模擬信號

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模擬信號(Analog signal/Analog signals)

　　模擬信號是指用連續變化的物理量表示的信息，其信號的幅度，或頻率，或相位隨時間作連續變化，或在一段連續的時間間隔內，其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現為任意數值的信號。

　　模擬信號是指時間上和數值上均連續的信號，如由溫度感測器轉換來的反映溫度變化的電信號等。最典型的模擬信號是正弦波信號。

　　電路中的電壓或電流是隨時間連續變化的，例如我們熟悉的直流電和正弦波交流電。模擬信號的振幅(大小)和周期(頻率)總在某一範圍內變化，任一時刻的數值均處於最大值和最小值之間，例如聲音信號很容易轉換成模擬電信號，當音量大小變化時，模擬聲音的電信號的幅度也隨之發生變化；當音調變化時，模擬聲音的電信號的頻率也隨之變化。

　　通常所說的模擬信號數字化是指將模擬的話音信號數字化、將數字化的話音信號進行傳輸和交換的技術。這一過程涉及數字通信系統中的兩個基本組成部分：一個是發送端的信源編碼器，它將信源的模擬信號變換為數字信號，即完成模擬/數字（A/D）變換；另一個是接收端的解碼器，它將數字信號恢覆成模擬信號，即完成數字/模擬（D/A）變換，將模擬信號發送給信宿。

　　數字通信系統具有許多優點，但許多信源輸出都是模擬信號。若要利用數字通信系統傳輸模擬信號，一般需三個步驟：

　　(1)把模擬信號數字化，即模數轉換(A/D)，將原始的模擬信號轉換為時間離散和值離散的數字信號。

　　(2)進行數字方式傳輸。

　　(3)把數字信號還原為模擬信號，即數模轉換(D/A)。

　　A/D或D/A變換的過程通常由信源編碼器實現，所以通常將髮端的A/D變換稱為信源編碼(如將語音信號的數字化稱為語音編碼)，而將收端的D/A變換稱為信源解碼。

　　模擬信號是指時間上和數值上均連續的信號，如由溫度感測器轉換來的反映溫度變化的電信號等。最典型的模擬信號是正弦波信號，如圖(a)所示。模擬信號的優點是用精確的值表示事物，缺點是難以度量且容易受雜訊的干擾。

　　數字信號是指時間上和數值上均離散的信號，如開關位置、數字邏輯等，最典型的數字信號是矩形波，如圖(b)所示。數字信號所表現的形式是一系列的高、低電平組成的脈衝波，即信號總在高電平和低電平問來回變化。

　　不同的數據必須轉換為相應的信號才能進行傳輸：模擬數據（模擬量）一般採用模擬信號(Analog Signal)，例如用一系列連續變化的電磁波(如無線電與電視廣播中的電磁波)，或電壓信號(如電話傳輸中的音頻電壓信號)來表示；數字數據（數字量）則採用數字信號(Digital Signal)，例如用一系列斷續變化的電壓脈衝(如我們可用恆定的正電壓表示二進位數1，用恆定的負電壓表示二進位數0)，或光脈衝來表示。

　　當模擬信號採用連續變化的電磁波來表示時，電磁波本身既是信號載體，同時作為傳輸介質；而當模擬信號採用連續變化的信號電壓來表示時，它一般通過傳統的模擬信號傳輸線路(例如電話網、有線電視網)來傳輸。 當數字信號採用斷續變化的電壓或光脈衝來表示時，一般則需要用雙絞線、電纜或光纖介質將通信雙方連接起來，才能將信號從一個節點傳到另一個節點。

　　模擬信號和數字信號之間可以相互轉換：模擬信號一般通過PCM脈碼調製(Pulse Code Modulation)方法量化為數字信號，即讓模擬信號的不同幅度分別對應不同的二進位值，例如採用8位編碼可將模擬信號量化為2^8=256個量級，實用中常採取24位或30位編碼；數字信號一般通過對載波進行移相(Phase Shift)的方法轉換為模擬信號。電腦、電腦區域網與城域網中均使用二進位數字信號，目前在電腦廣域網中實際傳送的則既有二進位數字信號，也有由數字信號轉換而得的模擬信號。但是更具應用發展前景的是數字信號。

• 數字信號