什么是模擬信號(hào)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)
什么是模擬信號(hào)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)
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、長度、電流、電壓等等，我們通常又把模擬信號(hào)稱為連續(xù)信號(hào)，它在一定的時(shí)間范圍內(nèi)可以有無限多個(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)過采樣、量化和編碼而形成的。具體地說，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)采樣測得的各個(gè)時(shí)刻的值用二進(jìn)碼制來表示，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”),再通過有線或無線的方式傳輸出去,電信號(hào)被接收下來后,通過接收設(shè)備還原成信息信號(hào)。
近百年以來,無論是有線相連的電話,還是無線發(fā)送的廣播電視,很長的時(shí)間內(nèi)都是用模擬信號(hào)來傳遞信號(hào)的。照說模擬信號(hào)同原來的信號(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,過去我們打電話時(shí)常常遇到聽不清、雜音大的現(xiàn)象;廣播電臺(tái)播出的交響樂,聽起來同在現(xiàn)場聽樂隊(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)在傳輸過程中要經(jīng)過許多的處理和轉(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;如果是無線傳送,則更加“開放”,空中的各種干擾根本無法抗拒。這些干擾很容易引起信號(hào)失真,也會(huì)帶來一些噪聲。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,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)過來,但是,對(duì)于模擬信號(hào)來說,由于無法從已失真的信號(hào)較準(zhǔn)確地推知出原來不失真的信號(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)的區(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)，或光脈沖來表示。 當(dāng)模擬信號(hào)采用連續(xù)變化的電磁波來表示時(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)電壓來表示時(shí)，它一般通過傳統(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，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)。
模擬信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)
模擬信號(hào)的主要優(yōu)點(diǎn)是其精確的分辨率，在理想情況下，它具有無窮大的分辨率。與數(shù)字信號(hào)相比，模擬信號(hào)的信息密度更高。由于不存在量化誤差，它可以對(duì)自然界物理量的真實(shí)值進(jìn)行盡可能逼近的描述。
模擬信號(hào)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)達(dá)到相同的效果，模擬信號(hào)處理比數(shù)字信號(hào)處理更簡單。模擬信號(hào)的處理可以直接通過模擬電路組件(例如運(yùn)算放大器等)實(shí)現(xiàn)，而數(shù)字信號(hào)處理往往涉及復(fù)雜的算法，甚至需要專門的數(shù)字信號(hào)處理器。
模擬信號(hào)的缺點(diǎn)
模擬信號(hào)的主要缺點(diǎn)是它總是受到雜訊(信號(hào)中不希望得到的隨機(jī)變化值)的影響。信號(hào)被多次復(fù)制，或進(jìn)行長距離傳輸之后，這些隨機(jī)噪聲的影響可能會(huì)變得十分顯著。在電學(xué)里，使用接地屏蔽(shield)、線路良好接觸、使用同軸電纜或雙絞線，可以在一定程度上緩解這些負(fù)面效應(yīng)。
噪聲效應(yīng)會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生有損。有損后的模擬信號(hào)幾乎不可能再次被還原，因?yàn)閷?duì)所需信號(hào)的放大會(huì)同時(shí)對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行放大。如果噪聲頻率與所需信號(hào)的頻率差距較大，可以通過引入電子濾波器，過濾掉特定頻率的噪聲，但是這一方案只能盡可能地降低噪聲的影響。因此，在噪聲在作用下，雖然模擬信號(hào)理論上具有無窮分辨率，但并不一定比數(shù)字信號(hào)更加精確。
盡管數(shù)字信號(hào)處理算法相對(duì)復(fù)雜，但是現(xiàn)有的數(shù)字信號(hào)處理器可以快速地完成這一任務(wù)。另外，計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)的逐漸普及，使得數(shù)字信號(hào)的傳播、處理都變得更加方便。諸如照相機(jī)等設(shè)備都逐漸實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，盡管它們最初必須以模擬信號(hào)的形式接收真實(shí)物理量的信息，最后都會(huì)通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以方便計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，或通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸。
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