为什么模拟信号只能通过空气(无线信道)?

电器工程 射频 模拟 天线 收音机
2022-01-15 16:05:25

我在一本书中读到以下内容:

“当传输的信号使用电磁波通过空气时,它必须采取连续(模拟)波形的形式。”

为什么会这样?为什么信号不能采用数字波形的形式?

4个回答

添加到汤姆的答案:

措辞不是很清楚,但这意味着数字信号实际上并不存在于现实中。所有信号都是模拟的。

当我们确定高于某个阈值的电压为“1”,低于某个阈值的电压为“0”,两者之间的空间为“未定义”,那么我们将模拟信号解释为数字值。然而,这只是一个非常方便的近似值,大大简化了设计人员的工作。

数字是抽象的信息。这是我们选择赋予物理值的意义。这就是为什么您不能以无线电波的形式通过空中发送数字信号的原因。它必须首先转换为抽象之外的东西,例如代表要传输的信息的模拟信号。

真实信号由物理模拟值组成:电压、光、电流、场、声压等等。

对于您的无线电应用程序,您可以将您的数字位编码为载波的频率、相位或任何其他编码,其中有很多。现在,你有一个模拟信号来携带你的信息,你可以传输它,然后接收它并恢复你的比特。

重要的一点是,如果您使用电磁波,则需要连续波形。这并不是说你不能有代表数字数据的信号,只是信号本身必须是连续的。

考虑一个方波,甚至是一系列二进制电压(1 0 1 1 0 等)。如果您对此类信号进行 FFT,您会发现它具有无限带宽上的频谱内容。换句话说,要产生完美的阶跃变化,您需要一个具有无限带宽的通道。

没有无限带宽的通道。在无线发送基于电磁波的信号的情况下,我们对带宽有很大的限制,这会阻止发送非连续波形(即具有阶跃变化的波形)。

然而,仅仅因为你不能发送一个不连续的信号,并不意味着你不能发送一个代表一个信号。所有的数字调制方案都是这样做的。OOK 是最基本的例子——零表示无信号,一表示简单的音调。

数字信号是人类用来通过省略我们不感兴趣的信息来描述和理解事物的抽象。

例如,考虑以下情况:1001010101000101010

那是数字信号还是模拟信号?如果您只关心 1 和 0 的模式,那么它就是数字信号。但是您看到的实际物理事物完全是模拟的,因为每个数字的物理位置略有不同,亮度级别也略有不同,等等。

量子力学中可能有例外,但这与这里无关。

考虑一个电磁通道,例如,您可以发送和接收 -5 V 和 +5 V 范围内的电压(电线、具有不同调制方式的无线电等)。如果您对该范围内的所有电压电平给出不同的相关性(例如扬声器)然后您处于模拟状态。如果您选择两个电压间隔,例如 (-4, -2) 和 (2, 4),并且您只关心电压是否落在其中一个范围内 - 一个可能意味着“0”,另一个可能意味着“ 1”,否则这将毫无意义——那么你就处于数字体制中。