SEÑALES

SEÑALES PERIODICAS:
 si completa un patrón dentro de un marco de tiempo medible, denominado un periodo, y repite ese patrón en periodos idénticos subsecuentes. Cuando se completa un patrón completo, se dice que se ha completado un ciclo.
en pocas palabras las señales periodicas se repiten en un peiodo
Las señales periódicas son la que existen con la constante T > 0 TAL QUE X(t) = X(t+T), EN EL INTERVALOS -∞ , ∞

donde T es la duración en segundos on respecto al tiempo.

 

SEÑALES NO PERIODICAS:
cambia constantemente sin exhibir ningún patrón repetitivo. Puede ser descompuesta en un número infinito de señales periódicas.
son cuando no existe ningun valor de T que satisfaga la formuala anterior.
al contrario de las señales periodicas las aperiodicas no se repiten
.

SEÑAL DETERMINISTICA:

Señales deterministas son una clase especial de señales estacionarias y tienen un contenido de frecuencia y de nivel relativamente constante por un largo periodo de tiempo.

Señales deterministas son generadas por maquinaria rotativa, instrumentos musicales, y generadores de funciones eléctricas. Se pueden dividir en señales periodicas, y casi periodicas. Señales periodicas tienen formas de ondas con un patrón que se repite a igual distancia en el tiempo. Señales casi periodicas tienen formas de onda con una repetición variable en el tiempo, pero que parece ser periodica al ojo del observador.

A veces maquinaria rotativa producirá señales casi periódicas, especialmente equipo activado por banda.

 

SEÑAL ALEATORIA:
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

SEÑALES DE ENERGIA Y POTENCIA

Si la señal x( t ) representa el voltaje a través de una resistencia R, la corriente que circula por la misma sería:

i( t ) = x( t ) / R. 

La potencia instantánea de la señal sería: R i2( t ) = x2( t ) / R.

La energía disipada durante un intervalo de tiempo dt: x2( t ) / R dt. En general, no sabemos si x( t ) es una señal de corriente o de voltaje, y con el propósito de normalizar la potencia, tomamos un valor para R de 1 ohm, con lo que la potencia asociada con la señal x( t ) es x2( t ).

De acuerdo a esto podemos definir:

La Energía de la señal sobre un intervalo de tiempo de longitud 2L:

 

La Energía Total de la señal en el rango t desde -infinito hasta infinito:

 

La Potencia Promedio:

 

Si una señal x( t ) tiene Energía Total ( E ) finita y mayor que cero, se clasifica como una Señal de Energía. Estas señales tienen, además, una Potencia Promedio igual a cero.

Si la señal x( t ) tiene Potencia Promedio ( P ) finita y mayor que cero, se clasifica como una Señal de Potencia.

Las señales periódicas, que existen para todos los valores de t, tienen energía infinita, pero en muchos casos tienen una Potencia Promedio finita, lo que las convierte en Señales de Potencia.

Las señales limitadas en tiempo, es decir de duración finita, son Señales de Energía.

SEÑAL ANALOGICA:

Una señal analógica es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético y que es representable por una función matemática continua en la que es variable su amplitud y periodo (representando un dato de información) en función del tiempo. Algunas magnitudes físicas comúnmente portadoras de una señal de este tipo son eléctricas como la intensidad, la tensión y la potencia, pero también pueden ser hidráulicas como la presión, térmicas como la temperatura, mecánicas, etc. La magnitud también puede ser cualquier objeto medible como los beneficios o pérdidas de un negocio.

Desventajas de las señales analogicas en términos electrónicos

• Las señales de cualquier circuito o comunicación electrónica son susceptibles de ser modificadas de forma no deseada de diversas maneras mediante el ruido, lo que ocurre siempre en mayor o menor medida.
• La gran desventaja respecto a las señales digitales, es que en las señales analógicas, cualquier variación en la información es de difícil recuperación, y esta pérdida afecta en gran medida al correcto funcionamiento y rendimiento del dispositivo analógico.

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 término de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar de valores dentro de un cierto rango. Por ejemplo, el interruptor de la luz sólo puede tomar dos valores o estados: abierto o cerrado, o la misma lámpara: encendida o apagada (véase circuito de conmutación).

Los sistemas digitales, como por ejemplo el ordenador, usan lógica de dos estados representados por dos niveles de tensión eléctrica, uno alto, H y otro bajo, L (de High y Low, respectivamente, en inglés). Por abstracción, dichos estados se sustituyen por ceros y unos, lo que facilita la aplicación de la lógica y la aritmética binaria. Si el nivel alto se representa por 1 y el bajo por 0, se habla de lógica positiva y en caso contrario de lógica negativa.

Cabe mencionar que además de los niveles, en una señal digital están las transiciones de alto a bajo o de bajo a alto, denominadas flanco de subida o de bajada, respectivamente. En la siguiente figura se muestra una señal digital donde se identifican los niveles y los flancos. Señal digital: 1) Nivel bajo, 2) Nivel alto, 3) Flanco de subida y 4) Flanco de bajada. Señal digital: 1) Nivel bajo, 2) Nivel alto, 3) Flanco de subida y 4) Flanco de bajada.

Es conveniente aclarar que, a pesar de que en los ejemplos señalados el término digital se ha relacionado siempre con dispositivos binarios, no significa que digital y binario sean términos intercambiables. Por ejemplo, si nos fijamos en el código Morse, veremos que en él se utilizan, para el envío de mensajes por telégrafo eléctrico, cinco estados digitales que son:

punto, raya, espacio corto (entre letras), espacio medio (entre palabras) y espacio largo (entre frases)

Referido a un aparato o instrumento de medida, decimos que es digital cuando el resultado de la medida se representa en un visualizador mediante números (dígitos) en lugar de hacerlo mediante la posición de una aguja, o cualquier otro indicador.

EJEMPLOS

El análisis de Fourier nos permite redefinir las señales en terminos de senosoidales, todo lo que tenemos que hacer es determinar el efecto que cualquier sistema tiene en todos los senosoidales posibles (su función de transferencia)  así tendremos un entendimiento completo del sistema. El análisis de Fourier es elemental para entender el comportamiento de las señales de sistemas.

Descripción

Si la forma de la onda es periódica, se puede representar con una precisión arbitraria, mediante la superposición de un número suficientemente grande de ondas senoidales que forman una serie armónica.

Toda función f(t) periódica de periodo P, se puede representar en forma de una suma infinita de funciones armónicas, es decir,

donde el periodo P=2p/w, y a₀ a₁ ...a_i ... y b₁ b₂ .... b_i .... son los denominados coeficientes de Fourier.

Conocida la función periódica f(t), calculamos los coeficientes a_i y b_i del siguiente modo

Las integrales tienen como límite inferior -P/2 y como límite superior P/2.

En el programa interactivo, transformamos la función periódica de periodo P, en otra función periódica de periodo 2p, mediante un simple cambio de escala en el eje t. Escribiendo x=w t, tendremos el periodo P de t convertido en el periodo 2p de x, y la función f(t) convertida en

definida en el intervalo que va de -p a +p

Si la función g(x) tiene simetría, algunos de los coeficientes resultan nulos.

· Si g(x) es una función par, g(x)=g(-x), los términos b_i son nulos
· Si g(x) es impar g(x)=-g(-x), los coeficientes a_i son nulos

Por ejemplo, para el pulso rectangular simétrico de anchura 1, y periodo 2 se obtienen los siguientes coeficientes.

orden a b 0 1 1 0.6366 0 2 0 0 3 -0.2122 0 4 0 0 5 0.1273 0 6 0 0 7 -0.09097 0 8 0 0 9 0.07078 0

Actividades

El applet nos permite elegir entre cuatro tipo de funciones discontinuas que representan pulsos periódicos.

• Rectangular
• Doble escalón
• Diente de sierra simétrico
• Diente de sierra antisimétrico

Una vez elegido la función, introducimos los parámetros requeridos en los controles de edición y pulsamos el botón cuyo título da nombre a la función.

• Rectangular
• Doble escalón
• Diente de sierra 1
• Diente de sierra 2

1. En la parte superior, la función f(t) elegida y las sucesivas aproximaciones de dicha función.

2. En la parte central, el armónico actual, en color azul a_i·cos(ix) y en color rojo b_i sin(ix).

3. En la parte inferior, mediante segmentos verticales, la magnitud relativa de los coeficientes de Fourier, a la izquierda en color azul los coeficientes a_i, y a la derecha en color rojo los coeficientes b_i.

Cuanto mayor sea la longitud de estos segmentos mayor es la contribución del armónico a la síntesis de la función periódica. Se puede observar, que la longitud de los segmentos disminuye con la frecuencia, es decir a mayor frecuencia del armónico menor es su contribución.

La separación entre estos segmentos verticales es inversamente proporcional al periodo de la función, por tanto, para una función aperiódica (periodo infinito), la envolvente de los extremos de los segmentos verticales define una curva continua denominada transformada de Fourier.

Ejemplos

Pulso rectangular

El pulso rectangular nos permite verificar que son nulos los coeficientes b_i en una función cuya simetría es par. Probar el siguiente ejemplo:

• Periodo, 5.0
• Anchura, 2.0
• Traslación, 0.0.

Si trasladamos el pulso rectangular, la función deja de tener simetría y por tanto, aparecen coeficientes a_i y b_i. Probar el siguiente ejemplo:

• Periodo, 5.0
• Anchura, 2.0
• Traslación, 0.5.

Pulso doble escalón

El pulso doble escalón nos permite verificar que son nulos los coeficientes a_i en una función cuya simetría es impar. Probar el siguiente ejemplo:

• Periodo, 3.0
• Anchura, 2.0
• Profundidad, 1.0.

Si cambiamos la profundidad del escalón derecho, la función deja de tener simetría y por tanto, aparecen coeficientes a_i y b_i. Probar el siguiente ejemplo:

• Periodo, 3.0
• Anchura, 2.0
• Profundidad, 0.5.

Pulso diente de sierra simétrico

Ejemplo:

• Periodo, 4.0.

Observar que basta los primeros armónicos para aproximar bastante bien esta función simétrica.

Pulso diente de sierra antisimétrico

ANALISIS DE FOURIER

Movimiento ondulatorio armónico

 

Y =f(x-vt) describe la propagación de una perturbación representada por la función f(x), sin distorsión, a la largo del eje X, hacia la derecha, con velocidad v.

Estudiamos un caso particular importante, aquél en el que la función f(x) es una función armónica (seno o coseno).

Las características de esta función de dos variables, son las siguientes:

1. La función seno es periódica y se repite cuando el argumento se incrementa en 2p . La función Y(x, t) se repite cuando x se incrementa en 2p/k.

Se trata de una función periódica, de periodo espacial o longitud de onda l =2p/k. La magnitud k se denomina número de onda.

2. Cuando se propaga un movimiento ondulatorio armónico, un punto x del medio describe un Movimiento Armónico Simple de amplitud Y₀ y frecuencia angular w =kv.

Y(x,t)=Y₀·sen (kx-w t)

El periodo de la oscilación es P=2p/w , y la frecuencia  f =1/P.

3. La igualdad w =kv, nos permite relacionar el periodo espacial o longitud de onda l y el periodo de la oscilación P de un punto del medio.

La longitud de onda λ está relacionada con la frecuencia f de la forma l =v/f . Para una velocidad de propagación v, cuanto mayor es la longitud de onda menor es la frecuencia y viceversa.

Ondas transversales en una cuerda

El applet  representa la propagación de una onda transversal, y con ella trataremos de mostrar las características esenciales del movimiento ondulatorio armónico.
Se introduce

• la longitud de la onda λ, en el control de edición titulado Longitud de onda
• la velocidad de propagación v, en el control de edición titulado Velocidad p.

Se pulsa el botón titulado Empieza
Se observa la propagación de una onda armónica a lo largo del eje X, hacia la derecha. Podemos observar que cualquier punto del medio, en particular el origen o extremo izquierdo de la cuerda, describe un Movimiento Armónico Simple, cuyo periodo podemos medir y comprobar que es igual al cociente entre la longitud de onda y la velocidad de propagación P=l /v.Pulsando el botón Pausa, podemos congelar el movimiento ondulatorio en un instante dado, y observar la representación de una función periódica, cuyo periodo espacial o longitud de onda, es la distancia existente entre dos picos consecutivos, dos valles, o el doble de la distancia entre dos nodos (puntos de corte de la función con el eje X). Esta distancia es la misma que hemos introducido en el control de edición titulado Longitud de onda.
Para reanudar el movimiento se pulsa en el mismo botón titulado ahora Continua.
Podemos ahora, observar la propagación de la perturbación y en particular, de un pico señalado por un pequeño círculo y fijarnos en su desplazamiento a lo largo del eje X. Comprobaremos utilizando el botón titulado Paso, que se desplaza una longitud de onda en el periodo de una oscilación l=vP.Por último, sin cambiar la velocidad de propagación, se modifica la longitud de onda y se aprecia que a mayor longitud de onda, el periodo de las oscilaciones es mayor y la frecuencia menor y viceversa, l =v/f.Y(x,t)=Y₀·sen k(x-vt)

ESPECTRO DE VOZ

GLOSARIO

Ruido Blanco: El ruido blanco es una señal aleatoria (proceso estocástico) que se caracteriza por el hecho de que sus valores de señal en dos tiempos diferentes no guardan correlación estadística. Como consecuencia de ello, su densidad espectral de potencia (PSD, siglas en inglés de power spectral density) es una constante, es decir, su gráfica es plana. Esto significa que la señal contiene todas las frecuencias y todas ellas muestran la misma potencia. Igual fenómeno ocurre con la luz blanca, de allí la denominación.
 

Ruido Rosa: Se denomina ruido rosa a una señal o un proceso con un espectro de frecuencias tal que su densidad espectral de potencia es proporcional al recíproco de su frecuencia. Su contenido de energía por frecuencia disminuye en 3 dB por octava. Esto hace que cada banda de frecuencias de igual anchura (en octavas) contenga la misma energía total. Un ejemplo de aplicación de este tipo de ruido es la obtención de respuesta en frecuencia de amplificadores de audio clase A, de manera que se reduzca el efecto de distorsión de segundo y tercer armónico que producen.  

Potencia-Es la relacion de paso de una energia por unidad de tiempo,cantidad de energía electrica o trabajo  que se transporta o que se consume en una determinada unidad de tiempo.Potencia es la velocidad a la que se consume la energía

Microwatt(kw).- es igual a una millonésima (10 ^-6 ) de un vatio. competencias importantes que se miden en microvatios son típicamente se indica en la instrumentación medica sistemas tales como el electroencefalograma y el electrocardiograma , en una amplia variedad de instrumentos científicos y de ingeniería y también en referencia a los receptores de radio y radar. Pacto células solares para dispositivos tales como calculadoras y relojes se miden en microvatios.


Nanowatt.-es igual a una mil millonésima (10 ^-9 ) de un vatio. Una superficie de un metro cuadrado en la Tierra recibe un nanowatt de poder de una estrella de magnitud aparente 3,5. competencias importantes que se miden en nanovatios también se utiliza normalmente en referencia a los receptores de radio y radar.


Picowatt.-es igual a una billonésima (10 ^-12 ) de un vatio. Tecnológicamente importantes facultades que se miden en picovatios se utilizan normalmente en referencia a la radio y de radar receptores, y también en la ciencia de la astronomía de radio .


Escala Logaritmica.-Forma matemática para simplificar el rango de valores de una variable, expresando una variable (x) con valores exponencial en una escala aritmética (y) mucho mas reducida, mediante las expresiones siguientes

Introduccion A las Telecomunicaciones

HISTORIA DE LAS TELECOMUNICACIONES

Telecomunicación, transmisión de palabras, sonidos, imágenes o datos en forma de impulsos o señales electrónicas o electromagnéticas.

Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), organismo especializado de la Organización de las Naciones Unidas (ONU), fundado originalmente en París en 1865 con el nombre de Unión Internacional de Telégrafos. En 1934 la UIT se constituyó para sustituir a todos los organismos ya existentes especializados en el campo de las telecomunicaciones y, en 1947, quedó integrada en la ONU. La UIT no tiene un estatuto permanente, pero su existencia es renovada de forma periódica por

de tendido de cable telegráfico (tanto aéreo como subterráneo), aunque ya de una forma marginal, otros sistemas de transmisión eran los radioenlaces, la fibra óptica y los VSAT (comunicaciones por satélite utilizando el sistema Hispasat), asimismo para la transmisión de los telegramas se utilizaban las comunicaciones por teléfono. En el año 2000 estaba en fase de ensayo e instalación el sistema X-400, que permite las transmisiones telegráficas mediante terminales informáticos conectados a las redes telefónicas. Todos estos sistemas de comunicaciones quedaron integrados en la nueva unidad de negocio de Correos y Telégrafos, Postal Telecom, por la que quedaban enlazadas las 1.785 oficinas.

Servicio de intercambio por banda ancha

Este servicio, aparecido en 1964, ofrecía a los abonados una serie de canales de radio de alta calidad para la transmisión a gran velocidad de datos en diversos formatos, para facsímil y otros tipos de comunicaciones, voz incluida. Las diferentes mejoras del sistema permitieron alcanzar transmisiones de alta velocidad —hasta 5.000

Centros computarizados

Para hacer frente a la demanda de los abonados en cuanto a diversos servicios de telecomunicaciones e información, se han creado centros de `bibliotecas computerizadas’ a fin de facilitar el intercambio de datos y la recopilación

Sistemas privados de cableado

Estos servicios, que se emplean para intercambiar datos a gran velocidad, los contratan las empresas o los organismos públicos con oficinas en muchos lugares del mundo. Funcionan a través de centros automáticos digitales

La telegrafía 1900

La telegrafía eléctrica fue el segundo gran pilar del sistema de comunicaciones del siglo XIX. España no fue una excepción. En aquella época no existía alternativa posible al telégrafo en términos de velocidad de la transmisión de la información

-el telégrafo solo lo podían usar los militares, cortesanos, políticos y todos los de las clases altas que eran usuarios exclusivos de estas tecnologías.

Teleimpresión

En la teleimpresión, el mensaje se recibe en forma de palabras mecanografiadas sobre una hoja de papel. Cada letra del alfabeto viene representada por una de las 31 combinaciones posibles de cinco impulsos electrónicos de igual duración, siendo la secuencia de intervalos utilizados y no utilizados la que determina la letra.

Servicio de intercambio por banda ancha

Este servicio, aparecido en 1964, ofrecía a los abonados una serie de canales de radio de alta calidad para la transmisión a gran velocidad de datos en diversos formatos, para facsímil y otros tipos de comunicaciones, voz incluida.

1. Télex

En 1958 apareció un sistema de intercambio de teleimpresión de llamada directa, denominado télex, que en el plazo de diez años contaba con más de 25.000 abonados. El sistema télex permite a sus abonados enviar mensajes y datos directamente a otros abonados y, a través de redes de operadoras internacionales, a otras muchas partes del mundo

-El servicio télex mantuvo un crecimiento sostenido hasta 1987. De los 4.405 abonados de 1968 y los 11.161.000 de minutos tasados se pasó en 1975 a 12.020 abonados y 54.808.000 minutos tasados, alcanzándose en 1987 el máximo en la utilización del servicio con 41.956 abonados y 120.758.000 minutos tasados. Desde entonces el servicio Télex no hizo sino disminuir, debido a la creciente competencia de las comunicaciones por fax

-Al finalizar el siglo XX la telegrafía había dejado de ser, como consecuencia del desarrollo y socialización del servicio telefónico acaecido durante la segunda mitad del siglo XX y de la revolución de las telecomunicaciones registrada en el último tercio del mismo, el sistema de comunicaciones más rápido y eficiente que desde su introducción en 1855 había desempeñado durante cerca de un siglo. La progresiva expansión del servicio telefónico en España.

Sistemas privados de cableado

Estos servicios, que se emplean para intercambiar datos a gran velocidad, los contratan las empresas o los organismos públicos con oficinas en muchos lugares del mundo. Funcionan a través de centros automáticos digitales en base a tarjetas perforadas, cintas de papel o magnéticas.