Transformada de Hilbert

La transformada de Hilbert (en rojo) de una onda cuadrada (en azul).

En matemáticas y en procesamiento de señales, la transformada de Hilbert de una función real, , se obtiene mediante la convolución de las señales y , de donde se obtiene . Por lo tanto, la transformada de Hilbert se puede interpretar como la salida de un sistema LTI con entrada y respuesta al impulso .

La transformada de Hilbert se nombra en honor del matemático alemán David Hilbert, que fue el primero que introdujo el operador en 1905 para resolver un caso especial del problema de Riemann-Hilbert para las funciones holomórficas.

Aplicaciones

Es una herramienta matemática útil para describir la envolvente compleja de una señal modulada por una portadora real. Su definición es:

donde , considerando la integral como el valor principal (lo que evita la singularidad ).

Utilizando , es posible construir la señal analítica de s(t) como:

La transformada de Hilbert posee una respuesta en frecuencia dada por la transformada de Fourier:

o, de manera equivalente:

(o también ) es la unidad imaginaria. Y, como:

la transformada de Hilbert produce entonces el efecto de desplazar la componente de frecuencias negativas de +90° y las partes de frecuencias positivas −90°.

Transformada inversa de Hilbert

También, , por lo que, multiplicando la ecuación anterior por , se obtiene:

de donde se obtiene la transformada inversa de Hilbert:

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