Home › De meertalige Index van het Archief › Signaal (elektrotechniek)

Signaal (elektrotechniek)

Op het gebied van mededelingen, signaal verwerking, en binnen elektrotechniek meer over het algemeen, a signaal is om het even welke tijdsafhankelijke of ruimte-vari�ërt hoeveelheid.

In de fysieke wereld, om het even welk hoeveelheid meetbaar door tijd of over ruimte kan als signaal worden genomen. Binnen de complexe maatschappij, plaats van mens informatie of machine gegevens kan ook als signaal worden genomen. Dergelijke informatie of machinegegevens (bijvoorbeeld, punten op het scherm, moeten de inkt omhoog tekst op een document pagina maken, of de woorden die nu in de mening van de lezer stromen) allen deel systemen uitmaken bestaand in de fysieke wereld - of levend of niet-leeft.

Ondanks de ingewikkeldheid en zelfs het geheim - in het geval van de mening van de lezer - van dergelijke systemen, kunnen hun output en input vaak met grote trouw worden vertegenwoordigd eenvoudig hoeveelheden meetbaar door tijd of over ruimte. In de laatstgenoemde helft van 20ste eeuw, elektrotechniek zelf scheidde in verscheidene disciplines, zich specialiseert in het ontwerp en de analyse van fysieke signalen en systemen, enerzijds, en in het functionele gedrag en de conceptuele structuur van de complexe menselijk en machinesystemen, anderzijds. Deze techniekdisciplines hebben de manier in het ontwerp, de studie, en de implementatie van systemen geleid die uit signalen als eenvoudige meetbaar voordeel halen hoeveelheden om te vergemakkelijken transmissie, opslag, en manipulatie van informatie.

Sommige definities

De definities specifiek voor deelgebieden zijn gemeenschappelijk. Bijvoorbeeld, in informatie theorie, a signaal is een vastgelegd bericht, namelijk de opeenvolging van staten in een communicatiekanaal dat een bericht codeert. In a communicatie systeem, a zender codeert a bericht in een signaal, dat aan a wordt gedragen ontvanger door de mededelingen kanaal. Bijvoorbeeld, de woorden „Mary had een klein lam„het bericht zou kunnen zijn dat in een telefoon wordt gesproken. De telefoonzender zet de geluiden in elektro om voltage signaal. Het signaal wordt overgebracht aan de ontvangende telefoon door draden; en bij de ontvanger wordt het omgezet in geluiden.

De signalen kunnen op diverse manieren worden gecategoriseerd. Het gemeenschappelijkste onderscheid is tussen afzonderlijke en ononderbroken ruimten dat de functies, bijvoorbeeld afzonderlijke en ononderbroken tijddomeinen over worden bepaald. Discrete-time signalen vaak worden verwezen naar zoals tijd reeks op andere gebieden. De signalen van de ononderbroken-tijd vaak worden verwezen naar zoals ononderbroken signalen zelfs wanneer de signaalfuncties niet zijn ononderbroken; een voorbeeld is een vierkant-golfsignaal.

Een tweede belangrijk onderscheid is tussen afzonderlijk-getaxeerd en ononderbroken-getaxeerd. Digitale signalen worden afzonderlijk-getaxeerd, maar vaak voortgekomen uit een onderliggend ononderbroken-getaxeerd fysiek proces.

Discrete-time en ononderbroken-tijdsignalen

Als voor een signaal, de hoeveelheden slechts op een afzonderlijke reeks tijden worden bepaald, roepen wij het een discrete-time signaal. Met andere woorden, kan een discrete-time echt (of complex) signaal als functie van de reeks gehelen aan de reeks van worden gezien echt (of complex) aantallen.

Een ononderbroken-tijd echt (of complex) signaal is real-valued (of complex-getaxeerd) functie welke voor al tijd wordt bepaald t in een interval, het meest meestal een oneindig interval.

Analoge en digitale signalen

Minder formeel dan het theoretische hierboven vermelde onderscheid, zijn twee belangrijke types van in de praktijk ontmoete signalen analogon en digitaal. In het kort, is het verschil tussen hen dat de digitale signalen zijn afzonderlijk en gekwantiseerd, zoals hieronder bepaald, terwijl de analoge signalen geen van beide bezit bezitten.

Discretization

Hoofd artikel: Afzonderlijk signaal

Één van het fundamentele onderscheid tussen verschillende types van signalen is tussen ononderbroken en afzonderlijke tijd. In de wiskundige abstractie, is het domein van een ononderbroken-tijd (CT) signaal de reeks van echte aantallen (of één of ander interval daarvan), terwijl het domein van een discrete-time (DT) signaal de reeks van is gehelen (of één of ander interval). Wat deze gehelen vertegenwoordigen hangt van de aard van het signaal af.

DT de signalen doen vaak voor via bemonstering van CT signalen. Een geluidssignaal, bestaat bijvoorbeeld uit een voortdurend fluxuating voltage op een lijn die door kan worden digitaal weergegeven ADC kring, waarin de kring het voltageniveau op de lijn, namelijk, elke 50 zal lezen ons. De resulterende stroom van aantallen wordt opgeslagen aangezien de digitale gegevens over discrete-time signaleren. Computers en andere digitaal de apparaten zijn beperkt tot afzonderlijke tijd.

Kwantificatie

Hoofd artikel: Kwantificatie (signaalverwerking)

Als een signaal moet worden vertegenwoordigd aangezien een opeenvolging van aantallen, het onmogelijk is om willekeurig hoge precisie te handhaven - elk aantal in de opeenvolging moet een eindig aantal cijfers hebben. Dientengevolge, zijn de waarden van zulk een signaal beperkt om tot a te behoren eindige reeks; met andere woorden, is het gekwantiseerd.

Voorbeelden van signalen

• Motie. De motie van een deeltje door wat ruimte kan worden beschouwd als een signaal, of kan door een signaal worden vertegenwoordigd. Het domein van een motiesignaal is ééndimensionaal (tijd), en de waaier is over het algemeen driedimensioneel. De positie is zo een vectorsignaal 3; de positie en de richtlijn zijn een vectorsignaal 6.
• Geluid. Aangezien een geluid a is trilling van een middel (zoals lucht), een correct signaalvennoten a druk waarde aan elke waarde van tijd en drie ruimtecoördinaten. Een microfoon zet correcte druk op één of andere plaats om in enkel een functie van tijd, gebruikend een voltagesignaal als analogon van het correcte signaal.
• Compact-discs (CDs). CDs bevatten afzonderlijke signalen die geluid vertegenwoordigen, dat bij 44.100 steekproeven wordt geregistreerd per tweede. Elke steekproef bevat gegevens voor een linker en juist kanaal, dat kan worden beschouwd als een vector 2 (aangezien CDs binnen worden geregistreerd stereo).
• Beelden. Een beeld wijst een kleurenwaarde aan elk van een reeks punten toe. Aangezien de punten op een vliegtuig liggen, is het domein tweedimensionaal. Als het beeld een fysiek voorwerp, zoals het schilderen is, is het een ononderbroken signaal. Als het beeld a digitaal beeld, is het een afzonderlijk signaal. Het is vaak geschikt om kleur als som intensiteit van drie te vertegenwoordigen primaire kleuren, zodat het signaal met afmeting drie wordt vector-getaxeerd.
• Video's. Een videosignaal is een opeenvolging van beelden. Een punt in een video wordt geïdentificeerdn door zijn (tweedimensionale) positie en tegen de tijd dat waarbij het, zodat voorkomt een videosignaal een driedimensioneel domein heeft. De analoge video heeft één ononderbroken domeindimensie (over a aftasten lijn) en twee afzonderlijke afmetingen (kader en lijn).
• Biologisch membraan potentieel. De waarde van signaal is ongecompliceerd elektrisch potentieel („voltage“). Het domein is moeilijker te vestigen. Wat cellen of organellen heb helemaal het zelfde membraanpotentieel; neuronen hebben over het algemeen verschillend potentieel op verschillende punten. Deze signalen hebben zeer lage energieën, maar zijn genoeg om het zenuwstelselswerk te maken; zij kunnen in complex door de technieken van worden gemeten elektrofysiologie.

De analyse van de frequentie

Hoofd artikel: Het domein van de frequentie

De signalen worden vaak geanalyseerd of in termen van hun gemodelleerd frequentie spectrum. Het domein van de frequentie de technieken zijn van toepassing op alle signalen, zowel ononderbroken-tijd als discrete-time. Als een signaal door wordt overgegaan Systeem LTI, is het frequentiespectrum van het resulterende outputsignaal het product van het frequentiespectrum van het originele inputsignaal en weergavekarakteristiek van het systeem.

Entropie

Een ander belangrijk bezit van een signaal (eigenlijk, van een statistisch bepaalde klasse van signalen) is zijn entropie of informatie-inhoud.

Zie ook

• De functie van de impuls
• Het lawaai van het signaal
• Signaal aan lawaaiverhouding
• De verwerking van het signaal
  • Digitaal signaalverwerking
• De verwerking van het beeld
  • Digitale beeldverwerking

Aangehaalde de werken

• Hsu, P. H. De Theorie en de Problemen van Schaum: Signalen en Systemen, McGraw-Hill 1995, ISBN 0-07-030641-9
• Lathi, B.P., De Verwerking van het signaal & Lineaire Systemen, Berkeley-Cambridge Pers, 1998, ISBN 0-0941413-35-7
• Shannon, C. E., 2005 [1948], een „Wiskundige Theorie van Mededeling,“ (verbeterde herdruk), toegang gehad Dec. tot. 15, 2005. Orig. 1948, Het Technische Dagboek van het Systeem van de klok, volume. 27, blz. 379-423, 623-656.