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模擬和數字通信系統簡介


模擬和數字通信系統簡介

電子信號是將信息從一個系統傳送到另一個系統的通道。例如,從您的手機通過 USB 電纜連接到您的筆記本電腦。信號可以通過兩種方式在設備之間傳輸——模擬或數字。讓我們從定義這些術語開始。

模擬系統

類比是代表另一個的東西;表示某些或其他輸入的輸出。

想想一個帶指針的時鐘。指針由某種機制驅動,顯示時間的流逝——或時間流逝的模擬。動圈式電壓表指向表盤上的數字,代表所施加電壓的模擬值。雨量計中的水量模擬了當天的降雨量。

因此,在通信系統中,我們可以說模擬信號代表了某種信息,這些信息通常是通過交流波形施加在系統上的。

例如,麥克風在電纜上產生模擬歌手聲音的電壓并將其傳送到放大器。模擬信號在電平上無限變化,因此具有很高的精度。AM FM 無線電信號是模擬通信系統的一個例子。在通信系統中使用時,這些變化的電壓可能被視為交流載波的頻率、相位或幅度的變化或調制。

數字系統

另一方面,數字系統是以二進制格式傳輸或顯示原始源的表示形式的系統。只使用 1 0,沒有中間值。

回到時鐘示例,在數字時鐘中,有一個晶體方波振蕩器以每秒 32768 次的速度運行。如果我們使用數字分頻器除以 2 15 次,我們得到 1Hz 或一秒的滴答聲。此刻度按 60 的倍數計算,以提供分鐘和小時。然后將這些單元多路復用到 LED LCD 顯示器上,為我們提供傳統的數字時鐘。

但是,像這樣的數字信息如何通過電線或空中傳輸呢?

二進制字由一個接一個發送的 1 0 序列組成。字長通常為 8 位,但也可以更大。一組位可以稱為一個字節,半個字節稱為半字節。將添加一些附加位以啟用錯誤檢查,例如奇偶校驗。例如,在網絡和互聯網中,這些詞可以分組為具有目的地地址的數據包。

如果距離較短,則表示該數據的二進制字一次一位,一個接一個地送入線路。我們可能會說,如果首先發送代表數據中最不重要部分的位,那么這是 LSB 或最低有效位在前。反過來做,您將首先獲得 MSB 或最重要的位。

調制和調制解調器

如果電線很長或需要連接到電話線上怎么辦?還是需要無線傳輸?

由于導線的電容和電感,饋入導線的數字開/關位轉換很快就會退化并丟失。所以答案是使用調制解調器,它的名字來自調制器-解調器。調制解調器(如果是 FSK 或頻移鍵控)有兩種穩定的頻率狀態。

假設它穩定在 1000Hz,輸入為 01 出現。它在 1 的持續時間內將頻率移至 1500Hz。在電線或無線電鏈路的另一端,解調器響應變化的頻率并輸出 1 0。但是調制方式有很多種;FSK,問。PSK

您可能會爭辯說,線路上的信息現在是模擬信號。但是因為它沒有幅度信息,所以很容易被放大并去除任何幅度類型的噪聲。

二進制字節的大小取決于所需的精度類型。由于只有兩種狀態——開或關——我們可以說對于一個 8 位的字(或字節),有 28 256 種可能的狀態。表示為準確度,這將是 1/256 * 100 0.4%,非常適合大多數需求。但是將其加倍到 16 位,我們將有 65536 種可能性或準確度為 1/65536 * 100 0.0015%

A D 轉換

D A 的轉換

模擬與數字的優缺點

模擬

數字

受降級和噪音影響

對噪音相當免疫

易于加工

更加困難

最適合音頻和視頻

可用于任一

同時通道數量有限

可以有大量的同步通道

高出錯概率

錯誤概率低

加密和安全難

加密和安全很容易

用于多通道的頻分復用

用于多通道的時分復用

同步很困難

同步更容易

用正弦波表示

用方波表示

低帶寬

高帶寬

具有更高的密度,可以表示更準確的定義,僅受本底噪聲限制幾乎無限

信息密度完全取決于字節大小

如今,看到純模擬或數字系統已不常見。這兩種技術不可避免地結合在一起,每個系統都有自己的位置。

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