
Material Didáctico — Clase Teórico-Práctica
Convierte una señal discreta del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia.
Algoritmo eficiente (Cooley-Tukey, 1965) que reduce las operaciones de O(N²) a O(N·log N).
| Métrica | DFT | FFT |
|---|---|---|
| Complejidad | O(N²) | O(N·log₂N) |
| N = 1024 | 1,048,576 ops | 10,240 ops |
| N = 4096 | 16,777,216 ops | 49,152 ops |
Audio CD: fs=44.1 kHz > 40 kHz ✓
fs=150 Hz < 200 Hz → ¡Aliasing!
Cuando fs < 2·fmax, aparecen frecuencias falsas.
El leakage o fuga espectral es la dispersión de energía de una frecuencia hacia los bins adyacentes en el espectro de la FFT.
Cuando la frecuencia de la señal no es un múltiplo exacto de la resolución en frecuencia (Δf = fs/N), la energía se "derrama" hacia las frecuencias vecinas, creando lóbulos laterales espurios.
Mové la frecuencia para ver qué pasa cuando NO es múltiplo exacto de Δf = 62.5 Hz
Bin calculado: k = f/Δf = 2.00
¿Múltiplo exacto? ✓ Sí - Sin leakage
Las ventanas multiplican la señal por una función que vale 1 en el centro y tiende a 0 en los extremos, eliminando la discontinuidad que causa el leakage.
Compromiso: Reducen los lóbulos laterales (leakage) pero ensanchan el lóbulo principal (menor resolución en frecuencia).
Elegí una ventana y mové la frecuencia para ver cómo cambia el espectro
| Contenido de la Señal / Aplicación | Ventana Recomendada |
|---|---|
| ADC caracterización | Blackman-Harris |
| Onda sinusoidal o combinación de ondas | Hann |
| Onda sinusoidal (precisión de amplitud importante) | Flat Top |
| Señal aleatoria de banda estrecha (vibración) | Hann |
| Banda ancha aleatoria (ruido blanco) | Uniform (Rectangular) |
| Ondas sinusoidales estrechamente espaciadas | Uniform, Hamming |
| Señales de excitación (golpe de martillo) | Force |
| Señales de respuesta | Exponential |
| Contenido desconocido | Hann (por defecto) |
| Dos tonos: frecuencias cercanas, amplitudes muy diferentes | Kaiser-Bessel |
| Dos tonos: frecuencias cercanas, amplitudes casi iguales | Uniform |
| Mediciones precisas de amplitud de un solo tono | Flat Top |
Identificación de frecuencias
Ecualización, filtrado
Diagnóstico de fallas
ECG, EEG, EMG
OFDM, WiFi, 5G
Osciloscopios digitales
DFT: X[k] = Σ x[n]·e-j2πkn/N
Nyquist: fs ≥ 2·fmax
Resolución: Δf = fs / N
Leakage: Ocurre cuando f ≠ k·Δf
Modificá fs, N y fin para ver el espectro y detectar aliasing.
Δf = 0 Hz
Δt = 0 μs
fNyquist = 0 Hz
kf = 0
¿Múltiplo exacto? -
¿Aliasing? -
1. Exacto: fs=1000, N=16, fin=125 → k=2 ✓
2. Aliasing: fs=1000, N=16, fin=875 → alias en 125
3. Leakage: fs=1000, N=16, fin=100 → k=1.6
4. Submuestreo: fs=200, N=16, fin=180 → alias en 20