Signaalgolven

Signaalgolven zijn golven die informatie dragen. In de wiskundige en technische literatuur verwijst de term naar een tijdafhankelijke grootheid die gemeten of ontvangen kan worden en die informatie encodeert. Signalen kunnen analoog zijn, continu in tijd, of digitaal, als een reeks discrete waarden. Signaalgolven kunnen elektromagnetisch van aard zijn (zoals radiogolven en licht), akoestisch (geluidsgolven in lucht of andere media), of elektrisch, als elektrische spanningen en stromen in kabels en chips.

Eigenschappen van signaalgolven zijn onder meer amplitude, frequentie en fase, die als functie van tijd kunnen variëren. Het volledige informatie-inhoud is vaak beter beschreven in het frequentiedomein door middel van een spectrum. Signalen kunnen worden beïnvloed door de omgeving: ze ondervinden beperkingen zoals verzwakking (attenuatie), ruis en dispersie, waardoor hun vorm en inhoud bij de ontvanger veranderen. In lineaire systemen geldt de superpositie; signalen kunnen worden gemengd zonder elkaar permanent te beïnvloeden.

Voor transmissie wordt meestal gebruikgemaakt van modulatie, waarbij een basissignaal op een draaggolf wordt gezet. Veelvoorkomende modulatiemethoden zijn amplitudemodulatie (AM), frequentiemodulatie (FM) en fasemodulatie (PM); digitale toepassingen gebruiken vormen als ASK, FSK, PSK en QAM. Dit stelt communicatiekanalen in staat informatie efficiënt over te brengen over beperkte bandbreedte en met storingsbestendigheid.

Analyse van signaalgolven gebeurt zowel in het tijd- als in het frequentiedomein, met instrumenten zoals een oscilloscoop en een spectrum-analyseapparaat. Belangrijke concepten zijn de Nyquist- en Shannon-voorwaarden, bemonstering, aliasing en reconstructie.

Toepassingen variëren van radio- en televisiesignalering tot telecommunicatie, glasvezelcommunicatie, radar en gehoor- en akoestische systemen.