Riprendiamo il calcolo della
Py(f) per un segnale
y(t) = G[x(t) + αx2(t) + βx3(t)] qualora
x(t) sia membro di un processo stazionario gaussiano a media nulla e potenza
Px. A tale scopo occorre prima determinare
Ry(τ) = E{y(t)y(t + τ)}, e quindi eseguirne la trasformata di Fourier. Sulla base di un risultato di teoria che asserisce che per una coppia di v.a.
(x1, x2) estratte da un processo gaussiano a media nulla risulta che
E{xi1xj2} = 0 se
i + j è dispari, possiamo scrivere
in cui si è indicato per brevità
x1 = x(t) e
x2 = x(t + τ), a media nulla e covarianza
Σx = ⎡⎢⎣ Px Rx(τ) Rx(τ) Px ⎤⎥⎦ . A riguardo della
(10.213), riconosciamo subito
E{x1x2} come la
Rx(τ) in ingresso, mentre per gli altri momenti misti ci si avvale di un corollario al precedente risultato, valido per una gaussiana multivariata, che asserisce:
in cui la somma è estesa a tutte le possibili permutazioni
non equivalenti di
(1, 2..., n) . In base a ciò, sviluppiamo i termini che compaiono nella
(10.213), e dopo semplici ma laboriosi passaggi otteniamo
in cui si è sostituito (per la stazionarietà)
E{x21} = E{x22} con
Px, e
E{x1x2} = E{x2x1} con
Rx(τ). Sostituendo le
(10.215) nella
(10.213) possiamo ora scrivere
Ry(τ) = G2(Rx(τ) + 2β ⋅ 3 Px ⋅ Rx(τ) + α2( P2x + 2R2x(τ)) + β2(9 P2x ⋅ Rx(τ) + 6R3x(τ))) = G2(α2 P2x + (1 + 6βPx + 9β2 P2x)Rx(τ) + α22R2x(τ) + 6β2R3x(τ))
da cui finalmente otteniamo la
Py(f) = F {Ry(τ)} come somma di quattro termini
P0(f) + PI(f) + PII(f) + PIII(f), in cui
P0(f) = G2α2 ⋅ P2x ⋅ δ(f) PI(f) = G2(1 + 6βPx + 9β2 P2x) ⋅ Px(f) PII(f) = G22α2 ⋅ Px(f) * Px(f) PIII(f) = G26β2 ⋅ Px(f) * Px(f) * Px(f)
Il termine
P0(f) rappresenta un
contributo in continua presente in
y(t) (ma non in
x(t)) e di ampiezza
GαPx, mentre
PI(f) individua una
amplificazione di
x(t) di un fattore pari a
G√1 + 6βPx + 9β2 P2x, e costituisce
il segnale utile. Viceversa, i termini
PII(f) e
PIII(f) esprimono i termini di
distorsione causati dall’elemento non lineare, e sono discussi ai §§
8.3 e
13.3.