipo di Corsi.

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Elaborazione numerica dei segnali. Teoria, esercizi ed esempi al calcolatore

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Questo testo offre alla trattatistica universitaria della disciplina un approccio originale poiché, insieme alle basi teoriche, presenta agli studenti un’ampia gamma di esempi ed esercizi svolti e proposti, oltre a numerosi problemi risolti con Matlab. Il volume propone più di 140 tra esempi ed esercizi svolti con soluzione analitica e più di 60 esempi risolti al calcolatore. Sono presenti inoltre più di 130 esercizi, proposti allo studente per la verifica della preparazione raggiunta. Gli esempi e gli esercizi di base, che rappresentano un’immediata traduzione della teoria, sono completati dall’esame di casi più complessi, per comprendere le possibili applicazioni avanzate. Anche se pensato principalmente come testo universitario, per la sua caratteristica di presentare numerose applicazioni concrete, può costituire un utile strumento di aggiornamento e autoapprendimento in ambito industriale.

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Teoria dei segnali

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I segnali sono il collante della società dell’informazione, dove elettronica e programmazione eseguono gli algoritmi che sono alla base della teoria dei segnali. In questo testo viene affrontata l’analisi di Fourier per segnali periodici e di energia, gli aspetti geometrici associati, il filtraggio, la finestratura, il campionamento, e l’elaborazione numerica dei segnali. Sono illustrati concetti di probabilità e dei processi aleatori, inclusi cenni di statistica applicati a decisione, stima e correlazione, ed approfondito lo studio della gaussiana multivariata. La teoria del filtro adattato introduce al tema della trasmissione numerica, derivando poi le condizioni di limitazione in banda, valutandone le prestazioni, e descrivendo le tecniche di controllo di errore e di sincronizzazione. Segue la parte relativa ai segnali modulati ed alle relative tecniche di ricezione coerente e incoerente, ed alle distorsioni di natura lineare e non lineare. Infine viene affrontata la teoria dell’informazione, assieme alla codifica di sorgente e di canale.

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Elaborazione Statistica dei Segnali

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Manuale delle Lezioni di Elaborazione Numerica dei Segnali ed Elaborazione Statistica dei Segnali impartite presso l’Università di Roma “La Sapienza” (in due volumi).

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Incertezza di misura e acquisizione di segnali. Teoria ed esercizi risolti

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Il termine incertezza di misura è legato non solo al concetto di dubbio intorno alla validità del risultato, ma anche alla quantizzazione di tale nozione. In tal senso l’incertezza di misura è il parametro associato al risultato caratterizzante la dispersione dei valori che potrebbero essere ragionevolmente assegnati al misurando o più propriamente alla sua rappresentazione tramite un modello. Tale parametro potrà essere espresso in termini di deviazione standard e di intervalli con un prestabilito livello di confidenza o di fiducia. Nel testo si è cercato, utilizzando strumenti inerenti alla statistica e al calcolo delle probabilità, di mostrare un quadro completo e dettagliato delle popolazioni in ingresso al modello mediante l’uso di grafici tracciati con opportuni software. I dati sono stati fatti propagare con un algoritmo Monte Carlo in maniera da ottenere la distribuzione del misurando, la sua media, la sua varianza e l’intervallo di confidenza…

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Elaborazione numerica dei segnali

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Il settore dell’analisi dei segnali sta attraversando una fase di sviluppo senza precedenti sia per quanto concerne gli aspetti più prettamente teorici sia per quanto riguarda le numerose applicazioni pratiche, favorite dal potenziamento delle capacità di elaborazione delle tecnologie hardware e software. In questo contesto, l’elaborazione numerica dei segnali costituisce la disciplina fondamentale alla base dello sviluppo di alcuni settori dell’elettronica, delle telecomunicazioni, dell’informatica e delle discipline biomediche. Per tutti questi ambiti l’elaborazione del segnale costituisce il bagaglio culturale di ogni studente che intende analizzare qualunque tipo di fenomeno fisico naturale.

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Segnali e sistemi. Fondamenti di analisi ed elaborazione dei segnali analogici e digitali

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Il testo presenta i principali concetti relativi all’analisi dei segnali e dei sistemi deterministici, trattando in maniera unificata il caso a tempo continuo e a tempo discreto. I principali strumenti per lo studio dei segnali e dei sistemi nel dominio del tempo (media temporale, energia e potenza, convoluzione e risposta impulsiva) e della frequenza (serie/trasformata di Fourier e risposta in frequenza) sono introdotti seguendo una struttura logica, che privilegia la comprensione intuitiva dei concetti senza tuttavia sacrificare il rigore matematico. Attraverso l’impiego di modelli e metodologie generali, resi comunque concreti da numerosi esempi applicativi, il lettore è guidato in un percorso nel quale, a partire da definizioni e proprietà elementari dei segnali e sistemi, si discutono le tecniche fondamentali dell’elaborazione dei segnali (modulazione, filtraggio, equalizzazione), fino a giungere all’analisi del campionamento e della conversione analogico/digitale (A/D) e digitale/analogica (D/A), alla base delle attuali tecnologie dell’informazione e delle comunicazioni (ICT).

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La teoria unificata dei segnali

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La teoria unificata dei segnali di Gianfranco Cariolaro, un classico del panorama editoriale di settore, nell’edizione del 1996 della UTET. Il volume si articola in tre parti: dapprima viene esposta una teoria elementare secondo l’impostazione tradizionale, al fine di permettere al lettore di familiarizzare con i segnali, quindi viene formulata la teoria unificata, e infine, nella terza parte, sono sviluppati i segnali unidimensionali.

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Appunti di teoria dei segnali. Segnali deterministici e segnali aleatori

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Gli appunti raccolti in questo volume traggono origine dalle lezioni tenute agli studenti del Corso “Teoria dei Segnali” della Scuola di Ingegneria di Firenze. Essendo tale Corso inserito nei curricula delle Lauree triennali in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni, i concetti esposti e gli esempi riportati sono orientati alle applicazioni in tali settori, aiutando lo studente a familiarizzare con tematiche che saranno affrontate nei Corsi successivi. Il testo tratta lo studio e il modellamento dei segnali continui nel tempo e comprende anche una serie di esercizi risolti. Le dispense non costituiscono una trattazione esaustiva dei temi in indice, ma forniscono uno strumento utile allo studente che affronti la preparazione dell’esame del Corso.

Al segnale si associa sempre del rumore durante la trasmissione dati reale per mezzo di un sistema di telecomunicazioni.

Il rumore, infatti, almeno quello termico, è sempre presente e di conseguenza è molto importante nella trasmissione dati il rapporto segnale/rumore: più questo rapporto è maggiore tanto più il segnale informativo trasmesso è puro e decodificabile , tanto più è basso tale rapporto tanto più il segnale informativo è corrotto dal rumore e la codifica è più complicata. Questo vale anche per i segnali rilevati nei fenomeni naturali per la presenza di un rumore di fondo per la particolare grandezza fisica oggetto di studio. Altro tipo di rapporto molto importante è quello segnale/interferenza: l’interferenza causa infatti delle distorsioni.