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SC · Fundamentos de señales

Clasificar una señal

Al ver una señal por primera vez, hay dos preguntas antes que nada: ¿el eje del tiempo es una línea sin cortes o una fila de puntos separados?, y ¿se repite la misma forma? Las respuestas a estas dos preguntas deciden de qué tipo es la señal.

Empareja la etiqueta de clasificación con esta señal

La curva discontinua tenue es la señal real: tiene valor en cada instante y la misma forma se repite a intervalos fijos. Si superpones las tres etiquetas candidatas una a una con las pestañas, aparecen por turno puntos rojos, un tramo azul y una curva dorada; la etiqueta correcta es la que cubre la señal sin huecos.

Toca una pestaña para cambiar la etiqueta candidata.
La etiqueta elegida y su condición
Discreta · aperiódica x[n] n ∈ ℤ
Quedarse solo con unos puntos descarta todos los valores entre ellos. Llamar discreta a una señal continua, que tiene valor en cada instante, es una etiqueta que no encaja.
Desalineada

El eje del tiempo: línea o puntos

Una señal de tiempo continuo tiene valor en cada instante real t, así que su eje del tiempo es una línea sin cortes. Una señal de tiempo discreto solo tiene valores en índices enteros n; su eje del tiempo es una fila de puntos y se escribe con corchetes, como x[n]. Toda señal que maneja un dispositivo digital pertenece a este lado discreto, y muchas se obtienen midiendo una señal continua a intervalos regulares.

¿Se repite el patrón?

Si una señal queda exactamente igual al desplazarla cierto T positivo, es periódica, y la condición es x(t) = x(t + T). El menor T que cumple esta condición es el periodo fundamental, y si no existe ningún T así, la señal es aperiódica. El seno de la figura tiene ω = π, así que su periodo fundamental es T = 2π/ω = 2, y las dos líneas verticales discontinuas doradas marcan ese periodo.

Observax(t) = x(t + T)
Condición de periodicidad: desplazar T no la cambia.
Eligex[n] = x[n + ?]
Una señal discreta es periódica si desplazarla un entero N no la cambia.
Completax(t) = x(t + ?)
Si desplazar un periodo no la cambia, desplazar k periodos enteros tampoco.
Por tu cuentaT = ?
El periodo fundamental de cos(ωt) es 2π/ω.

Las dos preguntas son independientes

Que una señal sea continua o discreta se decide aparte de que sea periódica o aperiódica, así que las cuatro casillas son posibles. En cuál cae se resuelve respondiendo las dos preguntas una por una. En el lado discreto, eso sí, la periodicidad es algo más exigente: la señal debe repetirse tras un desplazamiento entero N, de modo que incluso cos(ωn), una sinusoide muestreada, solo es periódica cuando ω/2π es un número racional.

Continua · Periódica
una onda senoidal
Continua · Aperiódica
un pulso único
Discreta · Periódica
un tren de muestras que se repite
Discreta · Aperiódica
ruido grabado

De vuelta a la primera pantalla

La etiqueta que cubrió la curva tenue sin huecos fue continua · periódica. La que solo marcó puntos no encajó, aunque la señal tiene valor en cada instante, y la que miró un solo tramo perdió la repetición y se quedó en «casi». Clasificar consiste, al final, en responder por turno dos preguntas independientes: ¿el eje del tiempo es una línea o puntos?, y ¿vuelve la misma forma?

Una señal se clasifica según dos ejes independientes. Si el eje del tiempo está definido en todo t, es una señal de tiempo continuo x(t); si solo está definido en índices enteros n, es de tiempo discreto x[n]. Si x(t) = x(t + T) se cumple para algún T positivo, es una señal periódica; si no existe tal T, es aperiódica. El menor T así es el periodo fundamental.
Hacia las próximas unidades

Clasificar es el primer paso de toda historia sobre señales. La distinción entre continuo y discreto lleva más adelante al teorema de muestreo, y la periodicidad es el punto de partida desde el que la serie de Fourier despliega una señal periódica en una suma de sinusoides. En la próxima unidad, señales elementales, construimos el alfabeto de las señales: el impulso, el escalón y la exponencial.