الإشارة هي وظيفة أو مجموعة بيانات تمثل كمية مادية أو متغيرًا وعادةً ما تلخص الإشارة معلومات حول سلوك ظاهرة فيزيائية، على سبيل المثال، التيار الكهربائي المتدفق عبر المقاوم أو الموجات الصوتية السونارية المنتشرة تحت الماء أو الزلازل ورياضياً، يتم تمثيل الإشارة كدالة لمتغير مستقل “t”، وعادة ما يمثل الوقت وبالتالي، يتم الإشارة إلى الإشارة “x)t)”.
ما هي إشارات الوقت المستمر والوقت المتقطع؟
الإشارة “x)t)” هي إشارة مستمرة للوقت إذا كانت (t) متغيرًا مستمرًا وإذا كانت (t) متغيرًا منفصلاً، أي أن هذة الإشارة يتم تعريفها في أوقات منفصلة، فإن “x) t)” هي إشارة زمنية منفصلة، غالبًا ما يُشار إليها بـ “x) n)” ، حيث (n) هي عدد صحيح وقد تمثل إشارة الوقت المنفصلة “x) n)” ظاهرة يكون فيها المتغير المستقل منفصلاً بطبيعته، مثل قيمة الإغلاق اليومية لسعر السهم أو يمكن الحصول عليها عن طريق أخذ عينات من إشارة الوقت المستمر أي أن هذة الإشارة عند (t = nT) ، حيث (T) هي فترة أخذ العينات وتتعامل الأمثلة التالية بشكل أساسي مع إشارات الوقت المنفصل، فيما يلي بعض الأمثلة على إشارات الوقت المنفصلة التي يتم مواجهتها بشكل متكرر.
إشارة ذات الخطوة الواحدة:
في التطبيقات الهندسية، كثيرًا ما نواجه وظائف تتغير قيمها فجأة عند قيم زمنية محددة وأحد الأمثلة الشائعة هو عندما يتم تشغيل أو إيقاف تشغيل الجهد في دائرة كهربائية بقيمة محددة من الوقت (t)، أيضاً عادة ما يتم أخذ قيمة (t = 0)، كوقت مناسب لتشغيل أو إيقاف الجهد المعطى ويمكن وصف عملية التبديل رياضيًا بالوظيفة المسماة وظيفة خطوة الوحدة (المعروفة أيضًا باسم وظيفة (Heaviside) بعد أوليفر هيفيسايد) ويتم تحديد وظيفة ذات الخطوة الواحدة باستخدام وظيفة (Heaviside Step).
الإشارة ذات الدفعة الواحدة:
في الرياضيات، دالة ديراك دلتا (δ وظيفة) هي وظيفة أو توزيع معمم قدمه الفيزيائي بول ديراك ويتم استخدامه لنمذجة كثافة الكتلة النقطية المثالية أو الشحنة النقطية كدالة تساوي الصفر في كل مكان باستثناء الصفر والتي تكاملها على الخط الحقيقي بأكمله يساوي واحدً، فنظرًا لعدم وجود وظيفة لها هذه الخصائص، فإن الحسابات التي أجراها علماء الفيزياء النظرية بدت لعلماء الرياضيات هراء إلى أن قدم لوران شوارتز التوزيعات لإضفاء الطابع الرسمي والتحقق من صحة الحسابات، كتوزيع، فإن دالة دلتا ديراك هي وظيفة خطية تقوم بتعيين كل وظيفة إلى قيمتها عند الصفر.
الإشارة الجيبية:
الإشارات الجيبية مهمة في كل من مجالات الهندسة الكهربائية والإلكترونية ووفقًا لنظرية سلسلة فورييه، يمكن كتابة أي إشارة (إشارة دورية) من حيث إشارات الجيب وجيب التمام فقط للترددات المختلفة، لذلك يمكن تقسيم إشارة معقدة إلى إشارات جيبية وجيب بسيطة ويصبح التحليل الرياضي أمرًا سهلاً ومن ثم فهي تستخدم على نطاق واسع في التحليل الكهربائي والإلكتروني.
أيضًا في المحولات، يكون جهد الخرج هو مشتق زمني من التدفق المغناطيسي والتدفق المغناطيسي هو نفسه مشتق زمني لجهد الدخل، لكننا نريد نفس إشارة الجهد عند الإدخال والإخراج والوظائف الوحيدة التي تحقق هذا الشرط هي وظائف الجيب وجيب التمام، فنظرًا لأن إشارة الجيب تبدأ من قيمة الصفر، فمن المفضل لذلك، فإن غالبية أنظمة الطاقة في العالم اليوم تستخدم جهد التيار المتردد الجيبي وتعمل جميع المعدات المنزلية أيضًا على جهد التيار المتردد الجيبي.
الإشارة المتسارعة:
ربما تكون الإشارة “السرعة المعقدة” ثاني أهم إشارة سنقوم بدراستها، فإنه أساسي للعديد من أشكال تمثيل الإشارة والكثير من معالجة الإشارات والسرعة المعقدة عبارة عن إشارة ذات قيمة معقدة تغلف في نفس الوقت إشارة جيب التمام وإشارة الجيب من خلال نشرها على المكونات الحقيقية والخيالية للإشارة المعقدة.
الإشارات التناظرية والرقمية:
الإشارات التناظرية والرقمية هي أنواع مختلفة تستخدم بشكل أساسي لنقل البيانات من جهاز إلى آخر والإشارات التناظرية هي إشارات موجة مستمرة تتغير بمرور الوقت بينما الإشارات الرقمية المنفصلة هي طبيعة والفرق الرئيسي بين الإشارات التناظرية والرقمية هو أن الإشارات التناظرية يتم تمثيلها بموجات جيبية بينما يتم تمثيل الإشارات الرقمية بموجات مربعة.
هناك بعض الاختلافات في الإشارات التناظرية والرقمية، هناك أفضل مثال على التناظرية والرقمية هو الإلكترونات؛ لأنها تتعامل مع الإشارات والمدخلات والمخرجات التناظرية والرقمية بطريقة ما، يتفاعل مشروع الإلكترونيات بشكل أساسي مع العالم التناظري الحقيقي بينما الإشارات الرقمية مع أجهزة الحاسوب والمعالجات الدقيقة والوحدات المنطقية ويتشابه هذان النوعان من الإشارات مع لغات إلكترونية مختلفة ونظرًا لأن بعض اللغات الأخرى يمكنها فقط التعرف على واحدة من الاثنين وكذلك التحدث به.
الإشارة التناظرية هي نوع واحد من الإشارات المستمرة المتغيرة بمرور الوقت، فيتم تصنيفها إلى إشارات مركبة وبسيطة ونوع بسيط من الإشارات التناظرية ليس سوى موجة جيبية ولا يمكن تحللها، في حين أن الإشارة التناظرية من النوع المركب يمكن أن تتحلل إلى موجات جيبية عديدة ويمكن تعريف الإشارة التناظرية باستخدام السعة والفترة الزمنية والتردد والطور ويقطع السعة أعلى ارتفاع للإشارة ويقطع التردد المعدل الذي تتغير به الإشارة التناظرية، فيؤدي الطور إلى تحديد موضع الإشارة فيما يتعلق بالوقت لا شيء وبالتالي، فإن الإشارة التناظرية ليست مقاومة للضوضاء؛ يواجه تشويهًا ويقلل أيضًا من جودة الإرسال ولا يمكن إصلاح نطاق قيمة الإشارة التناظرية.
الإشارات الحقيقية والمعقدة:
الإشارة(x (t هي إشارة حقيقية إذا كانت قيمها أرقام حقيقية وبالمثل، فإن هذة الإشارة هي إشارة معقدة إذا كانت قيمها أرقامًا مركبة، باستخدام وظائف (phase) و (phaseecor) لمعالجة الإشارات المعقدة.
الإشارات الحتمية والعشوائية:
الإشارات الحتمية هي تلك الإشارات التي يتم تحديد قيمها بالكامل لأي وقت معين وبالتالي، يمكن نمذجة إشارة حتمية من خلال وظيفة معروفة للوقت (x (t ومن ناحية أخرى، فإنّ الإشارات العشوائية هي تلك الإشارات التي يُمكن أن تأخذ قيمًا عشوائية في أي وقت، ولا يمكن تمييز الإشارات العشوائية إلا إحصائيًا وتم تصميم وظائف مولد الضوضاء لتبييض، (Gaussn) ، (onefn) لإنتاج إشارات شبه عشوائية تتميز بمعلمات إحصائية يحددها المستخدم.
