模擬訊號

模擬訊號

模擬訊號,即模擬信號(英語:analog signal)是指在時域上數學形式為連續函式信號。與模擬信號對應的是數位訊號,後者採取分立的邏輯值,而前者可以獲取連續值。模擬信號的概念常常在涉及的領域中被使用,不過經典力學、氣動力學(pneumatic)、水力學等學科有時也會使用模擬信號的概念。

基本介紹

  • 中文名:模擬訊號
  • 外文名:analog signal
  • 別稱:模擬信號
  • 領域:通信技術
概述,解析度,優點,缺點,調製,參見,

概述

模擬信號利用對象的一些物理屬性來表達、傳遞信息。例如,非液體氣壓表利用指針螺旋位置來表達壓強信息。在電學中,電壓是模擬信號最普遍的物理媒介,除此之外,頻率電流電荷也可以被用來表達模擬信號。
任何的信息都可以用模擬信號來表達。這裡的信號常常指物理現象中被測量對變化的回響,例如聲音、光、溫度、位移、壓強,這些物理量可以使用感測器測量。模擬信號中,不同的時間點位置的信號值可以是連續變化的;而對於數位訊號,不同時間點的信號值總是處於預先設定的離散點,因此如果物理量的真實值不能在這些預設值中被找到,那么這時數位訊號就與真實值存在一定的偏差。

解析度

理論上,模擬信號的解析度趨近無窮大。不過在實際情況中,模擬信號的解析度常常會受噪聲和信號擺率(slew rate)的限制。因此,現實中的模擬信號和數位訊號的解析度和頻寬都有一定的限制。在一些非常複雜的模擬系統中,諸如非線性問題和噪聲等效應會降低模擬信號的解析度,以至於此時它的解析度甚至低於特定的數位訊號系統。類似的,當數字系統變得複雜時,數字數據流里會產生錯誤。在實際的系統中,往往需要綜合套用兩種形式的信號,從而使的系統獲得最好的工作性能。

優點

模擬信號的主要優點是其精確的解析度,在理想情況下,它具有無窮大的解析度。與數位訊號相比,模擬信號的信息密度更高。由於不存在量化誤差,它可以對自然界物理量的真實值進行儘可能逼近的描述。
模擬信號的另一個優點是,當達到相同的效果,模擬信號處理比數位訊號處理更簡單。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,而數位訊號處理往往涉及複雜的算法,甚至需要專門的數位訊號處理器

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。信號被多次複製,或進行長距離傳輸之後,這些隨機噪聲的影響可能會變得十分顯著。在電學裡,使用接地禁止(shield)、線路良好接觸、使用同軸電纜雙絞線,可以在一定程度上緩解這些負面效應。
噪聲效應會使信號產生有損。有損後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,但是這一方案只能儘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解析度,但並不一定比數位訊號更加精確。
儘管數位訊號處理算法相對複雜,但是現有的數位訊號處理器可以快速地完成這一任務。另外,計算機等系統的逐漸普及,使得數位訊號的傳播、處理都變得更加方便。諸如照相機等設備都逐漸實現數位化,儘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,最後都會通過模擬數字轉換器轉換為數位訊號,以方便計算機進行處理,或通過網際網路進行傳輸。

調製

利用信號的調變技術,可以將信號轉換成所需要的不同性質的模擬信號。例如,可以對正弦載波進行調幅調頻來達到特殊的工作目的。

參見

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