模擬通信
鎖定
模擬通信(anolog telecommunications)是利用正弦波的幅度、頻率或相位的變化,或者利用脈沖的幅度、寬度或位置變化來(lái)模擬原始信號(hào),以達(dá)到通信的目的,故稱為模擬通信。
中文名模擬通信外文名anologtelecommunications定 義指幅度的取值是連續(xù)的模擬信號(hào)
抽樣信號(hào)取 值離散應(yīng)用學(xué)科通信特 點(diǎn)時(shí)域連續(xù)、頻域有限、線性變換
定義
模擬信號(hào)指幅度的取值是連續(xù)的(幅值可由無(wú)限個(gè)數(shù)值表示)。時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)連續(xù)變化的圖像(電視、傳真)信號(hào)等,時(shí)間上離散的模擬信號(hào)是一種
抽樣信號(hào),
數(shù)字信號(hào)指幅度的取值是離散的,
幅值表示被限制在有限個(gè)數(shù)值之內(nèi)。二進(jìn)制碼就是一種數(shù)字信號(hào)。二進(jìn)制碼受噪聲的影響小。易于有數(shù)字電路進(jìn)行處理,所以得到了廣泛的應(yīng)用。
模擬通信是一種以模擬信號(hào)傳輸信息的通信方式。非電的信號(hào)(如聲、光等)輸入到變換器(如送話器、光電管),使其輸出連續(xù)的電信號(hào),使電信號(hào)的頻率或振幅等隨輸入的非電信號(hào)而變化。普通電話所傳輸?shù)男盘?hào)為模擬信號(hào)。電話通信是最常用的一種模擬通信。模擬通信系統(tǒng)主要由用戶設(shè)備、終端設(shè)備和傳輸設(shè)備等部分組成。其工作過(guò)程是:在發(fā)送端,先由用戶設(shè)備將用戶送出的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào),再經(jīng)終端設(shè)備將它調(diào)制成適合信道傳輸?shù)哪M電信號(hào),然后送往信道傳輸。到了接收端,經(jīng)終端設(shè)備
解調(diào),然后由用戶設(shè)備將模擬電信號(hào)還原成非電信號(hào),送至用戶。
主要特點(diǎn)
模擬通信與數(shù)字通信相比,模擬通信系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單,占用頻帶窄,但通信質(zhì)量、抗干擾能力和保密性能等不及數(shù)字通信。從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)看,模擬通信將逐步被數(shù)字通信所替代。
模擬通信的優(yōu)點(diǎn)是直觀且容易實(shí)現(xiàn),但存在以下幾個(gè)缺點(diǎn):
1. 保密性差。模擬通信,尤其是微波通信和有線明線通信,很容易被竊聽(tīng)。只要收到模擬信號(hào),就容易得到通信內(nèi)容。
2. 抗干擾能力弱。電信號(hào)在沿線路的傳輸過(guò)程中會(huì)受到外界的和通信系統(tǒng)內(nèi)部的各種噪聲干擾,噪聲和信號(hào)混合后難以分開(kāi),從而使得通信質(zhì)量下降。線路越長(zhǎng),噪聲的積累也就越多。數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的區(qū)別不在于該信號(hào)使用哪個(gè)
波段(C、KU)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),而在于信號(hào)采用何種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行傳輸。如:亞衛(wèi)2號(hào)C波段轉(zhuǎn)發(fā)器上是我國(guó)省區(qū)衛(wèi)星數(shù)字電視節(jié)目,它所采用的標(biāo)準(zhǔn)是MPEG-2-DVBS。
3. 設(shè)備不易大規(guī)模集成化。
4. 不適于飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)通信要求。
數(shù)字信號(hào)
不同的數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號(hào)才能進(jìn)行傳輸:模擬數(shù)據(jù)一般采用模擬信號(hào)(AnalogSignal),例如用一系列連續(xù)變化的電磁波(如無(wú)線電與電視廣播中的電磁波),或電壓信號(hào)(如電話傳輸中的音頻電壓信號(hào))來(lái)表示;數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)則采用數(shù)字信號(hào)(DigitalSignal),例如用一系列斷續(xù)變化的電壓脈沖(如我們可用恒定的正電壓表示二進(jìn)制數(shù)1,用恒定的負(fù)電壓表示二進(jìn)制數(shù)0),或光脈沖來(lái)表示。當(dāng)模擬信號(hào)采用連續(xù)變化的電磁波來(lái)表示時(shí),電磁波本身既是信號(hào)載體,同時(shí)作為傳輸介質(zhì);而當(dāng)模擬信號(hào)采用連續(xù)變化的信號(hào)電壓來(lái)表示時(shí),它一般通過(guò)傳統(tǒng)的模擬信號(hào)傳輸線路(例如電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng))來(lái)傳輸。當(dāng)數(shù)字信號(hào)采用斷續(xù)變化的電壓或光脈沖來(lái)表示時(shí),一般則需要用雙絞線、電纜或光纖介質(zhì)將通信雙方連接起來(lái),才能將信號(hào)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
模擬信號(hào)(Analog signal)主要是與離散的數(shù)字信號(hào)相對(duì)的連續(xù)信號(hào)。模擬信號(hào)分布于自然界的各個(gè)角落,如每天溫度的變化。而數(shù)字信號(hào)是人為抽象出來(lái)的在時(shí)間上的不連續(xù)信號(hào)。電學(xué)上的模擬信號(hào)是主要是指振幅和相位都連續(xù)的電信號(hào),此信號(hào)可以以類比電路進(jìn)行各種運(yùn)算,如放大、相加、相乘等。
數(shù)字信號(hào)(Digital signal)是離散時(shí)間信號(hào)(discrete-time signal)的數(shù)字化表示,通??捎赡M信號(hào)(analog signal)獲得。
模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換
模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間可以相互轉(zhuǎn)換:模擬信號(hào)一般通過(guò)PCM脈碼調(diào)制(PulseCodeModulation)方法量化為數(shù)字信號(hào),即讓模擬信號(hào)的不同幅度分別對(duì)應(yīng)不同的二進(jìn)制值,例如采用8位編碼可將模擬信號(hào)量化為2^8=256個(gè)量級(jí),實(shí)用中常采取24位或30位編碼;數(shù)字信號(hào)一般通過(guò)對(duì)載波進(jìn)行移相(PhaseShift)的方法轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)與城域網(wǎng)中均使用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào),目前在計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)中實(shí)際傳送的則既有二進(jìn)制數(shù)字信號(hào),也有由數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換而得的模擬信號(hào)。但是更具應(yīng)用發(fā)展前景的是數(shù)字信號(hào)。
數(shù)模轉(zhuǎn)換就是將離散的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為連接變化的模擬量,實(shí)現(xiàn)該功能的電路或器件稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換電路,通常稱為D/A轉(zhuǎn)換器或DAC(Digital Analog Converter)。我們知道數(shù)分可為有權(quán)數(shù)和無(wú)權(quán)數(shù),所謂有權(quán)數(shù)就是其每一位的數(shù)碼有一個(gè)系數(shù),如十進(jìn)制數(shù)的45中的4表示為4×10,而5為5×1,即4的系數(shù)為10,而5的系數(shù)為1, 數(shù)模轉(zhuǎn)換從某種意義上講就是把二進(jìn)制的數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制的數(shù)。 最原始的DAC電路由以下幾部分構(gòu)成:參考電壓源、求和運(yùn)算放大器、權(quán)產(chǎn)生電路網(wǎng)絡(luò)、寄存器和時(shí)鐘基準(zhǔn)產(chǎn)生電路,寄存器的作用是將輸入的數(shù)字信號(hào)寄存在其輸出端,當(dāng)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)輸入的電壓變化不會(huì)引其輸出的不穩(wěn)定。時(shí)鐘基準(zhǔn)產(chǎn)生電路主要對(duì)應(yīng)參考電壓源,它保證輸入數(shù)字信號(hào)的相位特性在轉(zhuǎn)換過(guò)程中不會(huì)混亂,時(shí)鐘基準(zhǔn)的抖晃(jitter)會(huì)制造高頻噪音。二進(jìn)制數(shù)據(jù)其權(quán)系數(shù)的產(chǎn)生,依靠的是電阻,CD格式是16bit,即16位。所以采用16只電阻,對(duì)應(yīng)16位中的每一位。參考電壓源依次經(jīng)過(guò)每個(gè)電阻的電流和輸入數(shù)據(jù)每位的電流進(jìn)行加權(quán)求和即可得出模擬信號(hào)。這就是多比特DAC。 多比特與1比特的區(qū)別之處就是,多比特是通過(guò)內(nèi)部精密的電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電位比較,并最終轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
調(diào)制方式
模擬通信的信道只能采用頻分多路復(fù)用。在諸多的線性調(diào)制方式中,振幅調(diào)制的單邊帶調(diào)制具有頻譜利用率和調(diào)制效率高的優(yōu)點(diǎn),因而模擬載波系統(tǒng)的組群均采用這種調(diào)制方式。以載波組群作為基帶信號(hào)進(jìn)行二次調(diào)制,則可采用其他線性調(diào)制方法。
通信設(shè)備
模擬傳輸系統(tǒng)的配套交換設(shè)備,如未經(jīng)適當(dāng)?shù)哪?shù)轉(zhuǎn)換,即應(yīng)采用空分交換設(shè)備。早期的電話網(wǎng)就是模擬通信網(wǎng)。
模擬通信可直接用于電話通信,但受到傳輸模擬信號(hào)的金屬電纜和明線頻帶的限制,且空分交換難于實(shí)現(xiàn)模擬復(fù)用。為此,當(dāng)網(wǎng)容量不斷擴(kuò)大,非話業(yè)務(wù)迅速增長(zhǎng),以及話音信號(hào)已能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的條件下,以大容量、數(shù)字化、時(shí)分復(fù)用為特征的數(shù)字傳輸系統(tǒng)和程控?cái)?shù)字交換設(shè)備將逐步取代模擬系統(tǒng)向數(shù)字網(wǎng)過(guò)渡。過(guò)渡期的電信網(wǎng)是模擬數(shù)字混合網(wǎng)。