什么是模擬信號(hào)模擬信號(hào)的區(qū)別
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)。那么你對(duì)模擬信號(hào)了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是模擬信號(hào)的內(nèi)容，希望大家喜歡!
模擬信號(hào)的簡(jiǎn)介
模擬信號(hào)是指用連續(xù)變化的物理量所表達(dá)的信息，如溫度、濕度、壓力、長(zhǎng)度、電流、電壓等等，我們通常又把模擬信號(hào)稱(chēng)為連續(xù)信號(hào)，它在一定的時(shí)間范圍內(nèi)可以有無(wú)限多個(gè)不同的取值。而數(shù)字信號(hào)是指在取值上是離散的、不連續(xù)的信號(hào)。
實(shí)際生產(chǎn)生活中的各種物理量，如攝相機(jī)攝下的圖像、錄音機(jī)錄下的聲音、車(chē)間控制室所記錄的壓力、流t、轉(zhuǎn)速、濕度等等都是模擬信號(hào)。數(shù)字信號(hào)是在模擬信號(hào)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)采樣、量化和編碼而形成的。具體地說(shuō)，采樣就是把輸入的模擬信號(hào)按.適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔得到各個(gè)時(shí)刻的樣本值.量化是把經(jīng)采樣測(cè)得的各個(gè)時(shí)刻的值用二進(jìn)碼制來(lái)表示，編碼則是把t化生成的二進(jìn)制數(shù)排列在一起形成順序脈沖序列。
模擬信號(hào)傳輸過(guò)程中,先把信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成幾乎“一模一樣”的波動(dòng)電信號(hào)(因此叫“模擬”),再通過(guò)有線或無(wú)線的方式傳輸出去,電信號(hào)被接收下來(lái)后,通過(guò)接收設(shè)備還原成信息信號(hào)。
近百年以來(lái),無(wú)論是有線相連的電話,還是無(wú)線發(fā)送的廣播電視,很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)都是用模擬信號(hào)來(lái)傳遞信號(hào)的。照說(shuō)模擬信號(hào)同原來(lái)的信號(hào)在波形上幾乎“一模一樣”,似乎應(yīng)該達(dá)到很好的傳播效果,然而事實(shí)恰恰相反,過(guò)去我們打電話時(shí)常常遇到聽(tīng)不清、雜音大的現(xiàn)象;廣播電臺(tái)播出的交響樂(lè),聽(tīng)起來(lái)同在現(xiàn)場(chǎng)聽(tīng)樂(lè)隊(duì)演奏相比總有較大的欠缺;電視圖像上也時(shí)有雪花點(diǎn)閃爍。這是因?yàn)樾盘?hào)在傳輸過(guò)程中要經(jīng)過(guò)許多的處理和轉(zhuǎn)送,這些設(shè)備難免要產(chǎn)生一些噪音和干擾;此外,如果是有線傳輸,線路附近的電氣設(shè)備也要產(chǎn)生電磁干擾;如果是無(wú)線傳送,則更加“開(kāi)放”,空中的各種干擾根本無(wú)法抗拒。這些干擾很容易引起信號(hào)失真,也會(huì)帶來(lái)一些噪聲。這些失真和附加的噪聲,還會(huì)隨著傳送的距離的增加而積累起來(lái),嚴(yán)重影響通訊質(zhì)量。對(duì)此,人們想了許多辦法。一種是采取各種措施來(lái)抗干擾,如提高信息處理設(shè)備的質(zhì)量,盡量減少它產(chǎn)生噪音;又如給傳輸線加上屏蔽;再如采用調(diào)頻載波來(lái)代替調(diào)幅載波等。但是,這些辦法都不能從根本上解決干擾的問(wèn)題。另一種辦法是設(shè)法除去信號(hào)中的噪聲,把失真的信號(hào)恢復(fù)過(guò)來(lái),但是,對(duì)于模擬信號(hào)來(lái)說(shuō),由于無(wú)法從已失真的信號(hào)較準(zhǔn)確地推知出原來(lái)不失真的信號(hào),因此這種辦法很難有效,有的甚至越弄越糟。
主要是與離散的數(shù)字信號(hào)相對(duì)的連續(xù)的信號(hào)。模擬信號(hào)分布于自然界的各個(gè)角落，如氣溫的變化，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，廣播的聲音信號(hào)，電視的圖像信號(hào)等。
模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)區(qū)別聯(lián)系
(1)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)
不同的數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號(hào)才能進(jìn)行傳輸：模擬數(shù)據(jù)(模擬量)一般采用模擬信號(hào)(Analog Signal)，例如用一系列連續(xù)變化的電磁波(如無(wú)線電與電視廣播中的電磁波)，或電壓信號(hào)(如電話傳輸中的音頻電壓信號(hào))來(lái)表示;數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(數(shù)字量)則采用數(shù)字信號(hào)(Digital Signal)，例如用一系列斷續(xù)變化的電壓脈沖(如我們可用恒定的正電壓表示二進(jìn)制數(shù)1，用恒定的負(fù)電壓表示二進(jìn)制數(shù)0)，或光脈沖來(lái)表示。 當(dāng)模擬信號(hào)采用連續(xù)變化的電磁波來(lái)表示時(shí)，電磁波本身既是信號(hào)載體，同時(shí)作為傳輸介質(zhì);而當(dāng)模擬信號(hào)采用連續(xù)變化的信號(hào)電壓來(lái)表示時(shí)，它一般通過(guò)傳統(tǒng)的模擬信號(hào)傳輸線路(例如電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng))來(lái)傳輸。 當(dāng)數(shù)字信號(hào)采用斷續(xù)變化的電壓或光脈沖來(lái)表示時(shí)，一般則需要用雙絞線、電纜或光纖介質(zhì)將通信雙方連接起來(lái)，才能將信號(hào)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
(2)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換
模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間可以相互轉(zhuǎn)換：模擬信號(hào)一般通過(guò)PCM脈碼調(diào)制(Pulse Code Modulation)方法量化為數(shù)字信號(hào)，即讓模擬信號(hào)的不同幅度分別對(duì)應(yīng)不同的二進(jìn)制值，例如采用8位編碼可將模擬信號(hào)量化為2^8=256個(gè)量級(jí)，實(shí)用中常采取24位或30位編碼;數(shù)字信號(hào)一般通過(guò)對(duì)載波進(jìn)行移相(Phase Shift)的方法轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)與城域網(wǎng)中均使用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，21世紀(jì)在計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)中實(shí)際傳送的則既有二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，也有由數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換而得的模擬信號(hào)。但是更具應(yīng)用發(fā)展前景的是數(shù)字信號(hào)。
數(shù)字傳輸?shù)暮?jiǎn)介
話音信號(hào)源采用了一個(gè)高斯噪聲源經(jīng)過(guò)3KHz低通濾波器后的輸出來(lái)模擬。調(diào)整圖中的圖符5的增益可以改變差值Δ的大小。在接收端，解調(diào)器未使用與本地解調(diào)器一致的電路，直接使用積分器解調(diào)輸出。如果希望輸出波形平滑，可在積分器和輸出放大器之間加入一個(gè)低通濾波器，以濾除信號(hào)中的高頻成分。所示是輸入的模擬話音信號(hào)波形。是增量調(diào)制后的輸出波形。為經(jīng)過(guò)積分器解調(diào)后的輸出波形。觀察可以比較輸入輸出波形之間的失真。
由理論分析可知，ΔM的量化信噪比與抽樣頻率成三次方關(guān)系，即抽樣頻率每提高一倍則量化信噪比提高9dB。通常ΔM的抽樣頻率至少16KHz以上才能使量化信噪比達(dá)到15dB以上。32KHz時(shí)，量化信噪比約為26dB左右，可以用于一般的通信質(zhì)量要求。如果設(shè)信道可用的最小信噪比為15dB，則信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍僅有11dB，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高質(zhì)量通信要求的35-50dB的動(dòng)態(tài)范圍，除非抽樣頻率提高到100KHz以上采用實(shí)用價(jià)值。上述理論分析的結(jié)論讀者可以通過(guò)改變仿真實(shí)驗(yàn)的信號(hào)抽樣頻率觀察到。當(dāng)抽樣頻率低于16KHz時(shí)，信號(hào)失真已十分明顯，當(dāng)抽樣頻率為128KHz時(shí)失真較小。
改進(jìn)ΔM動(dòng)態(tài)范圍的方法有很多，其基本原理是采用自適應(yīng)方法使量階Δ的大小隨輸入信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性變化而跟蹤變化。如量階能隨信號(hào)瞬時(shí)壓擴(kuò)，則稱(chēng)為瞬時(shí)壓擴(kuò)ΔM，記作ADM。若量階Δ隨音節(jié)時(shí)間問(wèn)隔(5一20ms)中信號(hào)平均斜率變化，則稱(chēng)為連續(xù)可變斜率增量調(diào)制，記作CVSD。由于這種方法中信號(hào)斜率是根據(jù)碼流中連“1”或連“0”的個(gè)數(shù)來(lái)檢測(cè)的，所以又稱(chēng)為數(shù)字檢測(cè)、音節(jié)壓擴(kuò)的自適應(yīng)增量調(diào)制，簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)字壓擴(kuò)增量調(diào)制。圖9.20給出了數(shù)字壓擴(kuò)增量調(diào)制的方框圖。
數(shù)字壓擴(kuò)增量調(diào)制與普通增量調(diào)制相比，其差別在于增加了連“1”連“0”數(shù)字檢測(cè)電路和音節(jié)平滑電路。由于CVSD的自適應(yīng)信息(即控制電壓)是從輸出碼流中提取的，所以接收端不需要發(fā)送端傳送專(zhuān)門(mén)的自適應(yīng)信息就能自適應(yīng)于原始信號(hào)，電路實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易。對(duì)于數(shù)字壓擴(kuò)增量調(diào)制感興趣的讀者可以在上述仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上加入連“1”連“0”數(shù)字檢測(cè)電路和音節(jié)平滑電路，重新仿真并觀察改善情況。
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