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      什么是模擬信號模擬信號的區(qū)別

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        模擬信號是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號。那么你對模擬信號了解多少呢?以下是由學習啦小編整理關于什么是模擬信號的內(nèi)容,希望大家喜歡!

        模擬信號的簡介

        模擬信號是指用連續(xù)變化的物理量所表達的信息,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稱為連續(xù)信號,它在一定的時間范圍內(nèi)可以有無限多個不同的取值。而數(shù)字信號是指在取值上是離散的、不連續(xù)的信號。

        實際生產(chǎn)生活中的各種物理量,如攝相機攝下的圖像、錄音機錄下的聲音、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。數(shù)字信號是在模擬信號的基礎上經(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按.適當?shù)臅r間間隔得到各個時刻的樣本值.量化是把經(jīng)采樣測得的各個時刻的值用二進碼制來表示,編碼則是把t化生成的二進制數(shù)排列在一起形成順序脈沖序列。

        模擬信號傳輸過程中,先把信息信號轉(zhuǎn)換成幾乎“一模一樣”的波動電信號(因此叫“模擬”),再通過有線或無線的方式傳輸出去,電信號被接收下來后,通過接收設備還原成信息信號。

        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,很長的時間內(nèi)都是用模擬信號來傳遞信號的。照說模擬信號同原來的信號在波形上幾乎“一模一樣”,似乎應該達到很好的傳播效果,然而事實恰恰相反,過去我們打電話時常常遇到聽不清、雜音大的現(xiàn)象;廣播電臺播出的交響樂,聽起來同在現(xiàn)場聽樂隊演奏相比總有較大的欠缺;電視圖像上也時有雪花點閃爍。這是因為信號在傳輸過程中要經(jīng)過許多的處理和轉(zhuǎn)送,這些設備難免要產(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失真,也會帶來一些噪聲。這些失真和附加的噪聲,還會隨著傳送的距離的增加而積累起來,嚴重影響通訊質(zhì)量。對此,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。另一種辦法是設法除去信號中的噪聲,把失真的信號恢復過來,但是,對于模擬信號來說,由于無法從已失真的信號較準確地推知出原來不失真的信號,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)字信號相對的連續(xù)的信號。模擬信號分布于自然界的各個角落,如氣溫的變化,而數(shù)字信號是人為的抽象出來的在幅度取值上不連續(xù)的信號。電學上的模擬信號主要是指幅度和相位都連續(xù)的電信號,此信號可以被模擬電路進行各種運算,如放大,相加,相乘等。

        模擬信號是指用連續(xù)變化的物理量表示的信息,其信號的幅度,或頻率,或相位隨時間作連續(xù)變化,廣播的聲音信號,電視的圖像信號等。

        模擬信號與數(shù)字信號區(qū)別聯(lián)系

        (1)模擬信號與數(shù)字信號

        不同的數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換為相應的信號才能進行傳輸:模擬數(shù)據(jù)(模擬量)一般采用模擬信號(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(如電話傳輸中的音頻電壓信號)來表示;數(shù)字數(shù)據(jù)(數(shù)字量)則采用數(shù)字信號(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制數(shù)1,用恒定的負電壓表示二進制數(shù)0),或光脈沖來表示。 當模擬信號采用連續(xù)變化的電磁波來表示時,電磁波本身既是信號載體,同時作為傳輸介質(zhì);而當模擬信號采用連續(xù)變化的信號電壓來表示時,它一般通過傳統(tǒng)的模擬信號傳輸線路(例如電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng))來傳輸。 當數(shù)字信號采用斷續(xù)變化的電壓或光脈沖來表示時,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,才能將信號從一個節(jié)點傳到另一個節(jié)點。

        (2)模擬信號與數(shù)字信號之間的相互轉(zhuǎn)換

        模擬信號和數(shù)字信號之間可以相互轉(zhuǎn)換:模擬信號一般通過PCM脈碼調(diào)制(Pulse Code Modulation)方法量化為數(shù)字信號,即讓模擬信號的不同幅度分別對應不同的二進制值,例如采用8位編碼可將模擬信號量化為2^8=256個量級,實用中常采取24位或30位編碼;數(shù)字信號一般通過對載波進行移相(Phase Shift)的方法轉(zhuǎn)換為模擬信號。計算機、計算機局域網(wǎng)與城域網(wǎng)中均使用二進制數(shù)字信號,21世紀在計算機廣域網(wǎng)中實際傳送的則既有二進制數(shù)字信號,也有由數(shù)字信號轉(zhuǎn)換而得的模擬信號。但是更具應用發(fā)展前景的是數(shù)字信號。

        數(shù)字傳輸?shù)暮喗?/h2>

        話音信號源采用了一個高斯噪聲源經(jīng)過3KHz低通濾波器后的輸出來模擬。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低通濾波器,以濾除信號中的高頻成分。所示是輸入的模擬話音信號波形。是增量調(diào)制后的輸出波形。為經(jīng)過積分器解調(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到15dB以上。32KHz時,量化信噪比約為26dB左右,可以用于一般的通信質(zhì)量要求。如果設信道可用的最小信噪比為15dB,則信號的動態(tài)范圍僅有11dB,遠遠不能滿足高質(zhì)量通信要求的35-50dB的動態(tài)范圍,除非抽樣頻率提高到100KHz以上采用實用價值。上述理論分析的結(jié)論讀者可以通過改變仿真實驗的信號抽樣頻率觀察到。當抽樣頻率低于16KHz時,信號失真已十分明顯,當抽樣頻率為128KHz時失真較小。

        改進ΔM動態(tài)范圍的方法有很多,其基本原理是采用自適應方法使量階Δ的大小隨輸入信號的統(tǒng)計特性變化而跟蹤變化。如量階能隨信號瞬時壓擴,則稱為瞬時壓擴ΔM,記作ADM。若量階Δ隨音節(jié)時間問隔(5一20ms)中信號平均斜率變化,則稱為連續(xù)可變斜率增量調(diào)制,記作CVSD。由于這種方法中信號斜率是根據(jù)碼流中連“1”或連“0”的個數(shù)來檢測的,所以又稱為數(shù)字檢測、音節(jié)壓擴的自適應增量調(diào)制,簡稱數(shù)字壓擴增量調(diào)制。圖9.20給出了數(shù)字壓擴增量調(diào)制的方框圖。

        數(shù)字壓擴增量調(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)字檢測電路和音節(jié)平滑電路。由于CVSD的自適應信息(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)送端傳送專門的自適應信息就能自適應于原始信號,電路實現(xiàn)起來比較容易。對于數(shù)字壓擴增量調(diào)制感興趣的讀者可以在上述仿真實驗的基礎上加入連“1”連“0”數(shù)字檢測電路和音節(jié)平滑電路,重新仿真并觀察改善情況。
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