Sinyal türleri. Analog ve dijital ses arasındaki farklar

Meslekten olmayan kişi sinyallerin doğasını değil, analog ve analog arasındaki farkı düşünür. dijital yayın veya formatlar - bazen bunu yapmanız gerekir. Varsayılan olarak analog teknolojilerin geçmişte kaldığı ve yakında yerini tamamen dijital teknolojilerin alacağı düşünülüyor. Yeni trendler uğruna nelerden vazgeçtiğimizi bilmekte fayda var.

Analog sinyal zamanın sürekli fonksiyonlarıyla tanımlanan bir veri sinyalidir, yani salınım genliği maksimum dahilinde herhangi bir değeri alabilir.

Dijital sinyal zamanın ayrık fonksiyonlarıyla açıklanan bir veri sinyalidir, yani salınım genliği yalnızca kesin olarak tanımlanmış değerleri alır.

Pratikte bu şunu söylememize olanak sağlar: analog sinyal büyük miktarda parazit eşlik ederken, dijital bunları başarıyla filtreler. İkincisi orijinal verileri geri yükleme yeteneğine sahiptir. Ek olarak, sürekli bir analog sinyal çoğu zaman çok fazla gereksiz bilgi taşır ve bu da yedekliliğine yol açar - bir analog sinyal yerine birkaç dijital sinyal iletilebilir.

Televizyon hakkında konuşursak ve dijitale geçişte çoğu tüketiciyi endişelendiren de bu alandır, o zaman analog sinyalin tamamen modası geçmiş olduğunu düşünebiliriz. Ancak şimdilik bu amaç için tasarlanan her ekipman analog sinyalleri kabul etmektedir ve dijital, özel bir sinyal gerektirir. Doğru, "rakamların" yayılmasıyla birlikte analog TV'lerin sayısı giderek azalıyor ve bunlara olan talep büyük ölçüde azalıyor.

Bir diğeri önemli karakteristik sinyal - güvenlik. Bu bakımdan analog, dış etkilere veya izinsiz girişlere karşı tamamen savunmasızdır. Dijital, radyo darbelerinden bir kod atanarak şifrelenir, böylece herhangi bir girişim engellenir. Açık uzun mesafeler Dijital sinyallerin iletilmesi zordur, bu nedenle modülasyon-demodülasyon şeması kullanılır.

Sonuçlar web sitesi

1. Analog sinyal süreklidir, dijital sinyal ayrıktır.
2. Analog bir sinyal iletirken kanalın parazit nedeniyle tıkanma riski daha yüksektir.
3. Analog sinyal gereksizdir.
4. Dijital sinyal gürültüyü filtreler ve orijinal verileri geri yükler.
5. Dijital sinyal şifrelenmiş biçimde iletilir.
6. Bir analog sinyal yerine birden fazla dijital sinyal gönderilebilir.

Analog veya dijital herhangi bir sinyal, elektromanyetik titreşimler Belirli bir frekansta yayılan, hangi sinyalin iletildiğine bağlı olarak, bu sinyali alan cihaz bunu metne, grafiğe veya ses bilgisi, kullanıcının veya cihazın kendisinin algılaması için uygundur. Örneğin bir televizyon veya radyo sinyali, bir kule veya radyo istasyonu hem analog hem de şu anda analog olarak iletebilir. dijital sinyal. Bu sinyali alan alıcı cihaz, onu görüntüye veya sese dönüştürerek tamamlayıcı niteliktedir. metin bilgisi(modern radyolar).

Ses şuraya iletilir: analog formu ve zaten sonra alıcı elektromanyetik salınımlara dönüştürülür ve daha önce de belirtildiği gibi salınımlar belirli bir frekansta yayılır. Sesin frekansı ne kadar yüksek olursa titreşimler de o kadar yüksek olur, bu da çıkış sesinin daha yüksek olacağı anlamına gelir. Genel anlamda, bir analog sinyal sürekli olarak yayılırken, dijital bir sinyal aralıklı olarak (ayrık olarak) yayılır.

Analog sinyal sürekli olarak yayıldığı için salınımlar toplanır ve çıkışta bir taşıyıcı frekans belirir. bu durumda ana olanıdır ve alıcı buna göre yapılandırılmıştır. Alıcının kendisinde bu frekans, halihazırda sese dönüştürülmüş olan diğer titreşimlerden ayrılır. Analog bir sinyal kullanarak iletim yapmanın bariz dezavantajları şunları içerir: çok sayıda parazit, iletilen sinyalin düşük güvenliği ve ayrıca bazıları gereksiz olan büyük miktarda iletilen bilgi.

Verilerin ayrı olarak iletildiği dijital bir sinyalden bahsedersek, onun bariz avantajlarını vurgulamakta fayda var:

• Şifrelenmesi nedeniyle iletilen bilgilerin yüksek düzeyde korunması;
• dijital sinyal alımı kolaylığı;
• yabancı “gürültü”nün olmaması;
• dijital yayın çok sayıda kanal sağlayabilir;
• yüksek iletim kalitesi - dijital sinyal, alınan verilerin filtrelenmesini sağlar;

Bir analog sinyali dijital bir sinyale dönüştürmek ve bunun tersini yapmak için özel cihazlar kullanılır - analogdan dijitale dönüştürücü (ADC) ve dijitalden analoğa dönüştürücü (DAC). ADC vericiye, DAC ise alıcıya takılır ve ayrık sinyali analoga dönüştürür.

Güvenlikle ilgili olarak dijital sinyal neden analog sinyalden daha güvenlidir? Dijital sinyal şifrelenmiş biçimde iletilir ve sinyali alan cihazın, sinyalin şifresini çözebilmesi için bir koda sahip olması gerekir. ADC'nin alıcının dijital adresini de iletebileceğini de belirtmekte fayda var; eğer sinyal yakalanırsa, kodun bir kısmı eksik olduğundan şifresini tamamen çözmek imkansız olacaktır - bu yaklaşım yaygın olarak kullanılmaktadır. mobil iletişim.

Özetlemek gerekirse, analog ve dijital sinyal arasındaki temel fark, iletilen sinyalin yapısıdır. Analog sinyaller, değişen genlik ve frekansa sahip sürekli bir salınım akışıdır. Dijital bir sinyal, değerleri iletim ortamına bağlı olan ayrı salınımlardan oluşur.

Yuhanna, çağımızın sınırlarının ötesindeki zamanları anlatan İnciline bu sözlerle başladı. Bu makaleye daha az abartılı olmayan bir şekilde başlıyoruz ve yayıncılık işinde "başlangıçta bir sinyal olduğunu" ciddi bir şekilde beyan ediyoruz.

Tüm elektronik cihazlarda olduğu gibi televizyonda da sinyal esastır. Bundan bahsettiğimizde, verici bir anten yardımıyla havada yayılan ve alıcı antende akım dalgalanmalarına neden olan elektromanyetik salınımları kastediyoruz. Yayın dalgası hem sürekli hem de darbeli biçimde sunulabilir; bu, nihai sonucu - TV yayın kalitesini - önemli ölçüde etkiler.

Ne oldu analog televizyon? Bu, ebeveynlerimizin ebeveynlerinin izlediği, herkesin aşina olduğu bir televizyon. Şifrelenmemiş bir şekilde yayınlanır, temeli analog sinyaldir ve çocukluğumuzdan beri bildiğimiz sıradan bir analog TV tarafından alınır. Şu anda birçok ülkede analog sinyalin sayısallaştırılması süreci devam etmektedir ve bu nedenle karasal televizyon. Bazı Avrupa ülkelerinde bu süreç tamamlanmış ve karasal analog TV kapatılmıştır. Bunun, bu makalenin anlamanızı önerdiği nedenleri var.

Dijital sinyal ile analog sinyal arasındaki farklar

Çoğu insan için analog ve dijital sinyal arasındaki fark oldukça ince olabilir. Ancak yine de aralarındaki fark önemlidir ve yalnızca televizyon yayınının kalitesinden kaynaklanmamaktadır.

Analog sinyal, bizi çevreleyen dünya olarak gördüğümüz, duyduğumuz ve algıladığımız alınan verilerdir. Sinyallerin üretilmesi, işlenmesi, iletilmesi ve kaydedilmesine yönelik bu yöntem gelenekseldir ve hala çok yaygındır. Veriler, tam yazışma ilkesine göre olayın frekansını ve yoğunluğunu yansıtan elektromanyetik dalgalara dönüştürülür.

Dijital sinyal, kod çözme olmadan doğrudan algıya erişilemeyen bir elektromanyetik dalgayı tanımlayan bir koordinatlar kümesidir, çünkü bir dizi elektromanyetik darbedir. Sinyallerin ayrıklığı ve sürekliliğinden bahsederken sırasıyla "sonlu bir kümeden değer almak" ve "sonsuz bir kümeden değer almak" anlamına gelirler.

Ayrıklığa bir örnek, 1,2,3,4,5 kümesinden değerler alan okul notları olabilir. Aslında dijital bir video sinyali genellikle bir analog sinyalin sayısallaştırılmasıyla oluşturulur.

Teoriden uzaklaşarak gerçekte analog ve dijital sinyaller arasındaki aşağıdaki temel farkları vurgulayabiliriz:

1. Analog televizyon, içine gürültü getiren parazitlere karşı savunmasızken, dijital dürtü ya parazit nedeniyle tamamen engellenir ve yoktur ya da orijinal biçiminde gelir.
2. Çalışması vericinin yayını ile aynı prensibe dayanan herhangi bir cihaz analog sinyali alabilir ve okuyabilir. Dijital dalga belirli bir "muhatap" için tasarlanmıştır ve bu nedenle müdahaleye karşı dayanıklıdır, çünkü güvenli bir şekilde kodlanmıştır.

Görüntü kalitesi

Analog TV tarafından sağlanan TV görüntüsünün kalitesi büyük ölçüde TV standardına göre belirlenir. Analog yayını taşıyan çerçeve 4x3 en boy oranına sahip 625 satırdan oluşmaktadır. Böylece eski kineskop televizyon hatlarından bir görüntü görüntülerken, dijital görüntü piksellerden oluşuyor.

Zayıf alım ve parazit nedeniyle TV, izleyiciye görüntü ve ses sunmayacak şekilde "kar" yağacak ve tıslayacaktır. Bu durumu iyileştirmek için bir kerede uygulamaya konuldu.

Diğer seçenekler

Elektronik teknolojisinin hızla gelişmesine ve dijital sinyalin analoga göre avantajlarına rağmen, analog teknolojinin hala vazgeçilmez olduğu alanlar vardır. profesyonel işleme ses. Ancak orijinal kayıt dijital olandan daha kötü olmasa da, düzenleme ve kopyalama sonrasında kaçınılmaz olarak gürültülü olacaktır.

Analog bir akışla gerçekleştirilebilecek bir dizi temel işlem aşağıda verilmiştir:

• güçlendirme ve zayıflama;
• girişime karşı duyarlılığını azaltmayı amaçlayan modülasyon ve demodülasyon;
• filtreleme ve frekans işleme;
• çarpma, toplama ve logaritma;
• fiziksel büyüklüklerinin parametrelerinin işlenmesi ve değiştirilmesi.

Analog ve dijital televizyonun özellikleri

Karasal TV'nin çöküşü ve geleceğin yayın teknolojilerine geçiş hakkındaki dar görüşlü yargısı, sırf TV izleyicilerinin karasal ve analog TV kavramlarının yerini alması nedeniyle de olsa, biraz adaletsizdir. Sonuçta, karasal televizyon genellikle karasal bir radyo kanalı üzerinden yayınlanan herhangi bir televizyon olarak anlaşılır.

Hem “analog” hem de “dijital” karasal TV türleridir. Analog televizyonun dijital televizyondan farklı olmasına rağmen, bunlar Genel prensip yayın aynı – televizyon kulesi kanalları yayınlar ve yalnızca sınırlı bir yarıçap içinde yüksek kaliteli sinyali garanti eder. Aynı zamanda dijital kapsama yarıçapı, kodlanmamış akışın menzilinden daha kısadır, bu da tekrarlayıcıların birbirine daha yakın kurulması gerektiği anlamına gelir.

Ancak “dijital”in eninde sonunda “analog”u geride bırakacağı düşüncesi doğrudur. Birçok ülkedeki TV izleyicileri, analog sinyalin dijital sinyale dönüştürülmesine şimdiden “tanık” oldular ve TV programlarını HD kalitesinde izlemekten büyük keyif alıyorlar.

Televizyon yayınının özellikleri

Mevcut karasal televizyon sistemi, televizyon ürünlerini iletmek için analog sinyaller kullanır. Dalgalarla yayıldılar yüksek seviye Karasal antenlere ulaşan titreşimler. Yayın kapsama alanını arttırmak için tekrarlayıcılar kurulur. Görevleri, sinyali konsantre etmek ve güçlendirmek, onu uzaktaki alıcılara iletmektir. Sinyaller sabit bir frekansta iletilir, böylece her kanal kendi frekansına karşılık gelir ve TV'ye sayısal sıraya göre atanır.

Dijital televizyon yayıncılığının avantajları ve dezavantajları

Kullanılarak aktarılan bilgiler dijital kod, neredeyse hiçbir hata veya bozulma içermez. Orijinal sinyali sayısallaştıran cihaza denir analogtan dijitale dönüştürücü(ADC).

Darbeleri kodlamak için birler ve sıfırlardan oluşan bir sistem kullanılır. BCD kodunu okumak ve dönüştürmek için alıcıya dijital-analog dönüştürücü (DAC) adı verilen bir cihaz yerleştirilmiştir. Ne ADC ne de DAC için 1,4 ya da 0,8 gibi yarı değerler yoktur.

Verileri şifrelemenin ve aktarmanın bu yöntemi bize birçok avantajı olan yeni bir TV formatı kazandırdı:

• darbenin gücünün veya uzunluğunun değiştirilmesi, bunun kod çözücü tarafından tanınmasını etkilemez;
• tek tip yayın kapsamı;
• Analog yayının aksine, dönüştürülen yayındaki engellerden gelen yansımalar toplanır ve alımı iyileştirir;
• yayın frekansları daha verimli kullanılıyor;
• Analog TV'den alınabilir.

Fark analogdan dijital televizyon

Analog ve dijital yayın arasındaki farkı fark etmenin en kolay yolu, her iki teknolojinin son özelliklerini bir tablo halinde sunmaktır.

TV anteni hassasiyeti

İdeal anteni seçmenin evrensel bir tarifi yoktur, ancak zorunlu gereklilikler Analog ve dijital sinyalleri kabul edebilmesi için karşılanması gereken. Yayın nesnesine olan mesafe arttıkça bu gereksinimler de artar. Özellikle alıcının hassasiyeti - zayıf yoğunluklu televizyon sinyallerini alma yeteneği. Çoğu zaman bulanık bir görüntünün nedeni bunlardır. Bu sorun, antenin hassasiyetini önemli ölçüde artıran ve şu soruyu ortadan kaldıran yardımıyla çözülebilir: nasıl bağlanacağı dijital televizyon? Aynı TV ve aynı anten, TV'nin yanında yalnızca kablosuz bir dijital alıcı görünecektir.

Anten radyasyon modeli nedir?

Antenin hassasiyetinin yanı sıra enerjiyi ne ölçüde odaklayabildiğini belirleyen bir parametre vardır. Yön kazancı veya yönlülük olarak adlandırılır ve belirli bir yöndeki radyasyon yoğunluğunun ortalama radyasyon yoğunluğuna oranıdır.
Bu özelliğin grafiksel bir yorumu anten radyasyon modelidir. Özünde üç boyutlu bir figürdür, ancak çalışma kolaylığı sağlamak için birbirine dik iki düzlemde ifade edilmiştir. Elinizde böylesine düz bir diyagram varken ve bunu bölgenin haritasıyla karşılaştırarak, analog video sinyali için anten alım alanını planlayabilirsiniz. Ayrıca bu grafikten, yanal ve ters radyasyonun yoğunluğu ve koruyucu katsayı gibi TV anteninin bir dizi kullanışlı pratik özelliğini çıkarabilirsiniz.

Hangi sinyal daha iyi

Bilginin analog temsili alanında uygulanan birçok iyileştirmeye rağmen, bu yayın yönteminin eksikliklerini koruduğu kabul edilmelidir. Bunlar iletim sırasındaki bozulmayı ve oynatma sırasındaki gürültüyü içerir.

Ayrıca analog bir sinyali dijitale dönüştürme ihtiyacı, mevcut kayıt yönteminin yarı iletken hafızada bilgi depolamaya uygun olmamasından kaynaklanmaktadır.

Ne yazık ki, mevcut TV'nin, normal bir TV anteni ile sinyal alma ve onu TV'ler arasında paylaşma olasılığı dışında, dijitale göre neredeyse hiçbir belirgin avantajı yoktur.

Dijital elektronik artık giderek geleneksel analogun yerini alıyor. Çok çeşitli ürünler üreten lider şirketler elektronik ekipman giderek artan bir şekilde dijital teknolojiye tam bir geçişin duyurusunu yapıyorlar.

Elektronik mikro devrelerin üretim teknolojisindeki ilerlemeler, dijital teknoloji ve cihazların hızla gelişmesini sağlamıştır. Sinyallerin işlenmesi ve iletilmesi için dijital yöntemlerin kullanılması, iletişim hatlarının kalitesini önemli ölçüde artırabilir. Dijital yöntemler Telefonda sinyal işleme ve anahtarlama, anahtarlama cihazlarının ağırlık ve boyut özelliklerinin birkaç kez azaltılmasına, iletişim güvenilirliğinin arttırılmasına ve ek işlevsellik getirilmesine olanak tanır.

Yüksek hızlı mikroişlemcilerin ve mikro devrelerin ortaya çıkışı rasgele erişim belleği büyük hacimli sabit ortamlarda bilgi depolamak için büyük hacimli, küçük boyutlu cihazlar, oldukça ucuz evrensel kişisel elektronik oluşturmayı mümkün kıldı bilgi işlem makineleri(bilgisayarlar), günlük yaşamda ve üretimde çok geniş uygulama alanı bulmuştur.

Otomatik üretimde kullanılan tele sinyalizasyon ve telekontrol sistemlerinde, uzay gemileri, gaz pompa istasyonları vb. gibi uzak nesnelerin kontrolünde dijital teknoloji vazgeçilmezdir. Dijital teknoloji aynı zamanda elektrik ve radyo ölçüm sistemlerinde de güçlü bir yer edinmiştir. Modern cihazlar sinyallerin kaydedilmesi ve çoğaltılması da kullanılmadan düşünülemez. dijital cihazlar. Dijital cihazlar ev aletlerini kontrol etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Gelecekte elektronik pazarına dijital cihazların hakim olması çok muhtemel.

Öncelikle bazı temel tanımları verelim.

Sinyal zamanla değişen herhangi bir fiziksel miktardır (örneğin sıcaklık, hava basıncı, ışık yoğunluğu, akım gücü vb.). Zamandaki bu değişiklik sayesinde sinyal bazı bilgileri taşıyabilir.

Elektrik sinyali zamanla değişen elektriksel bir miktardır (örneğin voltaj, akım, güç). Tüm elektronikler temel olarak elektrik sinyalleriyle çalışır, ancak Son zamanlarda giderek daha fazla kullanılıyor ışık sinyalleri zamanla değişen ışık yoğunluğunu temsil eder.

Analog sinyal belirli sınırlar dahilinde herhangi bir değeri alabilen bir sinyaldir (örneğin voltaj sıfırdan on volta sorunsuz bir şekilde değişebilir). Yalnızca analog sinyallerle çalışan cihazlara analog cihazlar denir.

Dijital sinyal yalnızca iki değer (bazen üç değer) alabilen bir sinyaldir. Ayrıca bu değerlerden bazı sapmalara da izin verilmektedir (Şekil 1.1). Örneğin voltaj iki değer alabilir: 0 ila 0,5 V (sıfır seviye) veya 2,5 ila 5 V (birim seviye). Yalnızca dijital sinyallerle çalışan cihazlara dijital cihazlar denir.

Doğada hemen hemen tüm sinyaller analogdur, yani belirli sınırlar dahilinde sürekli olarak değişirler. İlk elektronik cihazların analog olmasının nedeni budur. Fiziksel büyüklükleri kendileriyle orantılı olarak gerilime veya akıma dönüştürdüler, üzerlerinde bazı işlemler yaptılar ve daha sonra fiziksel niceliklere ters dönüşümler yaptılar. Örneğin bir kişinin sesi (hava titreşimleri) bir mikrofon kullanılarak elektriksel titreşimlere dönüştürülür, daha sonra bu elektrik sinyalleri bir elektronik amplifikatör tarafından güçlendirilir ve hoparlör sistemi yeniden hava titreşimlerine, daha yüksek bir sese dönüştü.

Pirinç. 1.1. Elektrik sinyalleri: analog (sol) ve dijital (sağ).

Elektronik cihazlar tarafından sinyaller üzerinde gerçekleştirilen tüm işlemler üç büyük gruba ayrılabilir:

İşleme (veya dönüştürme);

Yayın;

Depolamak.

Tüm bu durumlarda, yararlı sinyaller parazit sinyaller (gürültü, girişim, girişim) tarafından bozulur. Ek olarak, sinyalleri işlerken (örneğin, amplifikasyon, filtreleme sırasında), kusurluluk, ideal olmama nedeniyle şekilleri de bozulur. elektronik aletler. Uzun mesafelerden iletildiğinde ve depolama sırasında sinyaller de zayıflar.

Pirinç. 1.2. Bir analog sinyalin (solda) ve bir dijital sinyalin (sağda) gürültü ve parazitinden kaynaklanan bozulma.

Analog sinyaller söz konusu olduğunda, tüm bunlar, tüm değerlerine izin verildiği için yararlı sinyali önemli ölçüde bozar (Şekil 1.2). Bu nedenle, her dönüşüm, her ara depolama, kablo veya hava yoluyla yapılan her iletim, analog sinyali zayıflatır, hatta bazen tamamen yok olma noktasına kadar getirir. Ayrıca her türlü gürültünün, müdahalenin ve müdahalenin esas itibarıyla uygun olmadığını da dikkate almalıyız. doğru hesaplama bu nedenle herhangi bir analog cihazın davranışını doğru bir şekilde tanımlamak kesinlikle imkansızdır. Ayrıca zamanla elemanların eskimesine bağlı olarak tüm analog cihazların parametreleri değişmektedir, dolayısıyla bu cihazların özellikleri sabit kalmamaktadır.

Analog sinyallerin aksine, yalnızca iki izin verilen değere sahip olan dijital sinyaller gürültüden, parazitten ve parazitten çok daha iyi korunur. İzin verilen değerlerden küçük sapmalar, her zaman izin verilen sapma bölgeleri olduğundan dijital sinyali hiçbir şekilde bozmaz (Şekil 1.2). Bu nedenle dijital sinyaller, analog sinyallere göre çok daha karmaşık ve çok aşamalı işleme, çok daha uzun kayıpsız depolamaya ve çok daha yüksek kalitede iletime olanak tanır. Ayrıca dijital cihazların davranışı her zaman kesinlikle doğru bir şekilde hesaplanabilir ve tahmin edilebilir. Dijital cihazlar, parametrelerindeki küçük değişiklikler işlevlerini hiçbir şekilde etkilemediğinden yaşlanmaya karşı çok daha az duyarlıdır. Ayrıca dijital cihazların tasarımı ve hata ayıklaması daha kolaydır. Tüm bu avantajların dijital elektroniğin hızlı gelişimini sağladığı açıktır.

Ancak dijital sinyallerin de büyük bir dezavantajı vardır. Gerçek şu ki, bir dijital sinyalin en azından belirli bir minimum zaman aralığı boyunca izin verilen seviyelerin her birinde kalması gerekir, aksi takdirde onu tanımak imkansız olacaktır. Ve bir analog sinyal sonsuz küçük bir sürede herhangi bir değeri alabilir. Bunu başka bir şekilde de söyleyebiliriz: Analog sinyal sürekli zamanda (yani zamanın herhangi bir noktasında) tanımlanır ve dijital sinyal ayrık zamanda (yani yalnızca zamanın seçilen noktalarında) tanımlanır. Bu nedenle analog cihazların ulaşılabilir maksimum performansı her zaman dijital cihazlarınkinden temelde daha yüksektir. Analog cihazlar, dijital olanlara göre daha hızlı değişen sinyalleri işleyebilir. Bilgi işleme ve iletim hızı analog cihaz dijital bir cihaz tarafından her zaman işlenme ve iletim hızından daha yüksek hale getirilebilir.

Ayrıca dijital sinyal bilgiyi yalnızca iki seviyede ve seviyelerinden birini diğerine değiştirerek iletirken, analog sinyal de kendi seviyesinin her güncel değeriyle bilgi iletir, yani bilgi aktarımı açısından daha kapasitiftir. Bu nedenle, bir analog sinyalin içerdiği yararlı bilgi miktarını iletmek için çoğu zaman birkaç dijital sinyalin (genellikle 4'ten 16'ya kadar) kullanılması gerekir.

Ek olarak, daha önce belirtildiği gibi, doğada tüm sinyaller analogdur, yani bunları dijital sinyallere dönüştürmek ve ters dönüşüm için özel ekipmanın (analogdan dijitale ve dijitalden analoğa dönüştürücüler) kullanılması gerekir. . Yani hiçbir şey bedava gelmiyor ve dijital cihazların yararları için ödenecek bedel bazen kabul edilemeyecek kadar yüksek olabiliyor.

Sinyaller, insanların mesaj göndermek için kullandıkları bilgi kodlarıdır. bilgi sistemi. Sinyal verilebilir ancak alınması gerekli değildir. Oysa bir mesaj yalnızca alıcı tarafından alınan ve kodu çözülen bir sinyal (veya bir dizi sinyal) olarak düşünülebilir (analog ve dijital sinyal).

İnsanların veya diğer canlıların katılımı olmadan bilgi aktarmanın ilk yöntemlerinden biri sinyal yangınlarıydı. Tehlike ortaya çıktığında, bir direkten diğerine şenlik ateşleri art arda yakıldı. Daha sonra elektromanyetik sinyaller kullanarak bilgi aktarma yöntemini ele alacağız ve konu üzerinde ayrıntılı olarak duracağız. analog ve dijital sinyal.

Herhangi bir sinyal, karakteristiklerindeki değişiklikleri tanımlayan bir fonksiyon olarak temsil edilebilir. Bu gösterim, radyo mühendisliği cihazlarını ve sistemlerini incelemek için uygundur. Radyo mühendisliğinde sinyalin yanı sıra onun alternatifi olan gürültü de vardır. Ses yok kullanışlı bilgi ve sinyalle etkileşime girerek sinyali bozar.

Kavramın kendisi, bilginin kodlanması ve kodunun çözülmesiyle ilgili olguları değerlendirirken belirli fiziksel niceliklerden soyutlamayı mümkün kılar. Matematiksel model Araştırmadaki sinyal, zamanın fonksiyonunun parametrelerine güvenmenizi sağlar.

Sinyal türleri

Sinyaller: fiziki çevre Bilgi taşıyıcıları elektriksel, optik, akustik ve elektromanyetik olarak ayrılır.

Sinyali ayarlama yöntemine göre düzenli ve düzensiz olabilir. Düzenli bir sinyal, zamanın deterministik bir fonksiyonu ile temsil edilir. Radyo mühendisliğinde düzensiz bir sinyal, zamanın kaotik bir fonksiyonuyla temsil edilir ve olasılıksal bir yaklaşım kullanılarak analiz edilir.

Parametrelerini tanımlayan fonksiyona bağlı olarak sinyaller analog veya ayrık olabilir. Ayrık sinyal kuantize edilmiş olana dijital sinyal denir.

Sinyal işleme

Analog ve dijital sinyaller, sinyalde kodlanan bilgilerin iletilmesi ve alınması için işlenir ve yönlendirilir. Bilgi çıkarıldıktan sonra çeşitli amaçlar için kullanılabilir. Özel durumlarda bilgiler formatlanır.

Analog sinyaller güçlendirilir, filtrelenir, modüle edilir ve demodüle edilir. Dijital veriler ayrıca sıkıştırmaya, tespite vb. tabi tutulabilir.

Analog sinyal

Duyularımız, kendilerine giren tüm bilgileri analog biçimde algılar. Örneğin yanından geçen bir araba gördüğümüzde onun hareketini sürekli olarak görürüz. Eğer beynimiz her 10 saniyede bir konumu hakkında bilgi alabilseydi, insanlar sürekli ezilirdi. Ancak mesafeyi çok daha hızlı tahmin edebiliyoruz ve bu mesafe zamanın her anında açıkça tanımlanıyor.

Kesinlikle aynı şey diğer bilgilerde de olur, hacmi her an değerlendirebiliriz, parmaklarımızın nesnelere uyguladığı baskıyı vb. hissedebiliriz. Bir başka deyişle doğada ortaya çıkabilecek hemen hemen tüm bilgiler analog görünüm. Bu tür bilgileri iletmenin en kolay yolu, sürekli olan ve herhangi bir zamanda tanımlanan analog sinyallerdir.

Analogun neye benzediğini anlamak için elektrik sinyali, dikey eksende genliği ve yatay eksende zamanı görüntüleyen bir grafik hayal edebilirsiniz. Örneğin sıcaklıktaki değişimi ölçersek, grafikte zamanın her anında değerini gösteren sürekli bir çizgi görünecektir. Böyle bir sinyali iletmek için elektrik akımı, sıcaklık değerini voltaj değeriyle karşılaştırmamız gerekiyor. Yani örneğin 35.342 santigrat derece, 3.5342 V voltaj olarak kodlanabilir.

Analog sinyaller her türlü iletişimde kullanılıyordu. Paraziti önlemek için böyle bir sinyalin güçlendirilmesi gerekir. Gürültü seviyesi, yani girişim ne kadar yüksek olursa, sinyalin bozulma olmadan alınabilmesi için o kadar fazla güçlendirilmesi gerekir. Bu sinyal işleme yöntemi, ısı üreten çok fazla enerji harcar. burada güçlendirilmiş sinyal kendisi diğer iletişim kanallarına müdahaleye neden olabilir.

Günümüzde analog sinyaller hala televizyon ve radyoda dönüştürme amacıyla kullanılmaktadır. Giriş sinyali mikrofonlarda. Ancak genel olarak bu tip sinyalin yerini evrensel olarak dijital sinyaller alır.

Dijital sinyal

Dijital bir sinyal, bir dizi dijital değerle temsil edilir. Şu anda en yaygın olarak kullanılanlar, ikili elektronikte kullanıldıkları ve kodlanmaları daha kolay olduğu için ikili dijital sinyallerdir.

Önceki sinyal türünden farklı olarak dijital bir sinyalin “1” ve “0” olmak üzere iki değeri vardır. Örneğimizi sıcaklık ölçümüyle hatırlarsak, sinyal farklı şekilde üretilecektir. Analog sinyal tarafından sağlanan voltaj, ölçülen sıcaklığın değerine karşılık geliyorsa, her sıcaklık değeri için dijital sinyalde belirli sayıda voltaj darbesi sağlanacaktır. Gerilim darbesinin kendisi “1” e eşit olacak ve gerilim yokluğu “0” olacaktır. Alıcı ekipman darbelerin kodunu çözecek ve orijinal verileri geri yükleyecektir.

Dijital bir sinyalin grafikte nasıl görüneceğini hayal ettikten sonra sıfırdan maksimuma geçişin ani olduğunu göreceğiz. Alıcı ekipmanın sinyali daha net “görmesini” sağlayan bu özelliktir. Herhangi bir girişim meydana gelirse, alıcının sinyali çözmesi analog iletimden daha kolaydır.

Ancak çok yüksek gürültü seviyesine sahip bir dijital sinyali yeniden oluşturmak imkansızdır. analog tip eğer büyük bir çarpıtma varsa, bilgiyi "çıkarmak" hala mümkündür. Bunun nedeni uçurum etkisidir. Etkinin özü, dijital sinyallerin belirli mesafelere iletilebilmesi ve ardından durabilmesidir. Bu etki her yerde meydana gelir ve sinyalin basitçe yenilenmesiyle çözülür. Sinyalin kesildiği yere tekrarlayıcı takmanız veya iletişim hattının uzunluğunu azaltmanız gerekir. Tekrarlayıcı sinyali yükseltmez ancak orijinal formunu tanır ve çıkışını verir. Tam kopya ve devrede istenildiği gibi kullanılabilir. Bu tür sinyal tekrarlama yöntemleri ağ teknolojilerinde aktif olarak kullanılmaktadır.

Analog ve dijital sinyaller, diğer şeylerin yanı sıra, bilgiyi kodlama ve şifreleme yetenekleri açısından da farklılık gösterir. Mobil iletişimin dijitale geçmesinin nedenlerinden biri de budur.

Analog ve dijital sinyal ve dijitalden analoğa dönüştürme

Analog bilginin nasıl iletildiği hakkında söylenecek biraz daha şey var. dijital kanallar iletişim. Örnekleri tekrar kullanalım. Daha önce de belirtildiği gibi ses analog bir sinyaldir.

Neler oluyor? cep telefonları Dijital kanallar aracılığıyla bilgi aktaran

Mikrofona giren ses analogdan dijitale dönüşüme (ADC) tabi tutulur. Bu süreç 3 adımdan oluşmaktadır. Belirli aralıklarla ayrı sinyal değerleri alınır, bu işleme örnekleme denir. Kotelnikov'un teoremine göre Bant genişliği kanalların bu değerleri alma sıklığı en fazla iki kat daha fazla olmalıdır. yüksek frekans sinyal. Yani kanalımızın frekans limiti 4 kHz ise örnekleme frekansı 8 kHz olacaktır. Daha sonra seçilen tüm sinyal değerleri yuvarlanır veya başka bir deyişle nicelenir. Ne kadar çok seviye oluşturulursa, alıcıda yeniden oluşturulan sinyalin doğruluğu da o kadar yüksek olur. Daha sonra tüm değerler dönüştürülür ikili kod, iletilir Baz istasyonu ve ardından alıcı olan başka bir aboneye ulaşır. Alıcının telefonunda dijitalden analoğa dönüştürme (DAC) işlemi gerçekleştirilir. Bu, çıkışta orijinal sinyalle mümkün olduğunca aynı olan bir sinyal elde etmeyi amaçlayan ters bir prosedürdür. Daha sonra analog sinyal, telefonun hoparlöründen ses şeklinde çıkar.