什么是模擬信號有哪些優(yōu)缺點
什么是模擬信號有哪些優(yōu)缺點
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(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)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(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(shè)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(yīng)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(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(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)法除去信號中的噪聲,把失真的信號恢復(fù)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(xué)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)字信號的區(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(yīng)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(yīng)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(yīng)用發(fā)展前景的是數(shù)字信號。
模擬信號的優(yōu)點
模擬信號的主要優(yōu)點是其精確的分辨率，在理想情況下，它具有無窮大的分辨率。與數(shù)字信號相比，模擬信號的信息密度更高。由于不存在量化誤差，它可以對自然界物理量的真實值進行盡可能逼近的描述。
模擬信號的另一個優(yōu)點是，當達到相同的效果，模擬信號處理比數(shù)字信號處理更簡單。模擬信號的處理可以直接通過模擬電路組件(例如運算放大器等)實現(xiàn)，而數(shù)字信號處理往往涉及復(fù)雜的算法，甚至需要專門的數(shù)字信號處理器。
模擬信號的缺點
模擬信號的主要缺點是它總是受到雜訊(信號中不希望得到的隨機變化值)的影響。信號被多次復(fù)制，或進行長距離傳輸之后，這些隨機噪聲的影響可能會變得十分顯著。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面效應(yīng)。
噪聲效應(yīng)會使信號產(chǎn)生有損。有損后的模擬信號幾乎不可能再次被還原，因為對所需信號的放大會同時對噪聲信號進行放大。如果噪聲頻率與所需信號的頻率差距較大，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，雖然模擬信號理論上具有無窮分辨率，但并不一定比數(shù)字信號更加精確。
盡管數(shù)字信號處理算法相對復(fù)雜，但是現(xiàn)有的數(shù)字信號處理器可以快速地完成這一任務(wù)。另外，計算機等系統(tǒng)的逐漸普及，使得數(shù)字信號的傳播、處理都變得更加方便。諸如照相機等設(shè)備都逐漸實現(xiàn)數(shù)字化，盡管它們最初必須以模擬信號的形式接收真實物理量的信息，最后都會通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以方便計算機進行處理，或通過互聯(lián)網(wǎng)進行傳輸。
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