انواع سیگنال ها تفاوت بین صدای آنالوگ و دیجیتال

افراد عادی به ماهیت سیگنال ها فکر نمی کنند، بلکه به تفاوت بین آنالوگ و پخش دیجیتالیا فرمت ها - گاهی اوقات مجبورید. به طور پیش فرض، تصور می شود که فناوری های آنالوگ در حال تبدیل شدن به گذشته هستند و به زودی به طور کامل با فناوری های دیجیتال جایگزین خواهند شد. ارزش این را دارد که بدانیم به نفع روندهای جدید از چه چیزی دست می کشیم.

سیگنال آنالوگسیگنال داده ای است که با توابع پیوسته زمان توصیف می شود، یعنی دامنه نوسان آن می تواند هر مقداری را در حداکثر داشته باشد.

سیگنال دیجیتالسیگنال داده ای است که با توابع گسسته زمان توصیف می شود، یعنی دامنه نوسان فقط مقادیر کاملاً تعریف شده را می گیرد.

در عمل، این به ما اجازه می دهد که بگوییم سیگنال آنالوگهمراه با مقدار زیادی تداخل، در حالی که دیجیتال با موفقیت آنها را فیلتر می کند. دومی قادر به بازیابی داده های اصلی است. علاوه بر این، یک سیگنال آنالوگ پیوسته اغلب اطلاعات غیر ضروری زیادی را حمل می کند، که منجر به افزونگی آن می شود - چندین سیگنال دیجیتال را می توان به جای یک سیگنال آنالوگ منتقل کرد.

اگر در مورد تلویزیون صحبت کنیم، و این حوزه است که بیشتر مصرف کنندگان را با انتقال آن به دیجیتال نگران می کند، می توانیم سیگنال آنالوگ را کاملاً منسوخ در نظر بگیریم. با این حال، در حال حاضر، هر تجهیزاتی که برای این منظور طراحی شده باشد، سیگنال های آنالوگ را می پذیرد و دیجیتال نیاز به یک سیگنال خاص دارد. درست است، با گسترش "رقم" تلویزیون های آنالوگ کمتر و کمتر می شود و تقاضا برای آنها به شدت کاهش می یابد.

یکی دیگه مشخصه مهمسیگنال - ایمنی از این نظر، آنالوگ آسیب پذیری کامل را در برابر تأثیرات یا نفوذهای خارجی نشان می دهد. دیجیتال با اختصاص یک کد از پالس های رادیویی به آن رمزگذاری می شود، به طوری که هر گونه تداخل حذف می شود. بر مسافت های طولانیانتقال سیگنال های دیجیتال دشوار است، بنابراین از طرح مدولاسیون-دمدولاسیون استفاده می شود.

سایت یافته ها

1. سیگنال آنالوگ پیوسته است، سیگنال دیجیتال گسسته است.
2. هنگام انتقال سیگنال آنالوگ، خطر مسدود شدن کانال با تداخل بیشتر است.
3. سیگنال آنالوگ اضافی است.
4. سیگنال دیجیتال نویز را فیلتر کرده و داده های اصلی را بازیابی می کند.
5. سیگنال دیجیتال به صورت رمزگذاری شده ارسال می شود.
6. به جای یک سیگنال آنالوگ می توان چندین سیگنال دیجیتال ارسال کرد.

هر سیگنال، آنالوگ یا دیجیتال، است نوسانات الکترومغناطیسی، که با فرکانس مشخصی منتشر می شوند، بسته به اینکه کدام سیگنال ارسال می شود، دستگاه دریافت کننده این سیگنال آن را به متن، گرافیک یا ترجمه می کند. اطلاعات صوتی، برای درک کاربر یا خود دستگاه مناسب است. به عنوان مثال، یک سیگنال تلویزیونی یا رادیویی، یک برج یا یک ایستگاه رادیویی می تواند هم آنالوگ و هم در لحظه، سیگنال دیجیتال. دستگاه گیرنده با دریافت این سیگنال، آن را به تصویر یا صدا تبدیل می کند و تکمیل می کند اطلاعات متنی(رادیوهای مدرن).

صدا به فرم آنالوگو در حال حاضر از طریق دستگاه دریافت کنندهبه نوسانات الکترومغناطیسی تبدیل می شود و همانطور که قبلا ذکر شد، نوسانات با فرکانس خاصی منتشر می شوند. هر چه فرکانس صدا بیشتر باشد، ارتعاشات بیشتر خواهد بود، به این معنی که صدای خروجی بلندتر خواهد بود. به طور کلی، سیگنال آنالوگ به طور مداوم منتشر می شود، سیگنال دیجیتال - به طور ناپیوسته (گسسته).

از آنجایی که سیگنال آنالوگ به طور مداوم منتشر می شود، نوسانات خلاصه می شوند و یک فرکانس حامل در خروجی ظاهر می شود که در این مورداصلی است و گیرنده روی آن پیکربندی شده است. در خود گیرنده این فرکانس از سایر ارتعاشات که قبلاً به صدا تبدیل شده اند جدا می شود. معایب آشکار انتقال با سیگنال آنالوگ عبارتند از - تعداد زیادی ازتداخل، امنیت پایین سیگنال ارسالی و همچنین مقدار زیادی اطلاعات ارسالی که برخی از آنها اضافی هستند.

اگر در مورد سیگنال دیجیتال صحبت کنیم، جایی که داده ها به طور مجزا منتقل می شوند، ارزش دارد که مزایای واضح آن را برجسته کنیم:

• سطح بالای حفاظت از اطلاعات ارسال شده به دلیل رمزگذاری آن؛
• سهولت دریافت سیگنال دیجیتال؛
• عدم وجود "صدای" خارجی؛
• پخش دیجیتال می تواند تعداد زیادی کانال را فراهم کند.
• کیفیت انتقال بالا - سیگنال دیجیتال فیلتر داده های دریافتی را فراهم می کند.

برای تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال و بالعکس، از دستگاه های خاصی استفاده می شود - مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) و مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC). ADC در فرستنده نصب می شود، DAC در گیرنده نصب می شود و سیگنال گسسته را به سیگنال آنالوگ تبدیل می کند.

تا آنجا که به امنیت مربوط می شود، چرا سیگنال دیجیتال از آنالوگ ایمن تر است. سیگنال دیجیتال به صورت رمزگذاری شده ارسال می شود و دستگاهی که سیگنال را دریافت می کند باید کدی برای رمزگشایی سیگنال داشته باشد. همچنین شایان ذکر است که ADC می تواند آدرس دیجیتال گیرنده را نیز منتقل کند، اگر سیگنال رهگیری شود، رمزگشایی کامل آن غیرممکن خواهد بود، زیرا بخشی از کد گم شده است - این رویکرد به طور گسترده در مورد استفاده قرار می گیرد. ارتباطات سیار.

به طور خلاصه، تفاوت اصلی سیگنال آنالوگ و دیجیتال در ساختار سیگنال ارسالی است. سیگنال های آنالوگ یک جریان پیوسته از نوسانات با دامنه و فرکانس متغیر هستند. سیگنال دیجیتال یک نوسان گسسته است که مقادیر آن به محیط انتقال بستگی دارد.

با این کلمات، یوحنا انجیل خود را آغاز کرد و زمان های فراتر از دوران ما را توصیف کرد. ما این مقاله را کم‌تر رقت‌انگیز شروع می‌کنیم و با جدیت تمام اعلام می‌کنیم که در موضوع پخش "در ابتدا یک سیگنال وجود داشت".

در تلویزیون، مانند تمام وسایل الکترونیکی، سیگنال اساس است. منظور از نوسانات الکترومغناطیسی است که به کمک آنتن فرستنده در هوا منتشر می شود و باعث نوسانات جریان در آنتن گیرنده می شود. موج اتری می تواند هم به صورت پیوسته و هم به صورت پالس ارائه شود که به طور قابل توجهی بر نتیجه نهایی - کیفیت دریافت تلویزیون تأثیر می گذارد.

چه اتفاقی افتاده است تلویزیون آنالوگ? این تلویزیون آشنا برای همه است که توسط والدین پدر و مادر ما گرفتار شده است. به صورت رمزگذاری نشده پخش می شود، اساس آن یک سیگنال آنالوگ است و تلویزیون آنالوگ معمول خود را که از دوران کودکی برای ما آشنا بود، دریافت می کند. در حال حاضر، در بسیاری از کشورها، فرآیند دیجیتالی کردن سیگنال آنالوگ در حال انجام است و بنابراین، تلویزیون روی آنتن. در برخی از کشورهای اروپایی، این فرآیند قبلاً تکمیل شده و تلویزیون آنالوگ زمینی خاموش است. دلایلی برای این وجود دارد که این مقاله به درک آنها پیشنهاد می کند.

تفاوت بین سیگنال دیجیتال و آنالوگ

برای اکثر مردم، تمایز بین آنالوگ و دیجیتال می تواند کاملاً ظریف باشد. و با این حال تفاوت آنها قابل توجه است و فقط در کیفیت پخش تلویزیونی نیست.

سیگنال آنالوگ داده های دریافتی است که ما می بینیم، می شنویم و به عنوان دنیایی که ما را احاطه کرده است درک می کنیم. این روش تولید، پردازش، ارسال و ضبط سیگنال سنتی است و هنوز هم بسیار رایج است. داده ها به نوسانات الکترومغناطیسی تبدیل می شوند که فرکانس و شدت پدیده ها را مطابق با اصل انطباق کامل منعکس می کند.

سیگنال دیجیتال مجموعه‌ای از مختصات است که موج الکترومغناطیسی را توصیف می‌کند، که برای درک مستقیم و بدون رمزگشایی غیرقابل دسترس نیست، زیرا دنباله ای از پالس های الکترومغناطیسی است. در مورد گسستگی و تداوم سیگنال ها، آنها به ترتیب به معنای "پذیرش مقادیر از یک مجموعه محدود" و "پذیرش مقادیر از یک مجموعه بی نهایت" هستند.

نمونه ای از گسستگی می تواند نمرات مدرسه باشد که مقادیری را از مجموعه 1،2،3،4،5 می گیرد. در واقع، یک سیگنال ویدئویی دیجیتال اغلب با دیجیتالی کردن یک سیگنال آنالوگ ایجاد می‌شود.

با خروج از تئوری، در واقع، تفاوت های کلیدی زیر بین سیگنال های آنالوگ و دیجیتال قابل تشخیص است:

1. تلویزیون آنالوگ در برابر تداخلی آسیب پذیر است که نویز را به آن وارد می کند، در حالی که پالس دیجیتال یا به طور کامل توسط تداخل مسدود می شود و وجود ندارد یا به شکل اصلی خود می آید.
2. هر دستگاهی می تواند سیگنال آنالوگ را دریافت و بخواند که عملکرد آن بر اساس همان اصل پخش فرستنده است. موج دیجیتال برای یک "مخاطب" خاص در نظر گرفته شده است، بنابراین، در برابر رهگیری مقاوم است، زیرا به طور ایمن رمزگذاری شده است.

کیفیت تصویر

کیفیت تصویر تلویزیونی که تلویزیون آنالوگ ارائه می دهد تا حد زیادی توسط استاندارد تلویزیون تعیین می شود. فریمی که پخش آنالوگ را حمل می کند شامل 625 خط با نسبت تصویر 4×3 است. بنابراین، یک کینسکوپ قدیمی تصویری از خطوط تلویزیون را نمایش می دهد، در حالی که یک تصویر دیجیتال از پیکسل ها تشکیل شده است.

با دریافت و تداخل ضعیف، تلویزیون "برف" می‌بارد و صدای هیس می‌کند و تصویر و صدا را در اختیار بیننده قرار نمی‌دهد. در تلاش برای بهبود این وضعیت، زمانی اجرا شد.

ویژگی های دیگر

علیرغم توسعه سریع فناوری الکترونیک و مزایای سیگنال دیجیتال نسبت به آنالوگ، هنوز هم حوزه هایی وجود دارند که فناوری آنالوگ در آنها ضروری است، مانند پردازش حرفه ایصدا. اما، اگرچه ضبط اصلی ممکن است بدتر از "رقم" نباشد، پس از ویرایش و کپی به ناچار نویز خواهد داشت.

در اینجا مجموعه ای از عملیات اساسی است که می توان بر روی یک جریان آنالوگ انجام داد:

• تقویت و تضعیف؛
• مدولاسیون با هدف کاهش حساسیت آن به تداخل، و دمودولاسیون.
• فیلتر کردن و پردازش فرکانس؛
• ضرب، جمع و لگاریتم؛
• پردازش و تغییر پارامترهای کمیت های فیزیکی آن.

ویژگی های تلویزیون آنالوگ و دیجیتال

قضاوت نابخردانه درباره فروپاشی تلویزیون زمینی و گذار به فناوری های پخش آینده تا حدودی ناعادلانه است، البته فقط به این دلیل که بینندگان مفاهیم را جایگزین می کنند: تلویزیون زمینی و آنالوگ. از این گذشته ، در زیر هوا مرسوم است که هر پخش تلویزیونی را از طریق یک کانال رادیویی زمینی درک کنید.

هر دو "آنالوگ" و "دیجیتال" انواع تلویزیون های زمینی هستند. اگرچه تلویزیون آنالوگ با تلویزیون دیجیتال متفاوت است، اما آنها اصل کلیپخش یکسان است - برج تلویزیونکانال ها را پخش می کند و سیگنال با کیفیت بالا را فقط در شعاع محدود تضمین می کند. در عین حال، شعاع پوشش دیجیتال از محدوده جریان بدون کد کوتاه‌تر است، به این معنی که تکرارکننده‌ها باید نزدیک‌تر به یکدیگر نصب شوند.

اما این عقیده که «دیجیتال» در درازمدت «آنالوگ» را دور خواهد زد، درست است. بینندگان تلویزیون در بسیاری از کشورها قبلاً به "شاهدان عینی" تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال تبدیل شده اند و از تماشای برنامه های تلویزیونی با کیفیت HD با قدرت و اصلی لذت می برند.

ویژگی های تلویزیون زمینی

سیستم تلویزیون زمینی موجود از سیگنال های آنالوگ برای انتقال یک محصول تلویزیونی استفاده می کند. آنها به صورت امواج منتشر می شوند سطح بالانوسانات، رسیدن به آنتن های زمینی. به منظور افزایش سطح پوشش پخش، تکرار کننده ها نصب می شوند. وظیفه آنها تمرکز و تقویت سیگنال و انتقال آن به گیرنده های دور است. سیگنال ها در یک فرکانس ثابت منتقل می شوند، بنابراین هر کانال مربوط به فرکانس خود است و به ترتیب شماره گذاری روی تلویزیون ثابت می شود.

مزایا و معایب پخش تلویزیون دیجیتال

اطلاعات منتقل شده با استفاده از کد دیجیتال، عملاً عاری از خطا و تحریف است. دستگاهی که سیگنال اصلی را دیجیتالی می کند نامیده می شود مبدل آنالوگ به دیجیتال(ADC).

برای رمزگذاری پالس ها از سیستم یک و صفر استفاده می شود. برای خواندن و تبدیل کد BCD، دستگاهی به نام مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) در گیرنده تعبیه شده است. برای ADCها یا DACها مقدار نیمی مانند 1.4 یا 0.8 وجود ندارد.

این روش رمزگذاری و انتقال داده به ما یک قالب تلویزیونی جدید داد که مزایای زیادی دارد:

• تغییر قدرت یا طول پالس بر تشخیص آن توسط رمزگشا تأثیر نمی گذارد.
• پوشش پخش یکنواخت؛
• برخلاف پخش آنالوگ، بازتاب های ناشی از موانع اتر تبدیل شده افزایش یافته و دریافت را بهبود می بخشد.
• فرکانس های پخش به طور موثرتری استفاده می شوند.
• دریافت در تلویزیون آنالوگ امکان پذیر است.

تفاوتتلویزیون دیجیتال از آنالوگ

ساده ترین راه برای تشخیص تفاوت بین پخش آنالوگ و دیجیتال، ارائه خلاصه ویژگی های هر دو فناوری در قالب یک جدول است.

حساسیت آنتن تلویزیون

هیچ دستور العمل جهانی برای انتخاب آنتن کامل وجود ندارد، اما وجود دارد الزامات اجباریکه باید رعایت شود تا بتواند سیگنال های آنالوگ و دیجیتال را بپذیرد. با افزایش فاصله از شی پخش، این نیازها افزایش می یابد. به ویژه، به حساسیت گیرنده - توانایی آن در گرفتن سیگنال های تلویزیونی که از نظر شدت ضعیف هستند. اغلب آنها علت یک تصویر مبهم هستند. این مشکل با کمک حل می شود، که به طور قابل توجهی حساسیت آنتن را افزایش می دهد و این سوال را برطرف می کند: نحوه اتصال آن به تلویزیون دیجیتال? همان تلویزیون و همان آنتن، فقط یک تیونر دیجیتال روی هوا در نزدیکی تلویزیون ظاهر می شود.

الگوی آنتن چیست؟

علاوه بر حساسیت آنتن، پارامتری وجود دارد که میزان تمرکز آنتن را تعیین می کند. به آن بهره جهت یا جهت دهی می گویند و نسبت چگالی تابش در یک جهت معین به چگالی متوسط ​​تابش است.
تفسیر گرافیکی این مشخصه الگوی آنتن است. در هسته آن، این یک شکل سه بعدی است، اما برای راحتی کار، در دو صفحه عمود بر یکدیگر بیان می شود. با در دست داشتن چنین نمودار مسطحی و مقایسه آن با نقشه منطقه، می توان منطقه ای را برای دریافت سیگنال ویدئویی آنالوگ توسط آنتن برنامه ریزی کرد. تعدادی از ویژگی های کاربردی مفید آنتن تلویزیون را نیز می توان از این نمودار استخراج کرد، مانند شدت تابش جانبی و پشتی و ضریب عمل محافظتی.

کدام سیگنال بهتر است

باید اذعان داشت که علیرغم پیشرفت های بسیاری که در زمینه نمایش آنالوگ اطلاعات انجام شده است، این روش ترجمه کاستی های خود را حفظ کرده است. از جمله اعوجاج در هنگام انتقال و نویز در هنگام پخش است.

همچنین نیاز به تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال ناشی از نامناسب بودن روش ضبط موجود برای ذخیره اطلاعات در حافظه نیمه هادی است.

متأسفانه، تلویزیون موجود عملاً هیچ مزیت آشکاری نسبت به دیجیتال ندارد، به استثنای توانایی دریافت سیگنال با آنتن تلویزیون معمولی و اشتراک گذاری آن بین تلویزیون ها.

الکترونیک دیجیتال در حال حاضر به طور فزاینده ای جایگزین آنالوگ سنتی می شود. شرکت های پیشرو تولید کننده انواع تجهیزات الکترونیکی، به طور فزاینده ای انتقال کامل به فناوری دیجیتال را اعلام می کنند.

پیشرفت در فناوری تولید ریزمدارهای الکترونیکی توسعه سریع فناوری و دستگاه های دیجیتال را تضمین کرد. استفاده از روش های دیجیتال برای پردازش و ارسال سیگنال می تواند کیفیت خطوط ارتباطی را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. روش های دیجیتالپردازش و سوئیچینگ سیگنال ها در تلفن باعث می شود تا چندین بار وزن و ویژگی های اندازه دستگاه های سوئیچینگ کاهش یابد، قابلیت اطمینان ارتباطات افزایش یابد و عملکردهای اضافی ارائه شود.

ظهور ریزپردازنده های پرسرعت، ریز مدارها حافظه دسترسی تصادفیحجم زیاد، دستگاه‌های ذخیره‌سازی اطلاعات با اندازه کوچک بر روی رسانه‌های سخت با حجم زیاد، ایجاد الکترونیک شخصی جهانی نسبتاً ارزان را ممکن می‌سازد. ماشین های محاسباتی(کامپیوترها) که کاربرد بسیار گسترده ای در زندگی روزمره و تولید پیدا کرده اند.

فن آوری دیجیتال در سیستم های سیگنال دهی و کنترل از راه دور مورد استفاده در تولید خودکار، کنترل اشیاء راه دور مانند فضاپیماها، ایستگاه های پمپ بنزین و غیره ضروری است. دستگاه های مدرنثبت و بازتولید سیگنال ها نیز بدون استفاده از آن غیر قابل تصور است دستگاه های دیجیتال. دستگاه های دیجیتال به طور گسترده ای برای کنترل لوازم خانگی استفاده می شود.

این احتمال وجود دارد که دستگاه های دیجیتال در آینده بر بازار لوازم الکترونیکی تسلط پیدا کنند.

بیایید با چند تعریف اولیه شروع کنیم..

علامتهر کمیت فیزیکی (مثلاً دما، فشار هوا، شدت نور، قدرت جریان و غیره) است که در طول زمان تغییر می کند. به لطف این تغییر در زمان است که سیگنال می تواند نوعی اطلاعات را حمل کند.

سیگنال الکتریکییک کمیت الکتریکی (مثلاً ولتاژ، جریان، توان) است که با گذشت زمان تغییر می کند. همه لوازم الکترونیکی اساساً با سیگنال های الکتریکی کار می کنند، اگرچه در اخیرابیشتر و بیشتر استفاده می شود سیگنال های نور، که نشان دهنده شدت نور متغیر با زمان است.

سیگنال آنالوگ- این سیگنالی است که می تواند هر مقدار را در محدوده خاصی بگیرد (به عنوان مثال، ولتاژ می تواند به آرامی از صفر تا ده ولت تغییر کند). دستگاه هایی که فقط با سیگنال های آنالوگ کار می کنند، دستگاه های آنالوگ نامیده می شوند.

سیگنال دیجیتالسیگنالی است که فقط می تواند دو مقدار (گاهی اوقات سه مقدار) بگیرد. علاوه بر این، برخی از انحرافات از این مقادیر مجاز است (شکل 1.1). به عنوان مثال، ولتاژ می تواند دو مقدار داشته باشد: از 0 تا 0.5 ولت (سطح صفر) یا از 2.5 تا 5 ولت (یک سطح). دستگاه هایی که منحصراً با سیگنال های دیجیتال کار می کنند، دستگاه های دیجیتال نامیده می شوند.

در طبیعت، تقریباً همه سیگنال ها آنالوگ هستند، یعنی به طور مداوم در محدوده خاصی تغییر می کنند. به همین دلیل است که اولین وسایل الکترونیکی آنالوگ بودند. آنها کمیت های فیزیکی را به ولتاژ یا جریان متناسب با آنها تبدیل می کردند، برخی عملیات را روی آنها انجام می دادند و سپس تبدیل معکوس به کمیت های فیزیکی انجام می دادند. به عنوان مثال، صدای یک فرد (ارتعاشات هوا) با استفاده از میکروفون به ارتعاشات الکتریکی تبدیل می شود، سپس این سیگنال های الکتریکی توسط تقویت کننده الکترونیکی و با استفاده از سیستم بلندگودوباره به ارتعاشات هوا، به صدای بلندتر تبدیل می شود.

برنج. 1.1. سیگنال های الکتریکی: آنالوگ (چپ) و دیجیتال (راست).

تمام عملیات انجام شده توسط دستگاه های الکترونیکی بر روی سیگنال ها را می توان به سه گروه بزرگ تقسیم کرد:

پردازش (یا تبدیل)؛

پخش؛

ذخیره سازی.

در تمام این موارد، سیگنال های مفید توسط سیگنال های انگلی - نویز، تداخل، تداخل، تحریف می شوند. علاوه بر این، در هنگام پردازش سیگنال (به عنوان مثال، در هنگام تقویت، فیلتر کردن)، شکل آنها نیز به دلیل نقص، نقص، تحریف می شود. لوازم برقی. و هنگام ارسال در فواصل طولانی و در هنگام ذخیره سازی، سیگنال ها نیز ضعیف می شوند.

برنج. 1.2. نویز و اعوجاج تداخل سیگنال آنالوگ (چپ) و سیگنال دیجیتال (راست).

در مورد سیگنال های آنالوگ، همه اینها به طور قابل توجهی سیگنال مفید را کاهش می دهد، زیرا تمام مقادیر آن مجاز است (شکل 1.2). بنابراین، هر تبدیل، هر ذخیره سازی میانی، هر انتقال از طریق کابل یا هوا سیگنال آنالوگ را تخریب می کند، گاهی اوقات تا نابودی کامل آن. همچنین باید در نظر گرفت که همه نویزها، تداخل ها و تداخل ها اساسا قابل قبول نیستند محاسبه دقیق، بنابراین توصیف دقیق رفتار هر دستگاه آنالوگ کاملاً غیرممکن است. علاوه بر این، با گذشت زمان، پارامترهای تمامی دستگاه های آنالوگ به دلیل کهنه شدن عناصر تغییر می کند، بنابراین ویژگی های این دستگاه ها ثابت نمی ماند.

برخلاف سیگنال های آنالوگ، سیگنال های دیجیتال که تنها دو مقدار مجاز دارند، بسیار بهتر از نویز، تداخل و تداخل محافظت می شوند. انحرافات کوچک از مقادیر مجاز به هیچ وجه سیگنال دیجیتال را تحریف نمی کند، زیرا همیشه مناطقی از انحرافات مجاز وجود دارد (شکل 1.2). به همین دلیل است که سیگنال‌های دیجیتال امکان پردازش بسیار پیچیده‌تر و چند مرحله‌ای، ذخیره‌سازی بدون تلفات طولانی‌تر و انتقال بسیار بهتر را نسبت به سیگنال‌های آنالوگ فراهم می‌کنند. علاوه بر این، رفتار دستگاه های دیجیتال همیشه می تواند کاملاً دقیق محاسبه و پیش بینی شود. دستگاه های دیجیتال بسیار کمتر مستعد پیری هستند، زیرا تغییر جزئی در پارامترهای آنها به هیچ وجه بر عملکرد آنها تأثیر نمی گذارد. علاوه بر این، طراحی و اشکال زدایی دستگاه های دیجیتال آسان تر است. واضح است که همه این مزایا توسعه سریع الکترونیک دیجیتال را تضمین می کند.

با این حال، سیگنال های دیجیتال نیز یک نقطه ضعف بزرگ دارند. واقعیت این است که در هر یک از سطوح مجاز، سیگنال دیجیتال باید حداقل برای حداقل فاصله زمانی باقی بماند، در غیر این صورت تشخیص آن ممکن نخواهد بود. و یک سیگنال آنالوگ می تواند هر مقداری را برای مدت بی نهایت کوچکی دریافت کند. همچنین می توان به طور متفاوت گفت: یک سیگنال آنالوگ در زمان پیوسته (یعنی در هر لحظه از زمان) و یک سیگنال دیجیتال در زمان گسسته (یعنی فقط در نقاط انتخاب شده در زمان) تعریف می شود. بنابراین، حداکثر عملکرد قابل دستیابی دستگاه های آنالوگ همیشه اساساً بیشتر از دستگاه های دیجیتال است. دستگاه‌های آنالوگ نسبت به دستگاه‌های دیجیتال می‌توانند سیگنال‌هایی را که سریع‌تر تغییر می‌کنند کنترل کنند. سرعت پردازش و انتقال اطلاعات دستگاه آنالوگهمیشه می تواند بالاتر از سرعت پردازش و انتقال آن توسط یک دستگاه دیجیتال باشد.

علاوه بر این، سیگنال دیجیتال تنها در دو سطح و با تغییر یکی از سطوح خود به سطح دیگر اطلاعات را منتقل می کند، در حالی که سیگنال آنالوگ نیز با هر مقدار فعلی سطح خود اطلاعات را منتقل می کند، یعنی از نظر انتقال اطلاعات ظرفیت بیشتری دارد. بنابراین، برای انتقال مقدار اطلاعات مفیدی که در یک سیگنال آنالوگ وجود دارد، اغلب لازم است از چندین سیگنال دیجیتال (معمولاً از 4 تا 16) استفاده شود.

علاوه بر این، همانطور که قبلا ذکر شد، در طبیعت، همه سیگنال ها آنالوگ هستند، یعنی برای تبدیل آنها به سیگنال های دیجیتال و برای تبدیل معکوس، استفاده از تجهیزات ویژه (مبدل آنالوگ به دیجیتال و دیجیتال به آنالوگ) لازم است. بنابراین هیچ چیز به صورت رایگان ارائه نمی شود و هزینه ای که برای مزایای دستگاه های دیجیتال باید پرداخت می شود گاهی اوقات می تواند به طور غیرقابل قبولی بالا باشد.

سیگنال ها کدهای اطلاعاتی هستند که افراد از آنها برای ارسال پیام استفاده می کنند سیستم اطلاعات. ممکن است سیگنال داده شود، اما دریافت آن ضروری نیست. در حالی که یک پیام را فقط می توان یک سیگنال (یا مجموعه ای از سیگنال ها) در نظر گرفت که توسط گیرنده (سیگنال آنالوگ و دیجیتال) دریافت و رمزگشایی شده است.

یکی از اولین روش‌های انتقال اطلاعات بدون مشارکت مردم یا سایر موجودات زنده، آتش‌سوزی سیگنالی بود. هنگامی که خطر به وجود آمد، آتش‌ها متوالی از یک پست به پست دیگر روشن می‌شد. در مرحله بعد، روش انتقال اطلاعات با استفاده از سیگنال های الکترومغناطیسی را در نظر خواهیم گرفت و به طور مفصل در مورد موضوع صحبت خواهیم کرد. سیگنال آنالوگ و دیجیتال.

هر سیگنالی را می توان به عنوان تابعی نشان داد که تغییرات در ویژگی های آن را توصیف می کند. این نمایندگی برای مطالعه دستگاه ها و سیستم های مهندسی رادیو مناسب است. علاوه بر سیگنال در مهندسی رادیو، نویز نیز وجود دارد که جایگزین آن است. سر و صدا حمل نمی کند اطلاعات مفیدو سیگنال را با تعامل با آن مخدوش می کند.

این مفهوم به خودی خود امکان انتزاع از کمیت های فیزیکی خاص را هنگام در نظر گرفتن پدیده های مرتبط با رمزگذاری و رمزگشایی اطلاعات فراهم می کند. مدل ریاضیسیگنال در تحقیق به شما امکان می دهد بر پارامترهای تابع زمان تکیه کنید.

انواع سیگنال

سیگنال ها توسط محیط فیزیکیحامل های اطلاعات به الکتریکی، نوری، صوتی و الکترومغناطیسی تقسیم می شوند.

با توجه به روش تنظیم سیگنال می تواند منظم و نامنظم باشد. یک سیگنال منظم با یک تابع قطعی زمان نشان داده می شود. یک سیگنال نامنظم در مهندسی رادیو با یک تابع آشفته زمان نشان داده می شود و با استفاده از یک رویکرد احتمالی تحلیل می شود.

سیگنال ها بسته به عملکردی که پارامترهای آنها را توصیف می کند، می توانند آنالوگ و گسسته باشند. سیگنال گسستهکه کوانتیزه شده است سیگنال دیجیتال نامیده می شود.

پردازش سیگنال

سیگنال آنالوگ و دیجیتال برای ارسال و دریافت اطلاعات رمزگذاری شده در سیگنال پردازش و هدایت می شود. پس از استخراج اطلاعات، می توان از آن برای اهداف مختلف استفاده کرد. در موارد خاص، اطلاعات قالب بندی می شوند.

سیگنال های آنالوگ تقویت، فیلتر، مدوله و دمودوله می شوند. دیجیتال، علاوه بر این، هنوز هم می تواند فشرده، شناسایی و غیره باشد.

سیگنال آنالوگ

اندام های حسی ما تمام اطلاعاتی را که به آنها وارد می شود به شکل آنالوگ درک می کنند. مثلاً اگر ماشینی را در حال عبور ببینیم، حرکت آن را پیوسته می بینیم. اگر مغز ما می توانست هر 10 ثانیه یک بار اطلاعاتی در مورد موقعیت خود دریافت کند، مردم دائماً زیر چرخ ها می رفتند. اما ما می توانیم فاصله را خیلی سریعتر تخمین بزنیم و این فاصله در هر زمان مشخص به وضوح مشخص است.

در مورد اطلاعات دیگر نیز دقیقاً همین اتفاق می افتد، ما می توانیم هر لحظه میزان صدا را ارزیابی کنیم، احساس کنیم که انگشتان ما چقدر به اجسام فشار می آورند و غیره. به عبارت دیگر، تقریباً تمام اطلاعاتی که می تواند در طبیعت به وجود بیاید، دارد نمای آنالوگ. ساده ترین راه برای انتقال چنین اطلاعاتی با سیگنال های آنالوگ است که پیوسته و در هر زمان مشخص هستند.

برای درک اینکه آنالوگ چگونه به نظر می رسد سیگنال الکتریکی، می توانید نموداری را تصور کنید که دامنه را در محور عمودی و زمان را در محور افقی نشان می دهد. برای مثال، اگر تغییر دما را اندازه گیری کنیم، یک خط پیوسته روی نمودار ظاهر می شود که مقدار آن را در هر نقطه از زمان نمایش می دهد. برای ارسال چنین سیگنالی با جریان الکتریسیته، باید مقدار دما را با مقدار ولتاژ مقایسه کنیم. بنابراین، برای مثال، 35.342 درجه سانتیگراد را می توان به عنوان ولتاژ 3.5342 ولت کدگذاری کرد.

سیگنال های آنالوگ در تمام انواع ارتباطات استفاده می شد. برای جلوگیری از تداخل، چنین سیگنالی باید تقویت شود. هر چه سطح نویز، یعنی تداخل بالاتر باشد، سیگنال باید قوی تر باشد تا بتوان بدون اعوجاج دریافت کرد. این روش پردازش سیگنال انرژی زیادی را برای تولید گرما مصرف می کند. که در آن سیگنال تقویت شدهممکن است خود باعث ایجاد تداخل در سایر کانال های ارتباطی شود.

در حال حاضر سیگنال های آنالوگ هنوز در تلویزیون و رادیو برای تبدیل استفاده می شود سیگنال ورودیدر میکروفون ها اما، به طور کلی، این نوع سیگنال به طور جهانی جایگزین یا جایگزین سیگنال های دیجیتال می شود.

سیگنال دیجیتال

یک سیگنال دیجیتال با دنباله ای از مقادیر دیجیتال نشان داده می شود. رایج ترین مورد استفاده در حال حاضر سیگنال های دیجیتال باینری هستند، زیرا در الکترونیک باینری استفاده می شوند و رمزگذاری آسان تر هستند.

برخلاف نوع سیگنال قبلی، سیگنال دیجیتال دارای دو مقدار "1" و "0" است. اگر مثال خود را با اندازه گیری دما به یاد بیاوریم، در اینجا سیگنال متفاوت شکل می گیرد. اگر ولتاژ ارائه شده توسط سیگنال آنالوگ با مقدار دمای اندازه گیری شده مطابقت داشته باشد، تعداد مشخصی پالس ولتاژ برای هر مقدار دما در سیگنال دیجیتال اعمال می شود. خود پالس ولتاژ در اینجا برابر با "1" خواهد بود و عدم وجود ولتاژ - "0". تجهیزات دریافت کننده پالس ها را رمزگشایی کرده و داده های اصلی را بازیابی می کند.

پس از تصور اینکه سیگنال دیجیتال در نمودار چگونه به نظر می رسد، خواهیم دید که انتقال از صفر به مقدار حداکثر به طور ناگهانی انجام می شود. این ویژگی است که به تجهیزات گیرنده اجازه می دهد تا سیگنال را واضح تر ببینند. اگر تداخلی رخ دهد، رمزگشایی سیگنال برای گیرنده آسان تر از انتقال آنالوگ است.

با این حال، یک سیگنال دیجیتال با سطح نویز بسیار بالا را نمی توان بازیابی کرد، در حالی که از نوع آنالوگبا اعوجاج بزرگ، هنوز امکان "ماهیگیری" اطلاعات وجود دارد. این به دلیل اثر برش است. ماهیت اثر این است که سیگنال های دیجیتال را می توان در فواصل معینی منتقل کرد و سپس به سادگی قطع کرد. این اثر در همه جا رخ می دهد و با یک بازسازی سیگنال ساده حل می شود. در جایی که سیگنال قطع می شود، باید یک تکرار کننده وارد کنید یا طول خط ارتباطی را کاهش دهید. تکرار کننده سیگنال را تقویت نمی کند، اما شکل اصلی آن را می شناسد و آن را خروجی می کند. کپی دقیقو می توان به صورت دلخواه در زنجیره استفاده کرد. چنین روش هایی برای تکرار سیگنال به طور فعال در فناوری های شبکه استفاده می شود.

از جمله، سیگنال های آنالوگ و دیجیتال در توانایی رمزگذاری و رمزگذاری اطلاعات با هم تفاوت دارند. این یکی از دلایل انتقال ارتباطات سیار به دیجیتال است.

تبدیل سیگنال آنالوگ و دیجیتال و تبدیل دیجیتال به آنالوگ

کمی بیشتر باید در مورد نحوه انتقال اطلاعات آنالوگ گفته شود کانال های دیجیتالاتصالات بیایید به مثال ها برگردیم. همانطور که قبلا ذکر شد، صدا یک سیگنال آنالوگ است.

چه خبر است در تلفن های همراهکه اطلاعات را از طریق کانال های دیجیتال منتقل می کند

صدای ورودی به میکروفون در معرض تبدیل آنالوگ به دیجیتال (ADC) قرار می گیرد. این فرآیند شامل 3 مرحله است. مقادیر سیگنال جداگانه در فواصل منظم گرفته می شود، این فرآیند نمونه برداری نامیده می شود. با توجه به قضیه Kotelnikov در پهنای باندفرکانس گرفتن این مقادیر باید دو برابر بیشتر از کانال ها باشد فرکانس بالاعلامت. یعنی اگر کانال ما دارای محدودیت فرکانس 4 کیلوهرتز باشد، فرکانس نمونه برداری 8 کیلوهرتز خواهد بود. علاوه بر این، تمام مقادیر سیگنال انتخاب شده گرد شده یا به عبارت دیگر، کوانتیزه می شوند. هر چه این سطوح بیشتری ایجاد کند، دقت سیگنال بازسازی شده در گیرنده بالاتر است. سپس تمام مقادیر به کد باینری، که به ایستگاه پایهو سپس به مشترک دیگر که همان گیرنده است می رسد. یک فرآیند تبدیل دیجیتال به آنالوگ (DAC) در تلفن گیرنده انجام می شود. این یک روش معکوس است که هدف آن نزدیک‌ترین خروجی به سیگنال اصلی است. علاوه بر این، سیگنال آنالوگ به شکل صدا از بلندگوی تلفن خارج می شود.