Definición de Señal:
Las señales están ligadas a las comunicaciones y su
procesamiento es de vital importancia en la era de la información. Así pues, no
son de gran interés si no es posible transmitirlas y recibirlas.
Se considera una señal, todo aquello que contiene
información acerca de la naturaleza o el comportamiento de algún fenómeno
físico (electromagnético, acústico, mecánico, biológico, etcétera). Una señal,
se representa matemáticamente por medio de una función que depende de una o más
variables independientes.
Tipos de señales
Se tratarán cuatro tipos de
señales:
- Analógicas, x(t): Amplitud y tiempo continuos. Las cuales se mencionarán más adelante.
- Muestreadas, xs[n]: tiempo discreto, amplitud continua.
- Cuantizadas xQ(t): tiempo continuo, amplitud discreta.
- Digital, xQ[n]: tiempo y amplitud discreto.
Señales Discretas y Continuas:
Señales discretas
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Señales continuas
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Las variables
independientes sólo pueden tomar conjuntos restringidos de valores.
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Las variables
independientes son continuas (pueden tomar cualquier valor real).
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Las funciones
representativas sólo están definidas
para los valores
posibles de las variables.
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Las funciones
representativas están definidas para sucesiones continuas de las variables
independientes.
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f(n)=ksen(), n= 0,±1,±2,
K= ,N=4
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f(x)=ax+b
a=-1, b=1
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Una señal análoga,
se representa por una función matemática continua; donde varía el período y la
amplitud en función del tiempo. Generalmente la intensidad, la temperatura, la
presión, la tensión y la potencia son portadoras de este tipo de
señal.
Las señales
análogas se pueden percibir en todos los lugares, por ejemplo, la naturaleza posee
un conjunto de estas señales como es la luz, la energía, el sonido, etc., estas
son señales que varían constantemente.
Cuando los
valores del voltaje o la tensión tienden a variar en forma de corriente alterna
se produce una señal eléctrica analógica. En este caso, se incrementa durante medio ciclo el valor de la señal con
signo eléctrico positivo; y durante el siguiente medio ciclo, va
disminuyendo con signo eléctrico negativo. Es desde este momento que, se
produce un trazado en forma de onda senoidal, ya que este da a lugar a partir
del cambio constante de polaridad de positivo a negativo. Las señales de
cualquier comunicación electrónica o de cualquier ruido, puede presentar
algunas complicaciones; por ejemplo, estas pueden ser modificadas a través del
ruido de forma no deseada. Es
por estas razonas que se recomienda que la señal antes de ser procesada se
acondicione; de este modo no generará estas modificaciones imprevistas.
Si se presenta este problema; se debe capturar las ondas de sonido analógicas
con un micrófono, y luego se deben convertir en una señal de audio (pequeña
variación analógica de tensión).
Ahora bien, a medida que cambia la frecuencia del
sonido y el volumen va a ir variando la tensión de forma continua; en estos
momentos se destina a la entrada de un
amplificador lineal.
La tensión de entrada amplificada, o sea, la salida del amplificador se
deberá de introducir en el altavoz; el cual convertirá la señal de audio ya
amplificada en ondas sonoras; las cuales poseen un mayor y mejor sonido que el
sonido que había capturado el micrófono. Son muchos los sistemas que eran
analógicos y que hoy en día se han convertido en digitales; como son las
grabaciones de video, las
grabaciones de audio y las fotografías. También hay sistemas, que en la
actualidad usan los dos tipos de métodos, o sea, el analógico y el digital;
como es el reproductor de disco compacto.
El muestreo consiste en
tomar valores de la señal cada cierto tiempo, es decir, no considerar todo el
tiempo de forma continua sino solamente unas muestras equiespaciadas, con lo
que el resultado es un conjunto finito de valores. Para
hacernos a una idea, repasemos dos ejemplos reales de muestreos de señales que
nos darán información de cómo funcionan diferentes sistemas conocidos por
todos:
1. CD
de audio: fs = 44.100 Hz
para garantizar que fs ³ fN donde fN = 2f y se
considera f = 20.000 Hz para abarcar todo
el rango de frecuencias que el oído humano es capaz de percibir. Por lo tanto,
estamos conservando todo lo que en teoría es audible y por esto hablamos de un
sistema de alta calidad.
2. Canal
telefónico: fs = 8.000 Hz
para garantizar que fs ³ fN donde fN = 2f y se
considera f = 3.400 Hz para abarcar
el rango de frecuencias donde se encuentra la voz.
La
cuantificación se refiere a asignar a la amplitud de estos instantes de tiempo
escogidos (es decir, al valor que toma la señal en estos instantes) un valor
concreto de entre un conjunto finito de posibles valores, que son los que
vendrán determinados por el número de bits N considerados en este proceso. Dado
que para N bits este conjunto es de 2N valores, cuantos más bits,
más posibles valores y por lo tanto mayor precisión (menor error) en esta etapa
de cuantificación.
Entre las
aplicaciones actuales de señales codificadas podemos mencionar específicamente
las siguientes:
- Lectores y grabadores de DVD, (Digital Versátil Disc)
- Receptores y adaptadores de DTV y HDTV, (Digital TV, High Definition TV)
- Canales codificados en la televisión por Cable
- Grabadores digitales de video DV, (Digital Video)
- Procesadores para video-teléfono tipo ISDN, (Integrated Services Digital Network: Red Digital de Servicios Integrados)
- Procesadores de video en PC (Personal Computer)
http://www.investigacionyciencia.es/blogs/tecnologia/20/posts/muestreando-seales-primera-parte-10461
http://www.investigacionyciencia.es/blogs/tecnologia/20/posts/muestreando-seales-segunda-parte-10776
Dpto. Teoría de la Señal y
Comunicaciones. Escuela Técnica Superior de Ing. Telecomunicación. UNIVERSIDAD
DE VIGO
