模拟信号

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模拟信号(Analog signal/Analog signals)

　　模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度，或频率，或相位随时间作连续变化，或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。

　　模拟信号是指时间上和数值上均连续的信号，如由温度传感器转换来的反映温度变化的电信号等。最典型的模拟信号是正弦波信号。

　　电路中的电压或电流是随时间连续变化的，例如我们熟悉的直流电和正弦波交流电。模拟信号的振幅(大小)和周期(频率)总在某一范围内变化，任一时刻的数值均处于最大值和最小值之间，例如声音信号很容易转换成模拟电信号，当音量大小变化时，模拟声音的电信号的幅度也随之发生变化；当音调变化时，模拟声音的电信号的频率也随之变化。

　　通常所说的模拟信号数字化是指将模拟的话音信号数字化、将数字化的话音信号进行传输和交换的技术。这一过程涉及数字通信系统中的两个基本组成部分：一个是发送端的信源编码器，它将信源的模拟信号变换为数字信号，即完成模拟/数字（A/D）变换；另一个是接收端的译码器，它将数字信号恢复成模拟信号，即完成数字/模拟（D/A）变换，将模拟信号发送给信宿。

　　数字通信系统具有许多优点，但许多信源输出都是模拟信号。若要利用数字通信系统传输模拟信号，一般需三个步骤：

　　(1)把模拟信号数字化，即模数转换(A/D)，将原始的模拟信号转换为时间离散和值离散的数字信号。

　　(2)进行数字方式传输。

　　(3)把数字信号还原为模拟信号，即数模转换(D/A)。

　　A/D或D/A变换的过程通常由信源编码器实现，所以通常将发端的A/D变换称为信源编码(如将语音信号的数字化称为语音编码)，而将收端的D/A变换称为信源译码。

　　模拟信号是指时间上和数值上均连续的信号，如由温度传感器转换来的反映温度变化的电信号等。最典型的模拟信号是正弦波信号，如图(a)所示。模拟信号的优点是用精确的值表示事物，缺点是难以度量且容易受噪声的干扰。

　　数字信号是指时间上和数值上均离散的信号，如开关位置、数字逻辑等，最典型的数字信号是矩形波，如图(b)所示。数字信号所表现的形式是一系列的高、低电平组成的脉冲波，即信号总在高电平和低电平问来回变化。

　　不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输：模拟数据（模拟量）一般采用模拟信号(Analog Signal)，例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波)，或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示；数字数据（数字量）则采用数字信号(Digital Signal)，例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1，用恒定的负电压表示二进制数0)，或光脉冲来表示。

　　当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时，电磁波本身既是信号载体，同时作为传输介质；而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。 当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时，一般则需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来，才能将信号从一个节点传到另一个节点。

　　模拟信号和数字信号之间可以相互转换：模拟信号一般通过PCM脉码调制(Pulse Code Modulation)方法量化为数字信号，即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值，例如采用8位编码可将模拟信号量化为2^8=256个量级，实用中常采取24位或30位编码；数字信号一般通过对载波进行移相(Phase Shift)的方法转换为模拟信号。计算机、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号，目前在计算机广域网中实际传送的则既有二进制数字信号，也有由数字信号转换而得的模拟信号。但是更具应用发展前景的是数字信号。

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