13.1 : Segnale e sistema

Un segnale x(t) è un insieme di dati o una funzione temporale che rappresenta una variabile di interesse. I segnali di solito trasmettono informazioni su un fenomeno, come la temperatura atmosferica, l'umidità, la voce umana, le immagini televisive, l'abbaiare di un cane o il canto degli uccelli. Più in generale, un segnale può essere una funzione di più di una variabile indipendente. Ad esempio, le immagini dipendono dalle posizioni orizzontali e verticali e possono essere considerate segnali bidimensionali. Tuttavia, questo testo si concentrerà sui segnali unidimensionali aventi il tempo come variabile indipendente.

Un sistema è una raccolta di dispositivi che operano su un segnale di input x(t) (o eccitazione) per produrre un segnale di output y(t) (o risposta). Un sistema può anche essere considerato un modello matematico di un processo fisico che mette in relazione il segnale di input con quello di output. Esempi di sistemi includono i circuiti elettrici, i programmi per computer, il mercato azionario, i modelli meteorologici e il corpo umano.

Un sistema può avere diversi modelli o rappresentazioni matematiche. Le variabili in questi modelli sono descritte come segnali, che possono rappresentare la corrente, la tensione o lo spostamento. Nei sistemi elettrici, i segnali sono spesso correnti e tensioni. Nei sistemi meccanici, i segnali sono tipicamente temperature, forze e velocità. Nei sistemi idraulici, i segnali possono essere spostamenti e pressioni.

Classifichiamo i segnali che entrano nel sistema come segnali di input, mentre quelli prodotti dal sistema sono segnali di output. Ad esempio, in un circuito elettrico, le tensioni e le correnti come funzioni del tempo sono considerate segnali, mentre il circuito stesso è considerato un sistema. Nei sistemi di ingegneria, sia i segnali di input che quelli di output possono trasportare energia o informazioni.

Questo framework di segnali e sistemi è fondamentale per analizzare e progettare sistemi in grado di svolgere operazioni specifiche in vari campi dell'ingegneria.