1、信号形式
数字信号是指在取值上是离散的、不连续的信号。常用有限位的二进制数表示,只有0、1两个状态。
模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。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。
2、传输模式
模拟信号一般用来传输模拟数据(模拟量),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。
数字信号一般用来传输数字数据(数字量),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。
3、稳定性
数字信号只有0、1两个状态,所以即使信号被干扰,也可以快速地纠正,因此在传输的过程中数字信号与模拟信号相对比,数字信号要比模拟信号,要更加稳定,更适合远距离传输。
模拟信号的优缺点:
模拟信号的主要优点是其精确的分辨率,在理想情况下,它具有无穷大的分辨率。
模拟信号的另一个优点是,当达到相同的效果,模拟信号处理比数字信号处理更简单。
模拟信号的主要缺点是它总是受到杂讯(信号中不希望得到的随机变化值)的影响。
信号被多次复制,或进行长距离传输之后,这些随机噪声的影响可能会变得十分显著。
在电学里,使用接地屏蔽(shield)、线路良好接触、使用同轴电缆或双绞线,可以在一定程度上缓解这些负面效应。
噪声效应会使信号产生有损。有损后的模拟信号几乎不可能再次被还原,因为对所需信号的放大会同时对噪声信号进行放大。
如果噪声频率与所需信号的频率差距较大,可以通过引入电子滤波器,过滤掉特定频率的噪声,但是这一方案只能尽可能地降低噪声的影响。
因此,在噪声在作用下,虽然模拟信号理论上具有无穷分辨率,但并不一定比数字信号更加精确。
尽管数字信号处理算法相对复杂,但是现有的数字信号处理器可以快速地完成这一任务。另外,计算机等系统的逐渐普及,使得数字信号的传播、处理都变得更加方便。
诸如照相机等设备都逐渐实现数字化,尽管它们最初必须以模拟信号的形式接收真实物理量的信息,最后都会通过模拟数字转换器转换为数字信号,以方便计算机进行处理,或通过互联网进行传输。
什么是模拟信号?
下面就各自的概念和定义分别做以说明:
数字信号,是指幅度的取值是离散的,幅值表示被限制在有限个数值之内。
二进制码就是一种数字信号。
二进制码受噪声的影响小,易于有数字电路进行处理,所以得到了广泛的应用。
自变量是离散的、因变量也是离散的信号,这种信号的自变量用整数表示,因变量用有限数字中的一个数字来表示。
在计算机中,数字信号的大小常用有限位的二进制数表示,例如,字长为2位的二进制数可表示4种大小的数字信号,它们是00、01、10和11;若信号的变化范围在-1~1,则这4个二进制数可表示4段数字范围,即[-1,-0.5)、[-0.5,0)、[0,0.5)和[0.5,1]。
模拟信号(英语:analogsignal),是指在时域上数学形式为连续函数的信号。
与模拟信号对应的是数字信号,后者采取分立的逻辑值,而前者可以取得连续值。
模拟信号的概念常常在涉及电的领域中被使用,不过经典力学、气动力学(pneumatic)、水力学等学科有时也会使用模拟信号的概念。
二者的主要区别如下:
1.模拟信号与数字信号
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(AnalogSignal),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(DigitalSignal),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。
2.模拟信号与数字信号之间的相互转换
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(PulseCodeModulation)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(PhaseShift)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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