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Señal (ingeniería eléctrica)

En los campos de comunicaciones, proceso de señal, y adentro ingeniería eléctrica más generalmente, a señal es cualquier cantidad tiempo-que varía o el espacial-variar.

En el mundo físico, cualesquiera cantidad el espacio directo mensurable del tiempo o del excedente se puede tomar como señal. Dentro de una sociedad compleja, fije de ser humano información o máquina datos la poder también se tome como señal. Tal información o datos de la máquina (por ejemplo, puntos en una pantalla, la tinta que compone el texto en una página de papel, o las palabras ahora que fluyen en la mente del lector) debe toda ser parte de sistemas que existen en el mundo físico - viviendo o el no-vivir.

A pesar de la complejidad e incluso el misterio - en el caso de la mente del lector - de tales sistemas, sus salidas y entradas se pueden representar a menudo con gran fidelidad como simples cantidades tiempo directo mensurable o a través del espacio. Por la mitad último del vigésimo siglo, ingeniería eléctrica sí mismo se separó en varias disciplinas, especializándose en el diseño y el análisis de señales y de sistemas físicos, en la una mano, y en el comportamiento funcional y la estructura conceptual de los sistemas los hombres y de la máquina complejos, en la otra. Estas disciplinas de la ingeniería han conducido la manera en el diseño, el estudio, y la puesta en práctica de los sistemas que se aprovechan de señales como mensurables simple cantidades para facilitar transmisión, almacenaje, y manipulación de la información.

Algunas definiciones

Las definiciones específicas a los subcampos son comunes. Por ejemplo, adentro teoría de información, a señal es un mensaje codificado, es decir, la secuencia de estados en un canal de comunicaciones que codifique un mensaje. En a sistema de comunicación, a transmisor codifica a mensaje en una señal, que se lleva a a receptor por las comunicaciones canal. Por ejemplo, las palabras “Maria tenía un pequeño cordero“pudo ser el mensaje hablado en un teléfono. El transmisor del teléfono convierte los sonidos en un eléctrico voltaje señal. La señal es transmitida al teléfono de recepción por los alambres; y en el receptor se reconvierte en sonidos.

Las señales se pueden categorizar de varias maneras. La distinción más común está entre los espacios discretos y continuos que las funciones están definidas encima, por ejemplo discretos y los dominios de tiempo continuos. Señales del tiempo discreto se refieren a menudo como serie de tiempo en otros campos. señales del Continuo-tiempo se refieren a menudo como señales continuas aun cuando las funciones de la señal no están continuo; un ejemplo es cuadrado-agita la señal.

Una segunda distinción importante está entre discreto-valorado y continuo-valorado. Señales numéricas discreto-se valoran, pero se derivan a menudo de un proceso físico continuo-valorado subyacente.

Señales del tiempo discreto y del continuo-tiempo

Si para una señal, las cantidades se definen solamente en un sistema discreto de épocas, nosotros lo llaman una señal del tiempo discreto. Es decir una señal verdadera del tiempo discreto (o complejo) se puede considerar como función del sistema de números enteros al sistema de verdadero (o complejo) números.

Una señal verdadera del continuo-tiempo (o complejo) es real-valued (o complejo-valorado) función cuál se define por toda la hora t en un intervalo, lo más comúnmente posible un intervalo infinito.

Señales análogas y numéricas

Menos formalmente que las distinciones teóricas mencionadas arriba, dos tipos principales de señales encontradas en la práctica son análogo y digital. En fin, la diferencia entre ellos es que son las señales numéricas discreto y quantized, según lo definido abajo, mientras que las señales análogas no poseen ninguna característica.

Discretización

Artículo principal: Señal discreta

Una de las distinciones fundamentales entre diversos tipos de señales está en medio continuo y tiempo discreto. En la abstracción matemática, el dominio de una señal del continuo-tiempo (CT) es el sistema de números verdaderos (o de un cierto intervalo de eso), mientras que el dominio de una señal del tiempo discreto (despegue) es el sistema de números enteros (o un cierto intervalo). Qué estos números enteros representan depende de la naturaleza de la señal.

Las señales de despegue se presentan a menudo vía muestreo de las señales de CT. Una audioseñal, por ejemplo consiste en un voltaje continuamente fluxuating en una línea que se pueda convertir a digital por ADC circule, en donde el circuito leerá el nivel voltaico en la línea, por ejemplo, cada 50 nosotros. La corriente que resulta de números se almacena como datos digitales en una señal del tiempo discreto. Computadoras y otro digital los dispositivos se restringen al tiempo discreto.

Quantization

Artículo principal: Quantization (proceso de señal)

Si se va una señal a ser representada como secuencia de números, es imposible mantener arbitrariamente la alta precisión - cada número en la secuencia debe tener un número finito de dígitos. Consecuentemente, los valores de tal señal se restringen para pertenecer a a sistema finito; es decir está quantized.

Ejemplos de señales

• Movimiento. El movimiento de una partícula con alguno espacio se puede considerar para ser una señal, o se puede representar por una señal. El dominio de una señal del movimiento es unidimensional (tiempo), y la gama es generalmente tridimensional. Coloque es así una señal de 3 vectores; la posición y la orientación es una señal de 6 vectores.
• Sonido. Puesto que un sonido es a vibración de un medio (tal como aire), una señal de sonidos asocia a presión valor a cada valor del tiempo y de tres coordenadas del espacio. Un micrófono convierte la presión sana en un cierto lugar apenas a una función del tiempo, usando una señal del voltaje como análogo de la señal de sonidos.
• Discos compactos (CDes). Los CDes contienen las señales discretas que representan el sonido, registrado en 44.100 muestras por en segundo lugar. Cada muestra contiene los datos para un canal izquierdo y derecho, que se puede considerar para ser un vector 2 (puesto que los CDes se registran adentro estéreo).
• Cuadros. Un cuadro asigna un valor del color a cada uno de un sistema de puntos. Puesto que los puntos mienten en un plano, el dominio es de dos dimensiones. Si el cuadro es un objeto físico, tal como una pintura, él es una señal continua. Si el cuadro a imagen digital, es una señal discreta. Es a menudo conveniente representar color como la suma de las intensidades de tres colores primarios, para vector-valorar la señal con la dimensión tres.
• Videos. Una señal video es una secuencia de imágenes. Un punto en un vídeo es identificado por su posición (de dos dimensiones) y para el momento en que en cuál ocurre, así que una señal video tiene un dominio tridimensional. El vídeo análogo tiene una dimensión continua del dominio (a través de a línea de exploración) y dos dimensiones discretas (marco y línea).
• Biológico potenciales de la membrana. El valor del señal es un directo potencial eléctrico (“voltaje”). El dominio es más difícil de establecer. Algunos células o organelles tenga el mismo potencial de la membrana en todas partes; neuronas tenga generalmente diversos potenciales en diversos puntos. Estas señales tienen energías muy bajas, pero son bastantes para hacer que los sistemas nerviosos trabajan; pueden ser medidos en agregado por las técnicas de electrofisiología.

Análisis de frecuencia

Artículo principal: Dominio de la frecuencia

Las señales se analizan o se modelan a menudo en términos de su espectro de la frecuencia. Dominio de la frecuencia las técnicas son aplicables a todas las señales, continuo-tiempo y tiempo discreto. Si una señal se pasa con Sistema de LTI, el espectro de la frecuencia de la señal de salida que resulta es el producto del espectro de la frecuencia de la señal de entrada original y respuesta de frecuencia del sistema.

Entropía

Otra característica importante de una señal (realmente, de una clase estadístico definida de señales) es su entropía o contenido de información.

Vea también

• Función del impulso
• Ruido de la señal
• Cociente de la señal/interferencia
• Proceso de señal
  • Proceso de la señal numérica
• Proceso de imagen
  • Proceso de imagen de Digital

Los trabajos citaron

• Hsu, P. H. Teoría y problemas de Schaum: Señales y sistemas, McGraw-Colina 1995, ISBN 0-07-030641-9
• Lathi, punto de ebullición., Proceso de señal y sistemas lineares, Prensa de Berkeley-Cambridge, 1998, ISBN 0-0941413-35-7
• Shannon, C. E., 2005 [1948], “una teoría matemática de la comunicación,” (reimpresión corregida), tenido acceso diciembre. 15, 2005. Orig. 1948, Diario técnico del sistema de Bell, vol. 27, pp. 379-423, 623-656.