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模拟和数字通信系统简介
模拟和数字通信系统简介
电子信号是将信息从一个系统传送到另一个系统的通道。例如，从您的手机通过 USB 电缆连接到您的笔记本电脑。信号可以通过两种方式在设备之间传输——模拟或数字。让我们从定义这些术语开始。
模拟系统
类比是代表另一个的东西；表示某些或其他输入的输出。
想想一个带指针的时钟。指针由某种机制驱动，显示时间的流逝——或时间流逝的模拟。动圈式电压表指向表盘上的数字，代表所施加电压的模拟值。雨量计中的水量模拟了当天的降雨量。
因此，在通信系统中，我们可以说模拟信号代表了某种信息，这些信息通常是通过交流波形施加在系统上的。
例如，麦克风在电缆上产生模拟歌手声音的电压并将其传送到放大器。模拟信号在电平上无限变化，因此具有很高的精度。AM 和 FM 无线电信号是模拟通信系统的一个例子。在通信系统中使用时，这些变化的电压可能被视为交流载波的频率、相位或幅度的变化或调制。
数字系统
另一方面，数字系统是以二进制格式传输或显示原始源的表示形式的系统。只使用 1 和 0，没有中间值。
回到时钟示例，在数字时钟中，有一个晶体方波振荡器以每秒 32768 次的速度运行。如果我们使用数字分频器除以 2 15 次，我们得到 1Hz 或一秒的滴答声。此刻度按 60 的倍数计算，以提供分钟和小时。然后将这些单元多路复用到 LED 或 LCD 显示器上，为我们提供传统的数字时钟。
但是，像这样的数字信息如何通过电线或空中传输呢？
二进制字由一个接一个发送的 1 和 0 序列组成。字长通常为 8 位，但也可以更大。一组位可以称为一个字节，半个字节称为半字节。将添加一些附加位以启用错误检查，例如奇偶校验。例如，在网络和互联网中，这些词可以分组为具有目的地地址的数据包。
如果距离较短，则表示该数据的二进制字一次一位，一个接一个地送入线路。我们可能会说，如果首先发送代表数据中最不重要部分的位，那么这是 LSB 或最低有效位在前。反过来做，您将首先获得 MSB 或最重要的位。
调制和调制解调器
如果电线很长或需要连接到电话线上怎么办？还是需要无线传输？
由于导线的电容和电感，馈入导线的数字开/关位转换很快就会退化并丢失。所以答案是使用调制解调器，它的名字来自调制器-解调器。调制解调器（如果是 FSK 或频移键控）有两种稳定的频率状态。
假设它稳定在 1000Hz，输入为 0，1 出现。它在 1 的持续时间内将频率移至 1500Hz。在电线或无线电链路的另一端，解调器响应变化的频率并输出 1 和 0。但是调制方式有很多种；FSK，问。PSK 等
您可能会争辩说，线路上的信息现在是模拟信号。但是因为它没有幅度信息，所以很容易被放大并去除任何幅度类型的噪声。
二进制字节的大小取决于所需的精度类型。由于只有两种状态——开或关——我们可以说对于一个 8 位的字（或字节），有 28 或 256 种可能的状态。表示为准确度，这将是 1/256 * 100 或 0.4%，非常适合大多数需求。但是将其加倍到 16 位，我们将有 65536 种可能性或准确度为 1/65536 * 100 或 0.0015%。
A 到 D 转换
D 到 A 的转换
模拟与数字的优缺点
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模拟 |
数字 |
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受降级和噪音影响 |
对噪音相当免疫 |
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易于加工 |
更加困难 |
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最适合音频和视频 |
可用于任一 |
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同时通道数量有限 |
可以有大量的同步通道 |
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高出错概率 |
错误概率低 |
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加密和安全难 |
加密和安全很容易 |
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用于多通道的频分复用 |
用于多通道的时分复用 |
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同步很困难 |
同步更容易 |
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用正弦波表示 |
用方波表示 |
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低带宽 |
高带宽 |
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具有更高的密度，可以表示更准确的定义，仅受本底噪声限制几乎无限 |
信息密度完全取决于字节大小 |
如今，看到纯模拟或数字系统已不常见。这两种技术不可避免地结合在一起，每个系统都有自己的位置。