首先,你要知道數(shù)字信號(hào),模擬信號(hào),連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)的區(qū)別。
數(shù)字信號(hào):時(shí)間和幅度都離散的信號(hào)。
模擬信號(hào):時(shí)間和幅度都連續(xù)的信號(hào)。
連續(xù)信號(hào):時(shí)間連續(xù)的信號(hào)。
離散信號(hào):時(shí)間離散的信號(hào)。
也就是說(shuō),平時(shí)所說(shuō)的連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)只和時(shí)間有關(guān),跟幅度無(wú)關(guān)。
再談模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。最常見(jiàn)的數(shù)字信號(hào)是這樣的,
只有0和1,但是數(shù)字信號(hào)也有這樣的,
也就是說(shuō),數(shù)字信號(hào)可以有多個(gè)值,而不只是兩個(gè)值。
此外,用模擬信號(hào)表示數(shù)字信號(hào)一般稱(chēng)為數(shù)字信號(hào)調(diào)制。
數(shù)字調(diào)制:用載波信號(hào)的某些離散狀態(tài)來(lái)表征所傳送的信息。數(shù)字信號(hào)常用正弦波調(diào)制。
用正弦波調(diào)制數(shù)字信號(hào)可以分為調(diào)頻,調(diào)幅,調(diào)相。
上圖展示的信號(hào)就是OOK調(diào)制信號(hào),有幅度表示1,無(wú)幅度表示0,這是調(diào)幅。有M個(gè)幅度值的信號(hào)稱(chēng)為MASK信號(hào)。
上圖展示的信號(hào)是2FSK調(diào)制信號(hào),高頻為0,低頻為1,這是調(diào)頻。有M個(gè)頻率值的信號(hào)成為MFSK信號(hào)。
上圖展示的信號(hào)是2PSK調(diào)制信號(hào),初始相位為0的為1,初始相位為π 的為0,這是調(diào)相。有M個(gè)初始值的信號(hào)成為MPSK信號(hào)。
不管是哪種調(diào)制,數(shù)字信號(hào)都可以有多個(gè)值,這些也都是用“模擬信號(hào)”表示的數(shù)字信號(hào)
是否有用模擬信號(hào)傳輸數(shù)字信號(hào)的應(yīng)用?
自然界里絕大部分物理量都是模擬量,轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的信號(hào)就是模擬信號(hào)(模擬模擬嘛,模擬具體物理量而已)。廣播,電視,電臺(tái)信號(hào)都是典型模擬信號(hào)(有線(xiàn)電視除外)
數(shù)字量大多數(shù)都是模擬量經(jīng)過(guò)取樣,量化之后得到的,電腦,MP3,手機(jī),機(jī)頂盒等等都是處理的數(shù)字信號(hào)。
所有的手機(jī)、wifi設(shè)備、藍(lán)牙設(shè)備或者說(shuō)絕大多數(shù)的現(xiàn)代的數(shù)字無(wú)線(xiàn)通訊設(shè)備都在用這種方式進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的傳輸。
首先需要明確的是,信息傳輸都是建立在模擬信號(hào)的傳遞上的,無(wú)論傳輸內(nèi)容的是數(shù)字量還是模擬量。
舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子,ttl信號(hào)是一種0-5v之間變化的電壓信號(hào),電壓信號(hào)是一個(gè)模擬信號(hào)。但是通過(guò)規(guī)定大于2.4v為1、小于0.4v為0,能夠讓這么一個(gè)模擬信號(hào)去表示數(shù)字信號(hào)。然后通過(guò)抽象,將物理層面上電壓的變化抽象為邏輯層面的0-1變化,讓人不用去關(guān)心物理層面的細(xì)枝末節(jié),而只關(guān)系邏輯層面的01。但不管怎么說(shuō),ttl信號(hào)是在物理層面上是模擬信號(hào),這都是毫無(wú)疑問(wèn)的。
要說(shuō)明一點(diǎn)的事,對(duì)于ttl或cmos信號(hào)這種所謂的“數(shù)字信號(hào)”,由于僅僅存在兩種狀態(tài),因此完全沒(méi)有必要去使用dac發(fā)送和adc接收。注意這只是從實(shí)現(xiàn)難度、成本上考慮得到,沒(méi)有必要的結(jié)論,而不是不可以。
但是通信一直都是在追求更高的速度。為了提速,人們想方設(shè)法在有限的空間(泛指?jìng)鬟f數(shù)字信號(hào)的載體)內(nèi)承載更多的信息,很多技術(shù)發(fā)展了起來(lái),例如QAM256,是一種iq調(diào)制方法,iq兩路每一路電壓都有信號(hào)16個(gè)電平,這樣的信號(hào)一次傳輸可以一次傳輸8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)(256種組合)。在速度提高的過(guò)程中人們發(fā)現(xiàn)由于信號(hào)在空間內(nèi)越來(lái)越密集,這種調(diào)制后的“數(shù)字信號(hào)”越來(lái)越接近真正的模擬信號(hào)。因此在這時(shí)adc和dac又被重新拿了出來(lái)作為產(chǎn)生信號(hào)的手段。
目前來(lái)講,3G、4G、WIFI都是將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼、調(diào)制,然后采用DAC進(jìn)行基帶信號(hào)的輸出,經(jīng)過(guò)模擬手段進(jìn)行上變頻、功率放大最終進(jìn)行發(fā)射。接收過(guò)程是接收后下變頻,然后使用ADC采集基帶信號(hào),然后通過(guò)軟件或硬件上的解調(diào)、解碼算法處理得到有效的數(shù)字信息。
下面,我們就來(lái)看看模擬信號(hào)的作用有哪些。
模擬信號(hào)是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號(hào)。 或在一段連續(xù)的時(shí)間間隔內(nèi),其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現(xiàn)為任意數(shù)值的信號(hào)。
模 擬信號(hào)分布于自然界的各個(gè)角落,如每天溫度的變化,而數(shù)字信號(hào)是人為的抽象出來(lái)的在幅度取值上不連續(xù)的信號(hào)。電學(xué)上的模擬信號(hào)主要是指幅度和相位都連續(xù)的 電信號(hào),此信號(hào)可以被模擬電路進(jìn)行各種運(yùn)算,如放大,相加,相乘等。模擬信號(hào)是指用連續(xù)變化的物理量表示的信息,其信號(hào)的幅度,或頻率,或相位隨時(shí)間作連 續(xù)變化,21世紀(jì)廣播的聲音信號(hào),或圖像信號(hào)等。
信號(hào)波形隨著信息的變化而變化,其特點(diǎn)是幅度連續(xù)(連續(xù)的含義是在某一取值范圍內(nèi)可以取無(wú)限多個(gè)數(shù)值)。若信號(hào)波形在時(shí)間上也是連續(xù)的,則稱(chēng)為連續(xù)信號(hào);如果波形在時(shí)間上是離散的,則叫做離散信號(hào),但因?yàn)槠浞热匀皇沁B續(xù)的,所以仍然是模擬信號(hào)。
模擬信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)是直觀(guān)且容易實(shí)現(xiàn),但同時(shí),它也具有嚴(yán)重的缺點(diǎn):
(1)抗干擾能力弱
電信號(hào)在沿線(xiàn)路的傳輸過(guò)程中會(huì)受到外界的通信系統(tǒng)內(nèi)部的各種噪聲干擾,噪聲和信號(hào)混合后難以分開(kāi),從而使得通信質(zhì)量下降。線(xiàn)路越長(zhǎng),噪聲的積累也就越多。例如翻錄錄音帶、錄像帶,每翻錄一次,聲音、圖像質(zhì)量就差一次,原因就在于此。
(2)保密性差
模擬通信,尤其是微波通信和有線(xiàn)通信,很容易被竊聽(tīng)。只要收到模擬信號(hào),就容易得到通信的內(nèi)容。
評(píng)論