Semnale analogice și digitale. Diferențele. Avantaje și dezavantaje. Tipuri de semnale

Semnal informativ - proces fizic care are pentru o persoană sau dispozitiv tehnic informativ sens. Poate fi continuu (analogic) sau discret

Termenul „semnal” este foarte des identificat cu conceptele de „date” și „informații”. Într-adevăr, aceste concepte sunt interdependente și nu există unele fără altele, ci aparțin unor categorii diferite.

Semnal este o funcție de informare care poartă un mesaj despre proprietățile fizice, starea sau comportamentul oricăruia sistem fizic, obiect sau mediu, iar scopul procesării semnalului poate fi considerat a fi extragerea anumitor informatii informative, care sunt afișate în aceste semnale (pe scurt - informații utile sau țintă) și transformând aceste informații într-o formă convenabilă pentru percepție și utilizare ulterioară.

Informațiile sunt transmise sub formă de semnale. Un semnal este un proces fizic care transportă informații. Semnalul poate fi sonor, luminos, sub formă trimitere poștală si etc

Un semnal este un purtător material de informații care este transmis de la o sursă la un consumator. Poate fi discret și continuu (analogic)

Semnal analog- un semnal de date în care fiecare dintre parametrii reprezentativi este descris printr-o funcție de timp și un set continuu de valori posibile.

Semnalele analogice sunt descrise prin funcții continue ale timpului, deci semnal analog numit uneori semnal continuu. Semnalele analogice sunt contrastate cu cele discrete (cuantizate, digitale).

Exemple de spații continue și mărimi fizice corespunzătoare: (linia: tensiune electrică; cerc: poziția unui rotor, roată, angrenaj, acționar al ceasului analogic sau faza unui semnal purtător; segment: poziția unui piston, pârghie de comandă, termometru lichid sau semnal electric limitat în amplitudine diverse spații multidimensionale: culoare, semnal modulat în cuadratura.)

Proprietățile semnalelor analogice sunt în mare măsură proprietăți opuse de cuantizat sau digital semnale.

Lipsa de clar distins niveluri discrete semnal duce la imposibilitatea aplicării conceptului de informație în forma așa cum este înțeleasă în tehnologiile digitale pentru a o descrie. „cantitatea de informații” conținută într-o citire va fi limitată doar de intervalul dinamic al instrumentului de măsurare.

Fără redundanță. Din continuitatea spațiului valoric rezultă că orice zgomot introdus în semnal nu se poate distinge de semnalul în sine și, prin urmare, amplitudinea inițială nu poate fi restabilită. În realitate, filtrarea este posibilă, de exemplu, folosind metode de frecvență, dacă sunt unele Informații suplimentare despre proprietățile acestui semnal (în special, banda de frecvență).

Aplicație:

Semnalele analogice sunt adesea folosite pentru a reprezenta mărimi fizice în continuă schimbare. De exemplu, un semnal electric analogic preluat de la un termocuplu transportă informații despre schimbările de temperatură, un semnal de la un microfon transportă informații despre schimbările rapide de presiune într-o undă sonoră etc.

Semnal discret este compus dintr-o mulțime numărabilă (adică o mulțime ale cărei elemente pot fi numărate) de elemente (se spun - elemente de informare). De exemplu, semnalul „cărămidă” este discret. Se compune din următoarele două elemente (aceasta este caracteristica sintactică a acestui semnal): un cerc roșu și un dreptunghi alb în interiorul cercului, situate orizontal în centru. Este prezentată sub forma unui semnal discret informația pe care cititorul le stăpânește în prezent. Puteți distinge următoarele elemente: secțiuni (de exemplu, „Informații”), subsecțiuni (de exemplu, „Proprietăți”), paragrafe, propoziții, fraze individuale, cuvinte și caractere individuale (litere, cifre, semne de punctuație etc.). Acest exemplu arată că, în funcție de pragmatica semnalului, se pot distinge diferite elemente de informare. De fapt, pentru o persoană care studiază informatica dintr-un anumit text, sunt importante elementele informaționale mai mari, cum ar fi secțiunile, subsecțiunile și paragrafele individuale. Ele îi permit să navigheze mai ușor în structura materialului, să-l asimileze mai bine și să se pregătească pentru examen. Pentru cel care a pregătit acest material metodologic, pe lângă elementele informaționale indicate, sunt importante și cele mai mici, de exemplu, propozițiile individuale, cu ajutorul cărora se prezintă cutare sau cutare idee și care implementează cutare sau cutare metodă de accesibilitate a materialul. Setul celor mai mici elemente ale unui semnal discret se numește alfabet, iar semnalul discret în sine este numit și mesaj.

Eșantionarea este conversia unui semnal continuu într-unul discret (digital).

Diferența dintre reprezentarea discretă și cea continuă a informațiilor este clar vizibilă în exemplul unui ceas. Într-un ceas electronic cu cadran digital, informațiile sunt prezentate discret - în numere, fiecare dintre ele fiind clar diferit unul de celălalt. Într-un ceas mecanic cu cadran cu indicator, informațiile sunt prezentate continuu - pozițiile a două mâini și două poziții diferite ale mâinii nu sunt întotdeauna clar distinse (mai ales dacă nu există marcatoare de minute pe cadran).

Semnal continuu– reflectată de o anumită mărime fizică care se modifică într-un interval de timp dat, de exemplu, timbrul sau intensitatea sunetului. Această informație este prezentată sub forma unui semnal continuu pentru acei studenți - consumatori care urmează cursurile de informatică și percep materialul prin unde sonore (cu alte cuvinte, vocea lectorului), care sunt de natură continuă.

După cum vom vedea mai târziu, un semnal discret este mai susceptibil de transformare și, prin urmare, are avantaje față de unul continuu. În același timp, în sisteme tehnice iar în procesele reale predomină semnalul continuu. Acest lucru ne obligă să dezvoltăm modalități de a converti un semnal continuu într-unul discret.\

Pentru a converti un semnal continuu într-unul discret, o procedură numită cuantizarea.

Un semnal digital este un semnal de date în care fiecare dintre parametrii reprezentativi este descris de o funcție de timp discretă și un set finit de valori posibile.

Un semnal digital discret este mai dificil de transmis distante lungi decât un semnal analogic, deci este pre-modulat pe partea transmițătorului și demodulat pe partea receptorului de informații. Foloseste in sisteme digitale algoritmii de verificare și restaurare a informațiilor digitale pot crește semnificativ fiabilitatea transmiterii informațiilor.

Cometariu. Trebuie reținut că un semnal digital real este analog în natura sa fizică. Datorită zgomotului și modificărilor parametrilor liniei de transmisie, are fluctuații în amplitudine, fază/frecvență (jitter) și polarizare. Dar acest semnal analogic (puls și discret) este înzestrat cu proprietățile unui număr. Ca urmare, devine posibil să se utilizeze metode numerice (prelucrare pe computer) pentru a-l procesa.

Un semnal analogic este o funcție a unui argument continuu (timp). Dacă graficul este întrerupt periodic, așa cum se întâmplă într-o succesiune de impulsuri, de exemplu, vorbim deja despre o anumită discreție a exploziei.

Istoria termenului

Inginerie calculator

Dacă te uiți cu atenție, nu este scris nicăieri unde a apărut definiția - analogic. În Occident, termenul a fost folosit încă din anii patruzeci de profesioniștii în domeniul computerelor. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, primul sisteme informatice, numit digital. Și pentru a ne diferenția, a trebuit să venim cu epitete noi.

In lume aparate electrocasnice conceptul de analog a luat ființă abia la începutul anilor 80, când primul procesoare Intel, iar lumea se juca cu jucării pe ZX-Spectrum, un emulator pentru dispozitivele de astăzi poate fi obținut de pe Internet. Gameplay-ul a necesitat perseverență extraordinară, dexteritate și reacție excelentă. Alături de copii, adulții au adunat și cutii și au bătut extratereștrii inamici. Jocurile moderne sunt cu mult inferioare celor timpurii care au captat mințile jucătorilor de ceva timp.

Inregistrare sunet si telefonie

La începutul anilor 80, a început să apară muzica pop cu procesare electronică. Telegraful muzical a fost prezentat publicului în 1876, dar nu a câștigat recunoaștere. Muzica populară atrage publicul în cel mai larg sens al cuvântului. Telegraful a fost capabil să producă o singură notă și să o transmită la distanță, unde a fost reprodusă de un difuzor special conceput. Și deși Beatles au folosit o orgă electronică pentru a crea Sergeant Pepper, sintetizatorul a intrat în uz la sfârșitul anilor 70. Instrumentul a devenit cu adevărat popular și digital deja la mijlocul anilor 80: amintiți-vă Modern Talking. Anterior, au fost folosite sintetizatoare analogice, începând cu Novachord în 1939.

Deci, cetățeanul obișnuit nu a avut nevoie să facă distincția între tehnologiile analogice și cele digitale până când acestea din urmă s-au stabilit ferm în viața de zi cu zi. Cuvântul analog a fost în domeniul public de la începutul anilor 80. În ceea ce privește originea termenului, se crede în mod tradițional că indicatorul a fost împrumutat de la telefonie și a migrat ulterior către înregistrarea sunetului. Vibrațiile analogice sunt transmise direct la difuzor, iar vocea se aude imediat. Semnalul este similar vorbirii umane și devine un analog electric.

Dacă aplicați un semnal digital difuzorului, se va auzi o cacofonie de nedescris de note de diferite tonuri. Acest „discurs” este familiar pentru oricine a încărcat programe și jocuri de pe bandă magnetică în memoria computerului. Nu arată ca unul uman, pentru că este digital. În ceea ce privește semnalul discret, în cele mai simple sisteme acesta este alimentat direct la difuzor, care servește ca integrator. Succesul sau eșecul unei întreprinderi depinde în întregime de parametrii corect selectați.

În același timp, termenul a apărut și în înregistrarea sunetului, unde muzica și vocea treceau direct de la microfon pe bandă. Înregistrarea magnetică a devenit un analog al artiștilor adevărați. Discurile de vinil sunt ca muzicienii și sunt încă considerate cel mai bun mediu pentru orice compoziție. Deși arată o durată de viață limitată. Acum CD-urile conțin adesea audio digital, decriptat de decodor. Potrivit Wikipedia, noua era a început în 1975 (en.wikipedia.org/wiki/History_of_sound_recording).

Măsurători electrice

Într-un semnal analogic, există o proporționalitate între tensiune sau curent și răspunsul pe dispozitivul de redare. Termenul va fi apoi considerat ca provine din analogii grecești. Ce înseamnă proporțional? Totuși, comparația este similară cu cea de mai sus: semnalul este asemănător cu o voce reprodusă de difuzoare.

În plus, în tehnologie este folosit un alt termen pentru a se referi la semnalele analogice – continuu. Ceea ce corespunde definiției date mai sus.

Informații generale

Energia semnalului

După cum reiese din definiție, un semnal analogic are energie infinită și nu este limitat în timp. Prin urmare, parametrii săi sunt mediați. De exemplu, 220 V prezent în prize se numește valoare efectivă din motivul specificat. Prin urmare, sunt utilizate valori efective (mediate pe un anumit interval). Este deja clar că priza conține un semnal analogic cu o frecvență de 50 Hz.

Când vine vorba de discretitate, se folosesc valori finite. De exemplu, atunci când cumpărați un pistol paralizant, trebuie să vă asigurați că energia de impact nu depășește o anumită valoare măsurată în jouli. În caz contrar, vor apărea probleme cu utilizarea sau inspecția. Deoarece, pornind de la o anumită valoare energetică, pistolul asomator este folosit doar de forțele speciale, cu o limită superioară stabilită. Orice altceva este ilegal în principiu și poate duce la moarte atunci când este folosit.

Energia impulsului se găsește înmulțind curentul și tensiunea cu durata. Și aceasta arată caracterul finit al parametrului pentru semnale discrete. Secvențele digitale se găsesc și în tehnologie. Un semnal digital diferă de un semnal discret prin parametri specificați în mod rigid:

1. Durată.
2. Amplitudine.
3. Prezența a două stări specificate: 0 și 1.
4. Biții de mașină 0 și 1 sunt adăugați în cuvinte care sunt convenite în prealabil și ușor de înțeles pentru participanți (limbaj de asamblare).

Conversie reciprocă a semnalului

O definiție suplimentară a unui semnal analogic este aleatorietatea sa aparentă, absența regulilor vizibile sau asemănarea sa cu anumite procese naturale. De exemplu, o undă sinusoidală poate descrie rotația Pământului în jurul Soarelui. Acesta este un semnal analogic. În teoria circuitelor și a semnalului, o sinusoidă este reprezentată de un vector de amplitudine rotativă. Și faza curentului și a tensiunii este diferită - aceștia sunt doi vectori diferiți, dând naștere proceselor reactive. Ce se observă la inductori și condensatori.

Din definiție rezultă că un semnal analogic este ușor convertit într-unul discret. Orice sursă de alimentare comutată reduce tensiunea de intrare de la priză în pachete. În consecință, este angajat în conversia unui semnal analogic cu o frecvență de 50 Hz în rafale ultrasonice discrete. Variind parametrii de tăiere, sursa de alimentare ajustează valorile de ieșire la cerințele sarcinii electrice.

În interiorul unui receptor de unde radio cu un detector de amplitudine are loc procesul invers. După ce semnalul este rectificat, pe diode se formează impulsuri de diferite amplitudini. Informația este conținută în anvelopa unui astfel de semnal, linia care leagă vârfurile parcelei. Filtrul convertește impulsurile discrete în valori analogice. Principiul se bazează pe integrarea energiei: în perioada prezenței tensiunii, sarcina condensatorului crește, apoi, în intervalul dintre vârfuri, curentul se formează datorită alimentării acumulate anterior de electroni. Unda rezultată este transmisă unui amplificator frecvente joase, mai târziu către difuzoare, unde rezultatul poate fi auzit de alții.

Semnalul digital este codificat diferit. Acolo, amplitudinea pulsului este conținută în cuvântul mașină. Este format din unu și zerouri, este necesară decodarea. Operatiunea se desfasoara dispozitive electronice: adaptor grafic, produse software. Toată lumea a descărcat codecuri K-Lite de pe Internet, acesta este cazul. Șoferul este responsabil pentru decodarea semnalului digital și convertirea acestuia pentru ieșire în difuzoare și afișaj.

Nu este nevoie să vă grăbiți în confuzie atunci când un adaptor este numit accelerator 3-D și invers. Primul convertește doar semnalul furnizat. De exemplu, există întotdeauna un adaptor în spatele intrării digitale DVI. Se ocupă doar de conversia numerelor din unu și zero pentru afișare pe matricea ecranului. Preia informații despre luminozitate și valorile pixelilor RGB. În ceea ce privește acceleratorul 3D, dispozitivul poate (dar nu este necesar) să conțină un adaptor, dar sarcina principală este calculele complexe pentru construirea de imagini tridimensionale. Această tehnică vă permite să eliberați procesorul central și să accelerați funcționarea computerului personal.

Semnalul analog-digital este convertit într-un ADC. Acest lucru se întâmplă în software sau în interiorul cipului. Unele sisteme combină ambele metode. Procedura începe prin a preleva mostre care se încadrează într-o zonă dată. Fiecare, atunci când este transformat, devine un cuvânt de mașină care conține cifra calculată. Apoi citirile sunt ambalate în pachete, făcând posibilă trimiterea lor către alți abonați ai sistemului complex.

Regulile de eșantionare sunt normalizate de teorema lui Kotelnikov, care arată frecvența maximă de eșantionare. Mai des, este interzis să faci o numărătoare inversă, deoarece informațiile se pierd. Pentru a spune simplu, un exces de șase ori al frecvenței de eșantionare peste limita superioară a spectrului de semnal este considerat suficient. O aprovizionare mai mare este considerată un avantaj suplimentar, garantând o bună calitate. Oricine a văzut indicii ale ratei de eșantionare a înregistrărilor audio. De obicei, setarea este peste 44 kHz. Motivul este particularitățile auzului uman: limita superioară a spectrului este de 10 kHz. Prin urmare, o frecvență de eșantionare de 44 kHz este suficientă pentru o transmisie mediocră a sunetului.

Diferența dintre semnalul discret și digital

În cele din urmă, o persoană percepe de obicei informații analogice din lumea exterioară. Dacă ochiul vede o lumină intermitentă, vederea periferică va capta peisajul înconjurător. În consecință, efectul final nu pare a fi discret. Desigur, este posibil să încercați să creați o percepție diferită, dar acest lucru este dificil și se va dovedi a fi complet artificial. Aceasta este baza pentru utilizarea codului Morse, care constă din puncte și liniuțe care sunt ușor de distins de zgomotul de fundal. Bătăi discrete cheie telegrafică greu de confundat cu semnalele naturale, chiar și în prezența unui zgomot puternic.

În mod similar, liniile digitale au fost introduse în tehnologie pentru a elimina interferențele. Orice iubitor de videoclipuri încearcă să obțină o copie codificată a filmului la rezoluție maximă. Informații digitale capabile să fie transmise pe distanțe lungi fără cea mai mică distorsiune. Regulile cunoscute de ambele părți pentru formarea cuvintelor convenite în prealabil devin asistenți. Uneori, informațiile redundante sunt încorporate într-un semnal digital, permițând corectarea sau detectarea erorilor. Acest lucru elimină percepțiile greșite.

Semnale puls

Pentru a fi mai precis, semnalele discrete sunt specificate prin mostre în anumite momente timp. Este clar că o astfel de succesiune nu se formează în realitate datorită faptului că ridicarea și căderea au o lungime finită. Impulsul nu se transmite instantaneu. Prin urmare, spectrul secvenței nu este considerat discret. Aceasta înseamnă că semnalul nu poate fi numit așa. În practică, există două clase:

1. Semnale de impuls analogice - al căror spectru este determinat de transformata Fourier, prin urmare, continuă, cel puțin în anumite zone. Rezultatul actiunii tensiunii sau curentului asupra unui circuit se gaseste prin operatia de convolutie.
2. Semnalele de impulsuri discrete prezintă, de asemenea, un spectru discret; operațiunile cu acestea sunt efectuate prin transformate Fourier discrete. Prin urmare, se folosește și convoluția discretă.

Aceste clarificări sunt importante pentru literații care au citit că semnalele de puls pot fi analogice. Discretele sunt denumite după caracteristicile spectrului. Termenul analog este folosit pentru diferențiere. Epitetul continuu este aplicabil, așa cum sa menționat deja mai sus, și în legătură cu caracteristicile spectrului.

Clarificare: doar spectrul unei secvențe infinite de impulsuri este considerat strict discret. Pentru un pachet, componentele armonice sunt întotdeauna vagi. Un astfel de spectru seamănă cu o secvență de impulsuri modulate în amplitudine.

Diferența dintre comunicațiile analogice și digitale.
Când aveți de-a face cu comunicațiile radio, întâlniți adesea termeni precum "semnal analog"Și "semnal digital". Pentru specialiști nu există un mister în aceste cuvinte, dar pentru oamenii ignoranți diferența dintre „digital” și „analogic” poate fi complet necunoscută. Între timp, există o diferență foarte semnificativă.
Asa de. Comunicarea radio este întotdeauna transmisia de informații (voce, SMS, telesemnalizare) între doi abonați - o sursă de semnal - un transmițător (stație radio, repetitor, stație de bază) și un receptor.
Când vorbim despre un semnal, de obicei ne referim la oscilații electromagnetice care induc EMF și provoacă fluctuații de curent în antena receptorului. Mai departe receptor– transformă vibrațiile recepționate înapoi într-un semnal de frecvență audio și îl trimite la difuzor.
În orice caz, semnalul emițătorului poate fi reprezentat atât în ​​formă digitală, cât și analogică. La urma urmei, de exemplu, sunetul în sine este un semnal analogic. La un post de radio, sunetul primit de microfon este convertit în undele electromagnetice deja menționate. Cu cât frecvența sunetului este mai mare, cu atât este mai mare frecvența de oscilație la ieșire și cu cât difuzorul vorbește mai tare, cu atât este mai mare amplitudinea.
Oscilațiile electromagnetice rezultate, sau undele, sunt propagate în spațiu folosind o antenă de transmisie. Pentru ca undele de aer să nu fie înfundate cu interferențe de joasă frecvență și pentru ca diferite posturi de radio să aibă posibilitatea de a lucra în paralel fără a interfera între ele, vibrațiile rezultate din influența sunetului sunt rezumate, adică „suprapuse” pe alte vibraţii care au o frecvenţă constantă. Ultima frecvență este de obicei numită „purtător”, și pentru a o percepe ne acordăm receptorul radio pentru a „prinde” semnalul analogic al postului de radio.
Procesul invers are loc în receptor: frecvența purtătoare este separată, iar oscilațiile electromagnetice primite de antenă sunt convertite în oscilații sonore, iar informația pe care persoana care transmite mesajul a vrut să o transmită se aude de la difuzor.
În procesul de transfer semnal sonor Pot apărea interferențe terță parte de la postul de radio la receptor, frecvența și amplitudinea se pot schimba, ceea ce, desigur, va afecta sunetele produse de receptorul radio. În cele din urmă, atât emițătorul, cât și receptorul introduc unele erori în timpul conversiei semnalului. Prin urmare, sunetul reprodus de un radio analog are întotdeauna o oarecare distorsiune. Vocea poate fi reprodusă pe deplin, în ciuda modificărilor, dar vor exista șuierat sau chiar șuierături în fundal cauzate de interferențe. Cu cât recepția este mai puțin fiabilă, cu atât mai puternice și mai distincte vor fi aceste efecte de zgomot străin.

În plus, semnalul analogic terestru are un grad foarte slab de protecție împotriva accesului neautorizat. Pentru posturile de radio publice acest lucru, desigur, nu are nicio diferență. Dar atunci când ați folosit primele telefoane mobile, a existat un moment neplăcut asociat cu faptul că aproape orice receptor radio terț putea fi reglat cu ușurință la lungimea de undă dorită pentru a asculta conversația dvs. telefonică.

Pentru a se proteja împotriva acestui lucru, ei folosesc așa-numita „tonare” a semnalului sau, cu alte cuvinte, sistemul CTCSS (Continuous Tone-Coded Squelch System), un sistem de reducere a zgomotului codificat cu un ton continuu sau un „prieten/ sistem de identificare a semnalului foe, conceput pentru a separa utilizatorii care lucrează în același interval de frecvență, în grupuri. Utilizatorii (corespondenții) din același grup se pot auzi reciproc datorită unui cod de identificare. Explicând clar, principiul de funcționare al acestui sistem este următorul. Odată cu informațiile transmise, un semnal suplimentar (sau un alt ton) este trimis și prin aer. Receptorul, pe lângă purtător, recunoaște acest ton cu setările corespunzătoare și primește semnalul. Dacă tonul în radio-receptor nu este configurat, atunci semnalul nu este recepționat. Există un număr destul de mare de standarde de criptare care diferă de la diferiți producători.
Difuzarea analogică are astfel de dezavantaje. Din cauza lor, de exemplu, televiziunea promite să devină complet digitală într-un timp relativ scurt.

Comunicațiile digitale și difuzarea sunt considerate mai sigure de interferențe și de influente externe. Chestia este că atunci când utilizați „digital”, semnalul analogic de la microfonul de la stația de transmisie este criptat într-un cod digital. Nu, desigur, un flux de cifre și numere nu se răspândește în spațiul înconjurător. Pur și simplu, un cod de impulsuri radio este atribuit unui sunet cu o anumită frecvență și volum. Durata și frecvența impulsurilor sunt predeterminate - este aceeași atât pentru emițător, cât și pentru receptor. Prezența unui impuls corespunde unuia, absența - zero. Prin urmare, o astfel de comunicare se numește „digitală”.
Se numește un dispozitiv care convertește un semnal analogic într-un cod digital convertor analog-digital (ADC). Un dispozitiv instalat în receptor care convertește codul într-un semnal analogic corespunzător vocii prietenului tău în difuzor telefon mobil standard GSM, numit convertor digital-analogic (DAC).
În timpul transmisiei semnalului digital, erorile și distorsiunile sunt practic eliminate. Dacă impulsul devine puțin mai puternic, mai lung sau invers, atunci va fi în continuare recunoscut de sistem ca unitate. Și zero va rămâne zero, chiar dacă în locul lui apare un eveniment aleatoriu. semnal slab. Pentru ADC și DAC, nu există alte valori, cum ar fi 0,2 sau 0,9 - doar zero și unu. Prin urmare, interferența nu are aproape niciun efect asupra comunicațiilor digitale și a difuzării.
În plus, „digitalul” este, de asemenea, mai protejat de accesul neautorizat. La urma urmei, pentru ca DAC-ul unui dispozitiv să decripteze un semnal, trebuie să „știe” codul de decriptare. ADC, împreună cu semnalul, poate transmite și adresa digitală a dispozitivului selectat ca receptor. Astfel, chiar dacă semnalul radio este interceptat, acesta nu poate fi recunoscut din cauza absenței a cel puțin unei părți din cod. Acest lucru este valabil mai ales pentru comunicații.
Asa de, diferențe dintre semnalele digitale și analogice:
1) Un semnal analogic poate fi distorsionat de interferență, iar un semnal digital poate fi fie complet blocat de interferențe, fie ajunge fără distorsiuni. Semnalul digital este fie prezent, fie complet absent (fie zero, fie unul).
2) Semnalul analogic este accesibil tuturor dispozitivelor care funcționează pe același principiu ca emițătorul. Semnalul digital este protejat în siguranță de un cod și este dificil de interceptat dacă nu este destinat pentru dvs.

Pe lângă posturile pur analogice și pur digitale, există și posturi de radio care acceptă atât modul analogic, cât și cel digital. Sunt concepute pentru tranziția de la comunicațiile analogice la cele digitale.
Așadar, având la dispoziție o flotă de posturi radio analogice, poți trece treptat la un standard de comunicare digitală.
De exemplu, inițial ați construit un sistem de comunicații la posturile de radio Baikal 30.
Permiteți-mi să vă reamintesc că aceasta este o stație analogică cu 16 canale.

Dar timpul trece, iar stația încetează să ți se potrivească ca utilizator. Da, este de încredere, da puternic, da cu baterie buna până la 2600 mAh. Dar atunci când se extinde flota de posturi de radio cu peste 100 de persoane și mai ales când se lucrează în grupuri, cele 16 canale ale sale încep să fie insuficiente.
Nu trebuie să epuizați imediat și să cumpărați posturi de radio digitale. Majoritatea producătorilor introduc în mod deliberat un model cu un mod de transmisie analogică.
Adică, puteți trece treptat la, de exemplu, Baikal -501 sau Vertex-EVX531 menținând sistem existent conexiunile sunt in stare de functionare.

Avantajele unei astfel de tranziții sunt incontestabile.
Primești o stație de lucru
1) mai lungă (în modul digital este mai puțin consum.)
2) Având cantitate mare funcții (apel de grup, lucrător singur)
3) 32 de canale de memorie.
Adică, inițial creați baze de date cu 2 canale. Pentru posturi noi achiziționate (canale digitale) și o bază de canale de asistență cu posturi existente ( canale analogice). Treptat, pe măsură ce achiziționați echipamente, veți reduce flota de posturi de radio ale celei de-a doua bănci și veți crește flota primei.
În cele din urmă, îți vei atinge obiectivul - să-ți transferi întreaga bază la un standard de comunicare digitală.
O bună adăugare și extindere la orice bază poate fi repetorul digital Yaesu Fusion DR-1

Acesta este un repetor dual-band (144/430MHz) care acceptă comunicații analogice FM, precum și un protocol digital în același timp System Fusion în intervalul de frecvență de 12,5 kHz. Suntem încrezători că introducerea celor mai recente DR-1X va fi zorii noului nostru și impresionant sistem multifuncțional System Fusion.
Una dintre caracteristicile cheie System Fusion este o funcție AMS (Selectare automată a modului), care recunoaște instantaneu dacă un semnal este primit în modul V/D, Comunicatie vocala sau modul de date FR analogic FM sau digital C4FM și comută automat la cel corespunzător. Astfel, datorită transceiverelor noastre digitale FT1DRȘi FTM-400DRSystem Fusion Pentru a menține comunicarea cu posturile de radio FM analogice, nu mai este nevoie să comutați manual modurile de fiecare dată.
Pe repetor DR-1X, AMS poate fi configurat astfel încât semnalul digital C4FM de intrare să fie convertit în FM analogic și retransmis, permițând astfel comunicarea între transceiver-urile digitale și analogice. AMS poate fi, de asemenea, configurat pentru a transmite automat modul de intrare la ieșire, permițând utilizatorilor digitali și analogici să partajeze un singur repetor.
Până acum, repetoarele FM erau folosite doar pentru comunicațiile FM tradiționale, iar repetoarele digitale doar pentru comunicațiile digitale. Cu toate acestea, acum pur și simplu înlocuind repetorul FM analogic convențional cu DR-1X, puteți continua să utilizați comunicațiile FM obișnuite, dar și un repetor pentru comunicații radio digitale mai avansate System Fusion . Alte periferice, cum ar fi duplexorul și amplificatorul etc. îl puteți folosi în continuare ca de obicei.

Mai mult caracteristici detaliate echipamentele pot fi vazute pe site in sectiunea produse

Cu aceste cuvinte, Ioan și-a început Evanghelia, descriind vremuri dincolo de granițele erei noastre. Începem acest articol cu ​​nu mai puțin patos și declarăm serios că în domeniul difuzării „la început a existat un semnal”.

În televiziune, ca în toate electronicele, semnalul este baza. Când vorbim despre asta, ne referim la oscilații electromagnetice care se propagă în aer cu ajutorul unei antene de transmisie și provoacă fluctuații de curent în antena de recepție. Unda de difuzare poate fi prezentată atât în ​​formă continuă, cât și în impulsuri, ceea ce afectează semnificativ rezultatul final - calitatea recepției TV.

Ce s-a întâmplat televiziune analogică? Aceasta este televiziunea, familiară tuturor, care a fost văzută de părinții părinților noștri. Este difuzat într-un mod necriptat, baza sa este un semnal analogic și este recepționat de un televizor analogic obișnuit, cunoscut nouă din copilărie. În prezent, în multe țări este în desfășurare procesul de digitalizare a unui semnal analogic și, prin urmare televiziunea terestră. În unele țări europene acest proces a fost deja finalizat și televiziunea analogică terestră a fost oprită. Există motive pentru aceasta, pe care acest articol sugerează să le înțelegeți.

Diferențele dintre un semnal digital și un semnal analogic

Pentru majoritatea oamenilor, diferența dintre un semnal analog și digital poate fi destul de subtilă. Și totuși, diferența lor este semnificativă și nu constă doar în calitatea transmisiei de televiziune.

Un semnal analogic este datele primite pe care le vedem, le auzim și le percepem ca fiind lumea care ne înconjoară. Această metodă de generare, procesare, transmitere și înregistrare a semnalelor este tradițională și încă foarte răspândită. Datele sunt convertite în unde electromagnetice, reflectând frecvența și intensitatea fenomenelor conform principiului corespondenței complete.

Un semnal digital este un set de coordonate care descriu o undă electromagnetică, care nu este inaccesibilă percepției directe, fără decodare, deoarece este o succesiune de impulsuri electromagnetice. Vorbind despre discretitatea și continuitatea semnalelor, ele înseamnă, respectiv, „preluare de valori dintr-o mulțime finită” și, respectiv, „preluare de valori dintr-o mulțime infinită”.

Un exemplu de discreție ar fi notele școlare, care iau valori din setul 1,2,3,4,5. De fapt, un semnal video digital este adesea creat prin digitizarea unui semnal analogic.

Îndepărtându-ne de teorie, în realitate putem evidenția următoarele diferențe cheie între semnalele analogice și cele digitale:

1. televiziunea analogică este vulnerabilă la interferența care introduce zgomot în ea, în timp ce impulsul digital fie este complet blocat de interferențe și este absent, fie ajunge în forma sa originală.
2. Orice dispozitiv a cărui funcționare se bazează pe același principiu ca și transmisia emițătorului poate primi și citi un semnal analogic. Valul digital este destinat unui „destinatar” specific și, prin urmare, este rezistent la interceptare, deoarece codificat în siguranță.

Calitatea imaginii

Calitatea imaginii TV furnizată de TV analog este determinată în mare măsură de standardul TV. Cadrul care transmite transmisie analogică include 625 de linii cu un raport de aspect de 4x3. Astfel, vechiul kinescop afișează o imagine din liniile de televiziune, în timp ce o imagine digitală este formată din pixeli.

Cu o recepție și interferențe slabe, televizorul va „zăpadă” și va șuiera, fără a oferi spectatorului imagine și sunet. În încercările de a aduce îmbunătățiri acestei situații, la un moment dat, a fost implementată.

Alte optiuni

În ciuda dezvoltării rapide a tehnologiei electronice și a avantajelor semnalului digital față de analog, există încă domenii în care tehnologia analogică este indispensabilă, cum ar fi procesarea audio profesională. Dar, deși înregistrarea originală nu poate fi mai proastă decât cea digitală, după editare și copiere va fi inevitabil zgomotoasă.

Iată un set de operații de bază care pot fi efectuate cu un flux analogic:

• întărire și slăbire;
• modulare, care vizează reducerea susceptibilității sale la interferență și demodulare;
• filtrare și procesare în frecvență;
• înmulțire, însumare și logaritm;
• prelucrarea şi modificarea parametrilor mărimilor sale fizice.

Caracteristicile televiziunii analogice și digitale

Judecata filistină despre prăbușirea televiziunii terestre și trecerea la tehnologiile de difuzare ale viitorului este oarecum nedreaptă, fie și doar pentru că telespectatorii înlocuiesc conceptele: televiziunea terestră și analogică. La urma urmei, televiziunea terestră este de obicei înțeleasă ca orice difuzare de televiziune pe un canal de radio terestru.

Atât „analogic” cât și „digital” sunt tipuri de televiziune terestră. În ciuda faptului că televiziunea analogică diferă de televiziunea digitală, ei principiu general difuzarea este identică - un turn de televiziune difuzează canale și garantează un semnal de înaltă calitate numai pe o rază limitată. În același timp, raza de acoperire digitală este mai mică decât raza fluxului necodat, ceea ce înseamnă că repetoarele trebuie instalate mai aproape unul de celălalt.

Dar opinia că „digitalul” va depăși în cele din urmă „analogic” este adevărată. Telespectatorii din multe țări au devenit deja „martori” ai conversiei unui semnal analogic în unul digital și se bucură din plin de vizionarea programelor TV la calitate HD.

Caracteristici ale televiziunii

Sistemul de televiziune terestră existent utilizează semnale analogice pentru a transmite produse de televiziune. S-au răspândit prin valuri cu nivel inalt vibraţii care ajung la antenele terestre. Pentru a crește aria de acoperire a difuzării, sunt instalate repetoare. Funcția lor este de a concentra și amplifica semnalul, transmițându-l către receptorii de la distanță. Semnalele sunt transmise la o frecvență fixă, astfel încât fiecare canal corespunde frecvenței sale și este atribuit televizorului în ordine numerică.

Avantajele și dezavantajele difuzării de televiziune digitală

Informațiile transmise folosind un cod digital practic nu conțin erori sau distorsiuni. Dispozitivul care digitizează semnalul original se numește convertor analog-digital (ADC).

Pentru a codifica impulsurile, se folosește un sistem de unu și zero. Pentru a citi și a converti codul BCD, un dispozitiv numit convertor digital-analogic (DAC) este încorporat în receptor. Nu există valori de jumătate pentru ADC sau DAC, cum ar fi 1,4 sau 0,8.

Această metodă de criptare și transmitere a datelor ne-a oferit nou format TV care are multe avantaje:

• modificarea puterii sau lungimii pulsului nu afectează recunoașterea acestuia de către decodor;
• acoperire uniformă de difuzare;
• spre deosebire de difuzarea analogică, reflexiile obstacolelor transmisiei convertite se adună și îmbunătățesc recepția;
• frecvențele de difuzare sunt utilizate mai eficient;
• Poate fi primit pe TV analogic.

Diferență televiziune digitală din analog

Cel mai simplu mod de a observa diferența dintre difuzarea analogică și cea digitală este de a prezenta caracteristicile finale ale ambelor tehnologii sub forma unui tabel.

Sensibilitatea antenei TV

Nu există o rețetă universală pentru alegerea antenei ideale, dar există cerințe obligatorii care trebuie îndeplinite pentru ca aceasta să primească semnale analogice și digitale. Pe măsură ce distanța față de obiectul difuzat crește, aceste cerințe cresc. În special, la sensibilitatea receptorului - capacitatea sa de a capta semnale de televiziune de intensitate slabă. Adesea ele sunt cauza unei imagini neclare. Această problemă poate fi rezolvată cu ajutorul lui, care crește semnificativ sensibilitatea antenei și elimină întrebarea: cum să o conectați la televiziune digitală? Același televizor și aceeași antenă, doar un tuner digital over-the-air va apărea lângă televizor.

Ce este un model de radiație al antenei

Pe lângă sensibilitatea antenei, există un parametru care determină măsura în care este capabilă să concentreze energia. Se numește câștig direcțional sau directivitate și este raportul dintre densitatea radiației într-o direcție dată și densitatea medie a radiației.
O interpretare grafică a acestei caracteristici este modelul de radiație al antenei. În esență, este o figură tridimensională, dar pentru ușurință în lucru este exprimată în două planuri situate perpendicular unul pe celălalt. Având la îndemână o astfel de diagramă plată și comparând-o cu o hartă a zonei, puteți planifica zona de recepție a antenei pentru un semnal video analogic. Tot din acest grafic puteți extrage o serie de caracteristici practice utile ale antenei TV, precum intensitatea radiațiilor laterale și inverse și coeficientul de protecție.

Care semnal este mai bun

Trebuie recunoscut faptul că, în ciuda multor îmbunătățiri implementate în domeniul reprezentării analogice a informațiilor, această metodă de difuzare și-a păstrat deficiențele. Acestea includ distorsiunea în timpul transmisiei și zgomotul în timpul redării.

De asemenea, nevoia de a converti un semnal analogic într-unul digital este cauzată de neadecvarea metodei de înregistrare existente pentru stocarea informațiilor în memoria semiconductoare.

Din păcate, televizorul existent practic nu are avantaje evidente față de digital, excluzând posibilitatea de a primi un semnal cu o antenă TV obișnuită și de a-l partaja între televizoare.

Semnalele sunt coduri de informații pe care oamenii le folosesc pentru a le transmite mesaje Sistem informatic. Semnalul poate fi dat, dar nu este necesar să îl primiți. În timp ce un mesaj poate fi considerat doar un semnal (sau un set de semnale) care a fost primit și decodat de către destinatar (semnal analog și digital).

Una dintre primele metode de transmitere a informațiilor fără participarea oamenilor sau a altor ființe vii au fost incendiile de semnal. Când a apărut pericolul, focurile erau aprinse secvenţial de la un stâlp la altul. În continuare, vom lua în considerare metoda de transmitere a informațiilor folosind semnale electromagnetice și ne vom opri în detaliu asupra subiectului semnal analogic și digital.

Orice semnal poate fi reprezentat ca o funcție care descrie modificări ale caracteristicilor sale. Această reprezentare este convenabilă pentru studierea dispozitivelor și sistemelor de inginerie radio. Pe lângă semnal în inginerie radio, există și zgomot, care este alternativa lui. Niciun zgomot Informatii utileși distorsionează semnalul interacționând cu acesta.

Conceptul în sine face posibilă abstracția de la cantități fizice specifice atunci când se iau în considerare fenomene legate de codificarea și decodificarea informațiilor. Modelul matematic al semnalului în cercetare permite să se bazeze pe parametrii funcției de timp.

Tipuri de semnal

Semnalele bazate pe mediul fizic al purtătorului de informații sunt împărțite în electrice, optice, acustice și electromagnetice.

Conform metodei de setare, semnalul poate fi regulat sau neregulat. Un semnal obișnuit este reprezentat ca o funcție deterministă a timpului. Un semnal neregulat în inginerie radio este reprezentat de o funcție haotică a timpului și este analizat printr-o abordare probabilistică.

Semnalele, în funcție de funcția care le descrie parametrii, pot fi analogice sau discrete. Un semnal discret care a fost cuantificat se numește semnal digital.

Procesare a semnalului

Semnalele analogice și digitale sunt procesate și direcționate pentru a transmite și primi informații codificate în semnal. Odată extrasă informația, aceasta poate fi folosită în diverse scopuri. În cazuri speciale, informațiile sunt formatate.

Semnalele analogice sunt amplificate, filtrate, modulate și demodulate. De asemenea, datele digitale pot fi supuse compresiei, detectării etc.

Semnal analog

Simțurile noastre percep toate informațiile care le intră sub formă analogică. De exemplu, dacă vedem o mașină care trece, îi vedem mișcarea continuu. Dacă creierul nostru ar putea primi informații despre poziția sa o dată la 10 secunde, oamenii ar fi alergați în mod constant. Dar putem estima distanța mult mai rapid și această distanță este clar definită în fiecare moment de timp.

Absolut același lucru se întâmplă cu alte informații, putem evalua volumul în orice moment, simțim presiunea pe care o exercită degetele noastre asupra obiectelor etc. Cu alte cuvinte, aproape toate informațiile care pot apărea în natură sunt analogice. Cel mai simplu mod de a transmite astfel de informații este prin semnale analogice, care sunt continue și definite în orice moment.

Pentru a înțelege cum arată un semnal electric analog, vă puteți imagina un grafic care arată amplitudinea pe axa verticală și timpul pe axa orizontală. Dacă, de exemplu, măsurăm modificarea temperaturii, atunci pe grafic va apărea o linie continuă, afișând valoarea acesteia în fiecare moment de timp. Pentru a transmite un astfel de semnal folosind curent electric, trebuie să comparăm valoarea temperaturii cu valoarea tensiunii. Deci, de exemplu, 35,342 grade Celsius pot fi codificate ca o tensiune de 3,5342 V.

Semnalele analogice erau utilizate în toate tipurile de comunicații. Pentru a evita interferența, un astfel de semnal trebuie amplificat. Cu cât este mai mare nivelul de zgomot, adică interferența, cu atât semnalul trebuie amplificat mai mult, astfel încât să poată fi recepționat fără distorsiuni. Această metodă de procesare a semnalului cheltuiește multă energie generând căldură. în care semnal amplificat poate provoca interferențe cu alte canale de comunicare.

În zilele noastre, semnalele analogice sunt încă folosite în televiziune și radio, pentru a converti semnalul de intrare în microfoane. Dar, în general, acest tip de semnal este înlocuit sau înlocuit cu semnale digitale peste tot.

Semnal digital

Un semnal digital este reprezentat printr-o succesiune de valori digitale. Semnalele cele mai frecvent utilizate astăzi sunt semnalele digitale binare, deoarece sunt folosite în electronica binară și sunt mai ușor de codat.

Spre deosebire de tipul de semnal anterior, un semnal digital are două valori „1” și „0”. Dacă ne amintim exemplul nostru cu măsurarea temperaturii, atunci semnalul va fi generat diferit. Dacă tensiunea furnizată de semnalul analogic corespunde valorii temperaturii măsurate, atunci un anumit număr de impulsuri de tensiune va fi furnizat în semnalul digital pentru fiecare valoare de temperatură. Impulsul de tensiune în sine va fi egal cu „1”, iar absența tensiunii va fi „0”. Echipamentul receptor va decoda impulsurile și va restaura datele originale.

După ce ne-am imaginat cum va arăta un semnal digital pe un grafic, vom vedea că trecerea de la zero la maxim este bruscă. Această caracteristică permite echipamentului receptor să „vadă” semnalul mai clar. Dacă apare vreo interferență, este mai ușor pentru receptor să decodeze semnalul decât în ​​cazul transmisiei analogice.

Cu toate acestea, este imposibil să restabiliți un semnal digital cu un nivel de zgomot foarte ridicat, în timp ce este încă posibil să „extrageți” informații dintr-un tip analog cu distorsiuni mari. Acest lucru se datorează efectului de stâncă. Esența efectului este că semnalele digitale pot fi transmise pe anumite distanțe și apoi pur și simplu se opresc. Acest efect apare peste tot și se rezolvă prin simpla regenerare a semnalului. Acolo unde semnalul se întrerupe, trebuie să introduceți un repetor sau să reduceți lungimea liniei de comunicație. Repeatorul nu amplifică semnalul, ci îi recunoaște forma originală și îl emite copie exactăși poate fi folosit după dorință în circuit. Astfel de metode de repetiție a semnalului sunt utilizate în mod activ în tehnologiile de rețea.

Printre altele, semnalele analogice și digitale diferă și prin capacitatea de a codifica și cripta informațiile. Acesta este unul dintre motivele tranziției comunicatii mobile la „cifra”.

Semnal analog și digital și conversie digital-analogic

Mai sunt puține de spus despre modul în care sunt transmise informațiile analogice canale digitale comunicatii. Să folosim din nou exemple. După cum am menționat deja, sunetul este un semnal analogic.

Ce se întâmplă în telefoane mobile care transmit informații prin canale digitale

Sunetul care intră în microfon suferă o conversie analog-digitală (ADC). Acest proces constă din 3 pași. Valorile semnalelor individuale sunt luate la intervale egale de timp, proces numit eșantionare. Conform teoremei lui Kotelnikov despre lățime de bandă canale, frecvența de preluare a acestor valori ar trebui să fie de două ori mai mare decât cea mai mare frecventa inalta semnal. Adică, dacă canalul nostru are o limită de frecvență de 4 kHz, atunci frecvența de eșantionare va fi de 8 kHz. Apoi, toate valorile semnalului selectat sunt rotunjite sau, cu alte cuvinte, cuantizate. Cu cât sunt create mai multe niveluri, cu atât este mai mare acuratețea semnalului reconstruit la receptor. Toate valorile sunt apoi convertite în cod binar, care este transmis către stație de bază iar apoi ajunge la un alt abonat, care este receptorul. O procedură de conversie digital-analog (DAC) are loc în telefonul receptorului. Aceasta este o procedură inversă, al cărei scop este obținerea unui semnal la ieșire cât mai identic cu cel inițial. În continuare, semnalul analogic iese sub formă de sunet din difuzorul telefonului.