Señales continuas, analógicas, discretas y digitales

Si has cursado una carrera relacionada con las telecomunicaciones, es probable que hayas aprendido los conceptos fundamentales sobre las señales. Uno de los aspectos esenciales de estos conceptos es identificar los diferentes tipos de señales presentes en la teoría y en la práctica, lo cual puede resultar confuso para algunas personas, especialmente aquellas que están comenzando en el campo.

En ese sentido, en Panama Hitek, se ha creado un artículo breve pero detallado, que explica de manera concisa los conceptos de las señales digitales, analógicas, de tiempo continuo y discretas. El objetivo es ayudar a las personas a comprender mejor las diferencias entre estos tipos de señales y aclarar algunas de las confusiones comunes que pueden surgir, como las relacionadas con el intervalo de tiempo y de amplitud. Por lo tanto, se invita a los lectores a leer el artículo y dar su opinión al respecto.

Señales de Tiempo Continuo

Las señales de tiempo continuo se caracterizan por tener un dominio definido en términos del conjunto de los números reales. En otras palabras, están especificadas para cada valor real de tiempo t, lo que significa que su amplitud varía de manera continua en el tiempo.

Es importante destacar que esta definición del dominio en tiempo continuo contrasta con la definición de señales de tiempo discreto, en las cuales el dominio se define en términos de números enteros, lo que implica que la amplitud de la señal solo cambia en intervalos discretos de tiempo.

La imagen que se muestra corresponde a un grupo de señales continuas simuladas mediante software. Aunque no es posible almacenar todos los valores del conjunto de números reales en la memoria de un ordenador, es posible simular señales con dominio de tiempo suficientemente grande para que parezca un conjunto infinito.

De esta manera, es posible generar señales de tiempo continuo con la ayuda de herramientas de simulación que permiten crear señales virtuales y obtener información valiosa sobre su comportamiento sin necesidad de realizar mediciones en el mundo real.

Señales de Tiempo Discreto

Las señales de tiempo discreto se definen por tener un dominio que se especifica únicamente para ciertos valores finitos de tiempo. Esto significa que la amplitud de la señal solo cambia en intervalos discretos de tiempo, a diferencia de las señales de tiempo continuo, en las cuales la amplitud cambia de manera continua en el tiempo.

La definición del dominio de tiempo discreto permite trabajar con señales digitales en sistemas de comunicación y procesamiento de señales, lo que resulta útil en muchas aplicaciones prácticas.

La imagen muestra claramente que la señal tiene un dominio de tiempo discreto, ya que se compone de un conjunto finito de valores. Este tipo de señales se utilizan comúnmente cuando se muestrea una señal analógica a través de un conversor analógico/digital (ADC, por sus siglas en inglés). Sobre este tema hemos escrito un post dedicado a detallar este proceso: discretización de señales analógicas.

Al muestrear una señal analógica a intervalos regulares, se pueden obtener muestras discretas de la señal que se pueden representar como una señal de tiempo discreto. Esta técnica es común en el procesamiento de señales y en la transmisión de datos digitales, donde las señales analógicas deben convertirse en señales digitales antes de ser procesadas o transmitidas.

Señales Analógicas

Las señales analógicas se caracterizan por tener una amplitud que puede tomar diferentes valores infinitos dentro de un intervalo de tiempo determinado. En otras palabras, la amplitud de una señal analógica varía de manera continua en el tiempo, lo que permite que la señal pueda representar con precisión una gran variedad de información, como voz, música, imágenes, entre otros.

En sistemas de comunicación y procesamiento de señales, las señales analógicas se utilizan comúnmente en circuitos electrónicos que manipulan y transmiten señales de audio y video, señales de radio y otras señales de baja frecuencia.

Es común que la imagen de una señal analógica se asemeje a una señal de tiempo continuo, debido a que ambos tipos de señales comparten características similares. La principal diferencia es que las señales de tiempo continuo hacen referencia al intervalo de tiempo, mientras que las señales analógicas hacen referencia al intervalo de amplitud.

Sin embargo, ambas señales permiten una representación precisa de una variedad de información, ya sea de voz, música, imágenes, entre otras. Por lo tanto, aunque haya una diferencia sutil entre las señales de tiempo continuo y las señales analógicas, la similitud en su apariencia visual puede confundir a algunos.

Señales Digitales

Las señales digitales se definen por tener una amplitud que solo puede tomar ciertos valores finitos dentro de un intervalo de tiempo específico. A diferencia de las señales analógicas, que varían de manera continua en el tiempo, las señales digitales cambian de valor solo en intervalos discretos. Estos valores discretos se representan comúnmente como números binarios, lo que hace que las señales digitales sean más fáciles de procesar y transmitir que las señales analógicas.

Las señales digitales se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, desde la transmisión de datos y la comunicación de redes hasta la electrónica de consumo, como la televisión digital y los teléfonos móviles.

En la imagen previa se presentó una señal digital, que a diferencia de la señal analógica, tiene un conjunto finito de valores en un intervalo de tiempo. Las señales digitales se utilizan en muchas aplicaciones prácticas, como en la modulación por amplitud de pulso (PAM, por sus siglas en inglés). Cabe señalar que en la vida real, las señales pueden depender no solo del tiempo, sino también del espacio o de variables eléctricas.

Tanto las señales de tiempo continuo como las señales de tiempo discreto determinan la naturaleza de la señal a lo largo del tiempo, mientras que las señales analógicas y digitales clasifican la naturaleza de la amplitud de la señal.

Este pequeño tutorial tiene como objetivo explicar de manera sencilla estos conceptos y se espera que sea de utilidad. Si hay alguna duda, no dude en hacer preguntas. ¡Hasta pronto!