TIPOS DE SEÑALES
Señales periódicas y aperiódicas
Una señal es periódica si completa un
patrón dentro de un marco de tiempo medible, denominado periodo, y repite ese patrón en periodos idénticos subsecuentes. Cuando se completa
un patrón completo, se dice que se ha completado un ciclo.
El periodo se define como
la cantidad de tiempo (expresado en segundos) necesarios para completar un
ciclo completo. La
duración de un periodo, representado por T, puede ser diferente para cada señal, pero es constante
para una determinada señal periódica. Las señales reguladas por las funciones trigonométricas
son de este tipo. En cada instante de tiempo se puede establecer el valor dela
señal y su magnitud, la señal se repite cada 360 grados o cada 2 p radianes. Tales señales
tienen tres características básicas que son: Amplitud, Período y Fase. Tal como
se muestra en la gráfica de la figura siguiente: Figura 1.25
Señal Periódica
La Amplitud es la
máxima altura de la onda y por lo general se mide en voltios, aunque dependiendo
de la magnitud también se puede medir en Ampers o Watts. La Fase es el atraso o
adelanto de la señal y se mide en grados o radianes. El Período es la duración
en segundos para que se ejecute un ciclo de la señal. Una onda seno (como la de
la figura 1.25) es la señal periódica más sencilla. Una señal aperiódica, o no
periódica, cambia constantemente sin exhibir ningún patrón ociclo que se repita
en el tiempo. Sin embargo, se ha demostrado mediante una técnica de nominada transformada de Fourier, que
cualquier señal aperiódica puede ser descompuesta en un número infinito de
señales periódicas. Comprender las características de una señal periódica proporciona, además,
conocimientos sobre las señales aperiódicas. Las señales
aperiódicas señales pueden ser:
Estrictamente limitadas en el tiempo: Son aquellas señales que por sí mismas tienen
un nacimiento y un final. Por ejemplo, un impulso eléctrico o una señal como la
mostrada en lafigura 1.26.
Asintóticamente limitadas en el tiempo: Son aquellas que producto de ser racionales y como
resultado de una división, en ciertos puntos, tienden a infinito. Por ejemplo
la función tangente o cotangente. La función tangente es la que se presenta en
la figura 1.27, se asume que entre un par de asíntotas esta el comienzo y el
final de la señal.
Figura 1.26 Señal aperiódica limitada en el tiempo,
inicia en t oy finaliza en t 1
También
se consideran asintóticamente limitadas en el tiempo aquellas señales que
sufrenun comportamiento abrupto y se considera que tiende a infinito la señal
en tal punto. Por ejemplo un electrocardiograma al momento de ser analizado los
puntos de sobresalto rompen el análisis de la misma y se pueden considerar
distorsiones de la señal, o, puntos determinación de un subintervalo.
Figura 1.27 Señal aperiódica asintóticamente limitada en el tiempo
Igual
ocurre con las ondas cerebrales como las mostradas en la figura No 7. En donde
entret0 y t1 se puede considerar el comienzo y el final de la señal para su
análisis, puesto que el cambio es abruto Igual ocurre entre t1 y t2.Figura 1.28
Señal asintóticamente limitada en tiempo por
cambios abruptos en la seña
Señales determinanticas y aleatorias
Una señal
determinantica es una señal en la cual cada valor esta fijo y puede ser determinado
por una expresión matemática, regla, o tabla. Los valores futuros de esta señal
pueden ser calculados usando sus valores anteriores teniendo una confianza
completa en los resultados. Una señal aleatoria, tiene mucha fluctuación respecto a su
comportamiento. Los valores futuros de una señal aleatoria no se pueden
predecir con exactitud, solo se pueden basar en los promedios de conjuntos de
señales con características similares. No se pueden representar unívocamente
por una función del tiempo, sino por un enjambre. Cada una delas funciones que
la componen se llama realización o muestra. La figura 1.29 muestra una serie de
n realizaciones o muestras. La muestra 1 corresponde a una señal de un electrocardiograma,
la dos a una señal pulsante, la tercera a una señal triangular y la n-esima a
una señal ruidosa. El conjunto de las n señales constituye en sí una señal
aleatoria, cuando en el instante t0 el valor que puede tomar la señal puede ser
el de la primera realización, el de la segunda o el de la n-esima; es decir,
puede ser cualquiera, así que, se establece la variable aleatoria X = {x1, x2,
x3,..., xn}. El valor tomado por la variable en t0depende de la realización o
muestra que se dé en tal instante, de darse la primera, se obtendrá x1, sí se da la segunda el valor será x2 y así
sucesivamente. En el instante t1 el valor de la señal no se puede dar con certeza
como en las señales determinísticas, este valor se dará por las reglas del
azar, dependiendo que señal(realización) se presente: la triangular, la
rectangular, la cardiaca, la ruidosa, etc. Así, estará ocurriendo en cada
instante de tiempo, no habrá certeza de que realización se dé y por ende, no
habrá certeza del valor a obtener
Señales de energía y de potencia
Una señal de energía es
una señal en forma de pulso que normalmente existe solo durante un intervalo
finito de tiempo o, aun cuando se encuentre presente por un lapso infinito, tiene,
al menos, la mayor parte de su energía concentrada en intervalo finito de
tiempo. Para lo sistemas eléctricos , una señal es una de tensión o una
corriente. La potencia instantánea disipada por una tensión e(t) es una
resistencia R esP =½ e(t)½ 2/R watts y para una corriente i(t)P =½i(t)½2 / R watts
En cada caso la
potencia instantánea es proporcional al cuadrado de la magnitud de la
señal.Para una resistencia de un ohm, estas ecuaciones toman la misma forma,
por lo que esusual, en el análisis de señales, referirse a la potencia
instantánea asociada con una señaldad
f (t) comoP =½ f (t)½2 / R watts Aunque puede parecer que las dimensiones no son
correctas en la ecuación anterior, laconvención implica multiplicar o dividir
por una resistencia adecuada.De acuerdo con esta convención, la energía
disipada por la señal durante un intervalo detiempo (t1,t
2) est2E =½ f (t)½2 d t joulest1
Una
señal se dice que es de potencia si
P es finito, lo que implica que E es infinito. Ej. Unaseñal
periódica.Se define como señal de energía aquella para la cual la ecuación
anterior es finita, auncuando el intervalo de tiempo sea infinito; esto es,
cuandoE =½ f (t)½2 d t < joules-Clasificación
de señales por su Energía y Potencia:
·
Energía finita:
Ejemplo: pulso limitado en el tiempo
·
Energía infinita y potencia finita: Ejemplo: señales periodicas.
·
Energía y potencia infinita.
Señales analógicas y digitales
1.4.4.1
Señal análogica
Es una señal cuya forma de onda cambia continuamente en el tiempo. A
medida que laonda cambia de un punto a otro incluye un número infinito de
valores en su camino. Laseñal de la figura 1.30 así lo muestra.Ejemplo: El
velocímetro. La velocidad de un auto varia gradualmente sobre un intervalocontinuo
de valores, la velocidad del auto se puede variar entre valores de 0 y 100
Km./h.
Señales analógicas simples
La onda seno es la forma más fundamental de una señal analógica
periódica. Visualizadacomo una única curva
oscilante, su cambio a lo largo del curso de un ciclo es suave yconsistente, un flujo continuo. La figura 1.31
muestra una onda seno. Cada ciclo estáformado por un único arco sobre el eje
del tiempo seguido por un único arco por debajo deél. Las ondas seno se
pueden describir completamente mediante tres características: amplitud, periodo (o su
inverso frecuencia) y fase
Señal Digital
La magnitud de voltaje que representa a la señal en el tiempo puede
tomar un valor de unconjunto finito y discreto de valores para un instante
determinado de tiempo. Las líneasverticales de la señal demuestran que hay un
salto repentino entre un valor y otro de laseñal; las regiones planas altas y
bajas indican que estos valores son fijos. En la figura 1.40se muestra una
señal digital. Figura 1.40. Señal digital
Ejemplo: Reloj Digital. La hora varia continuamente pero la lectura
del cronometro nocambia de la misma manera. Se desprecian los segundos
transcurridos desde un minutohasta que se alcanza el siguiente minuto
