Fundamentos y Definición de Señales

Señal: Cualquier fenómeno físico que se pretenda usar para transmitir información. Ejemplos incluyen:

• La voz humana.
• El ladrido de un perro.
• El rugido de un león.
• El canto de los pájaros.
• Las señales de humo.
• El sonido de tambores.
• El lenguaje de señas.
• El código morse.
• Las señales de tránsito.

Entre los ejemplos de señales modernas de alta velocidad se encuentran los voltajes en los cables telefónicos, los campos eléctricos que emanan de los transmisores de radio o TV, y las variaciones de la intensidad luminosa en una fibra óptica o en una red telefónica o de computadoras.

Procesamiento de Señales en Sistemas

Las señales se procesan y operan por medio de sistemas. En un sistema de comunicaciones, el transmisor es un dispositivo que produce una señal y el receptor es un dispositivo que adquiere esa señal. El canal es la trayectoria que una señal y/o ruido toman desde un transmisor o fuente de ruido hasta un receptor.

Tipos de Clasificación de Señales

Hay varias clasificaciones de señales:

• De tiempo continuo.
• De tiempo discreto.
• De valor continuo.
• De valor discreto.
• Aleatorias y no aleatorias.

Señal de Tiempo Continuo (Analógica)

Es aquella que se define en todo instante sobre algún intervalo de tiempo (también se llama señal analógica). El término analógico proviene del hecho de que en muchos sistemas la variación de la señal analógica con el tiempo es análoga a algún fenómeno físico que está siendo medido o supervisado.

Proceso de Muestreo

El proceso de muestreo de una señal consiste en tomar valores de ella en puntos discretos en el tiempo y luego utilizar solo las muestras para representar la señal original en tiempo continuo. Las señales de tiempo discreto suelen transmitirse como señales digitales.

El término digital se utiliza para referirnos a una señal de valores discretos que solo tienen dos valores posibles.

Naturaleza y Convenciones de las Señales

Una señal es un símbolo, un gesto u otro tipo que informa o avisa de algo. La señal sustituye, por lo tanto, a la palabra escrita o al lenguaje. Ellas obedecen a convenciones, por lo que son fácilmente interpretadas. Cuando se trata de símbolos, las señales están colocadas en lugares visibles y están realizadas normalmente en diversos colores y formas. En el caso de los gestos, son hechos por las personas mediante manos y los brazos. También hay indicaciones consistentes en banderas, utilizadas sobre todo en la navegación marítima, y señales luminosas como la de los faros en las costas.

Clasificaciones Comunes de Señales

Tipos de señales incluyen:

• Seguridad.
• De tráfico.
• Banderas marítimas.
• De ferrocarril.
• Analógicas.
• Digitales.
• Señal (informática).
• Señal (ayuda).
• Señal de higiene.

Componentes y Características de las Señales

Señal Analógica

Es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromecánico y que es representada por una función matemática continua en la que son variables su amplitud y periodo. Algunas magnitudes físicas comúnmente portadoras de una señal de este tipo son:

• Eléctricas: intensidad, tensión y potencia.
• Hidráulicas: presión.
• Térmicas: temperatura.
• Mecánicas: entre otras.

La magnitud también puede ser cualquier objeto medible, como los beneficios o las pérdidas de un negocio. En la naturaleza, el conjunto de señales que percibimos son analógicas; así, la luz, el sonido, la energía, entre otras, son señales que tienen una variación continua, incluso la descomposición de la luz en el arco iris. Vemos cómo se realiza de una forma suave y continua.

Una onda senoidal es una señal analógica de una sola frecuencia. Los voltajes de la voz y del vídeo son señales que varían de acuerdo con el sonido o variación de la luz que corresponden a la información que se está transmitiendo.

Señal Digital

Es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en términos de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar de valores de un cierto rango. Por ejemplo, el interruptor de la luz solo puede tomar dos valores: abierto o cerrado (encendido o apagado).

Características de Ondas

La onda senoidal es una señal de corriente alterna que varía a través del tiempo. Es decir, cada cierto tiempo ella va a cambiar su polaridad. Está comprendida por dos niveles de voltaje: un pico negativo y un pico positivo, cuya suma dará un voltaje pico-pico ($ ext{V}_{ ext{pp}}$) de la onda senoidal. Por ejemplo, si tenemos una onda senoidal de $ ext{V}_{ ext{pp}} = 10 ext{ V}$, al dividir entre dos, conoceremos el valor pico positivo y el valor de pico negativo, lo cual sería la amplitud de la onda, o que la onda variará de $5 ext{ V}$ a $-5 ext{ V}$ cada cierto tiempo, lo cual es conocido como periodo y se mide en segundos. El inverso del periodo es la frecuencia.

Definiciones Relacionadas con Formas de Onda

Forma de onda: Es la trayectoria trazada por una cantidad (como $ ext{f.e.m.}$, voltaje, intensidad) dibujada en función de alguna variable.

Valor instantáneo: Es la magnitud de una forma de onda en cualquier instante del tiempo.

Forma de onda periódica: Es una forma de onda que se repite continuamente después del mismo intervalo de tiempo.

Términos de Periodicidad

• Periodo: Es el intervalo de tiempo entre repeticiones sucesivas de una forma de onda periódica.
• Ciclo: Es la porción de una forma de onda contenida en un periodo.
• Frecuencia: Es el número de ciclos que se producen en un segundo y se expresa en Hertz ($ ext{Hz}$). Se deriva del apellido de Heinrich Rudolph Hertz.

Etiquetas: frecuencia, Procesamiento de Señales, señal analógica, señal digital, señales, sistemas de comunicación, tiempo continuo