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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 和 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 和 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 或 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 和 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 0，1 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 和 0。但是調制方式有很多種；FSK，問。PSK 等
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 或 256 種可能的狀態。表示為準確度，這將是 1/256 * 100 或 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 或 0.0015%。
A 到 D 轉換
D 到 A 的轉換
模擬與數字的優缺點
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模擬 |
數字 |
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受降級和噪音影響 |
對噪音相當免疫 |
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易于加工 |
更加困難 |
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最適合音頻和視頻 |
可用于任一 |
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同時通道數量有限 |
可以有大量的同步通道 |
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高出錯概率 |
錯誤概率低 |
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加密和安全難 |
加密和安全很容易 |
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用于多通道的頻分復用 |
用于多通道的時分復用 |
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同步很困難 |
同步更容易 |
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用正弦波表示 |
用方波表示 |
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低帶寬 |
高帶寬 |
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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。