Καθημερινά οι άνθρωποι έρχονται αντιμέτωποι με τη χρήση ηλεκτρονικών συσκευών. Χωρίς αυτούς, η σύγχρονη ζωή είναι αδύνατη. Εξάλλου, μιλάμε για τηλεόραση, ραδιόφωνο, υπολογιστή, τηλέφωνο, πολυκουζίνα και άλλα. Προηγουμένως, πριν από μερικά χρόνια, κανείς δεν σκεφτόταν τι σήμα χρησιμοποιείται σε κάθε λειτουργική συσκευή. Τώρα οι λέξεις "αναλογικό", "ψηφιακό", "διακριτό" έχουν ακουστεί εδώ και καιρό. Μερικά από τα σήματα που αναφέρονται παραπάνω είναι υψηλής ποιότητας και αξιόπιστα.
Η ψηφιακή μετάδοση τέθηκε σε χρήση πολύ αργότερα από την αναλογική μετάδοση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ένα τέτοιο σήμα είναι πολύ πιο εύκολο να διατηρηθεί και η τεχνολογία εκείνη την εποχή δεν ήταν τόσο προηγμένη.
Κάθε άτομο αντιμετωπίζει την έννοια της «διακριτικότητας» όλη την ώρα. Εάν μεταφράσετε αυτή τη λέξη από τα λατινικά, τότε θα σημαίνει "ασυνέχεια". Προχωρώντας βαθιά στην επιστήμη, μπορούμε να πούμε ότι ένα διακριτό σήμα είναι μια μέθοδος μετάδοσης πληροφοριών, η οποία συνεπάγεται μια αλλαγή στο χρόνο του φέροντος μέσου. Το τελευταίο παίρνει οποιαδήποτε αξία από όλα τα δυνατά. Τώρα η διακριτικότητα ξεθωριάζει στο παρασκήνιο, αφού πάρθηκε η απόφαση για παραγωγή συστημάτων σε τσιπ. Είναι αναπόσπαστα και όλα τα συστατικά αλληλεπιδρούν στενά μεταξύ τους.φίλος. Στη διακριτικότητα, όλα είναι ακριβώς το αντίθετο - κάθε λεπτομέρεια ολοκληρώνεται και συνδέεται με άλλες μέσω ειδικών γραμμών επικοινωνίας.
Σήμα
Ένα σήμα είναι ένας ειδικός κωδικός που μεταδίδεται στο διάστημα από ένα ή περισσότερα συστήματα. Αυτή η διατύπωση είναι γενική.
Στον τομέα της πληροφόρησης και της επικοινωνίας, ένα σήμα είναι ένας ειδικός φορέας οποιωνδήποτε δεδομένων που χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση μηνυμάτων. Μπορεί να δημιουργηθεί αλλά δεν γίνεται αποδεκτό, η τελευταία προϋπόθεση είναι προαιρετική. Εάν το σήμα είναι μήνυμα, τότε το "πιάσιμο" του θεωρείται απαραίτητο.
Ο περιγραφόμενος κωδικός μεταφοράς δεδομένων δίνεται από μια μαθηματική συνάρτηση. Χαρακτηρίζει όλες τις πιθανές αλλαγές παραμέτρων. Στη θεωρία της ραδιομηχανικής, αυτό το μοντέλο θεωρείται βασικό. Σε αυτό, ο θόρυβος ονομαζόταν το ανάλογο του σήματος. Είναι μια συνάρτηση του χρόνου που αλληλεπιδρά ελεύθερα με τον μεταδιδόμενο κώδικα και τον παραμορφώνει.
Το άρθρο περιγράφει τους τύπους σημάτων: διακριτό, αναλογικό και ψηφιακό. Η κύρια θεωρία για το θέμα που περιγράφεται δίνεται επίσης εν συντομία.
Τύποι σημάτων
Υπάρχουν διάφοροι τύποι ταξινόμησης σημάτων. Σκεφτείτε ποιοι είναι οι τύποι.
- Σύμφωνα με το φυσικό μέσο του φορέα δεδομένων, διαχωρίζονται ένα ηλεκτρικό σήμα, το οπτικό, το ακουστικό και το ηλεκτρομαγνητικό. Υπάρχουν πολλά άλλα είδη, αλλά είναι ελάχιστα γνωστά.
- Σύμφωνα με τη μέθοδο ρύθμισης, τα σήματα χωρίζονται σε κανονικά και ακανόνιστα. Οι πρώτες είναι ντετερμινιστικές μέθοδοι μεταφοράς δεδομένων που καθορίζονται από μια αναλυτική συνάρτηση. Οι τυχαίες διατυπώνονται λόγω της θεωρίας των πιθανοτήτων και παίρνουν επίσης οποιεσδήποτε τιμές σε διαφορετικά χρονικά διαστήματα.
- Ανάλογα με τις λειτουργίες που περιγράφουν όλες τις παραμέτρους του σήματος, οι μέθοδοι μετάδοσης δεδομένων μπορεί να είναι αναλογικές, διακριτές, ψηφιακές (μια μέθοδος που είναι κβαντισμένη σε επίπεδο). Χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία πολλών ηλεκτρικών συσκευών.
Τώρα ο αναγνώστης γνωρίζει όλα τα είδη σηματοδότησης. Δεν θα είναι δύσκολο για κανέναν να τα καταλάβει, το κύριο πράγμα είναι να σκεφτεί λίγο και να θυμηθεί το μάθημα της σχολικής φυσικής.
Γιατί γίνεται η επεξεργασία του σήματος;
Το σήμα υποβάλλεται σε επεξεργασία για τη μετάδοση και λήψη των πληροφοριών που είναι κρυπτογραφημένες σε αυτό. Μόλις εξαχθεί, μπορεί να χρησιμοποιηθεί με διάφορους τρόπους. Σε ορισμένες περιπτώσεις, θα διαμορφωθεί εκ νέου.
Υπάρχει ένας άλλος λόγος για την επεξεργασία όλων των σημάτων. Συνίσταται σε μια ελαφρά συμπίεση συχνοτήτων (για να μην καταστρέφονται οι πληροφορίες). Μετά από αυτό, μορφοποιείται και μεταδίδεται με αργές ταχύτητες.
Ειδικές μέθοδοι χρησιμοποιούνται σε αναλογικά και ψηφιακά σήματα. Συγκεκριμένα, φιλτράρισμα, συνέλιξη, συσχέτιση. Χρειάζονται για την επαναφορά του σήματος εάν είναι κατεστραμμένο ή έχει θόρυβο.
Δημιουργία και σχηματισμός
Συχνά, απαιτούνται συχνά μετατροπείς αναλογικού σε ψηφιακό (ADC) και ψηφιακού σε αναλογικό (DAC) για τη δημιουργία σημάτων. Τις περισσότερες φορές, και τα δύο χρησιμοποιούνται μόνο σε μια κατάσταση με τη χρήση τεχνολογιών DSP. Σε άλλες περιπτώσεις, μόνο η χρήση DAC θα κάνει.
Κατά τη δημιουργίαΟι φυσικοί αναλογικοί κωδικοί με την περαιτέρω χρήση ψηφιακών μεθόδων βασίζονται στις λαμβανόμενες πληροφορίες, οι οποίες μεταδίδονται από ειδικές συσκευές.
Δυναμικό εύρος
Το εύρος του σήματος υπολογίζεται από τη διαφορά μεταξύ του υψηλότερου και του χαμηλότερου επιπέδου έντασης, που εκφράζεται σε ντεσιμπέλ. Εξαρτάται πλήρως από το έργο και τα χαρακτηριστικά της παράστασης. Μιλάμε τόσο για μουσικά κομμάτια όσο και για συνηθισμένους διαλόγους μεταξύ ανθρώπων. Αν πάρουμε, για παράδειγμα, έναν εκφωνητή που διαβάζει τις ειδήσεις, τότε το δυναμικό του εύρος κυμαίνεται γύρω στα 25-30 dB. Και ενώ διαβάζετε ένα έργο, μπορεί να αυξηθεί έως και 50 dB.
Αναλογικό σήμα
Το αναλογικό σήμα είναι ένας χρονικά συνεχής τρόπος μετάδοσης δεδομένων. Το μειονέκτημά του είναι η παρουσία θορύβου, που μερικές φορές οδηγεί σε πλήρη απώλεια πληροφοριών. Πολύ συχνά υπάρχουν τέτοιες καταστάσεις που είναι αδύνατο να προσδιοριστεί πού βρίσκονται τα σημαντικά δεδομένα στον κώδικα και πού οι συνήθεις παραμορφώσεις.
Ακριβώς αυτός είναι ο λόγος που η επεξεργασία ψηφιακών σημάτων έχει γίνει πολύ δημοφιλής και σταδιακά αντικαθιστά την αναλογική.
Ψηφιακό σήμα
Το ψηφιακό σήμα είναι μια ειδική ροή δεδομένων, περιγράφεται από διακριτές συναρτήσεις. Το πλάτος του μπορεί να πάρει μια ορισμένη τιμή από αυτές που έχουν ήδη δοθεί. Ενώ το αναλογικό σήμα μπορεί να λαμβάνει τεράστια ποσότητα θορύβου, το ψηφιακό φιλτράρει το μεγαλύτερο μέρος του λαμβανόμενου θορύβου.
Εκτός αυτού, αυτός ο τύπος μετάδοσης δεδομένων μεταφέρει πληροφορίες χωρίς περιττές σημασιολογικέςφορτία. Μπορούν να σταλούν αρκετοί κωδικοί ταυτόχρονα μέσω ενός φυσικού καναλιού.
Τύποι ψηφιακού σήματος δεν υπάρχουν, καθώς ξεχωρίζει ως ξεχωριστή και ανεξάρτητη μέθοδος μετάδοσης δεδομένων. Είναι ένα δυαδικό ρεύμα. Σήμερα, ένα τέτοιο σήμα θεωρείται το πιο δημοφιλές. Αυτό οφείλεται στην ευκολία χρήσης.
Εφαρμογή ψηφιακού σήματος
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός ψηφιακού ηλεκτρικού σήματος και άλλων; Το γεγονός ότι είναι σε θέση να πραγματοποιήσει πλήρη αναγέννηση στον επαναλήπτη. Όταν ένα σήμα με την παραμικρή παρεμβολή εισέρχεται στον εξοπλισμό επικοινωνίας, αλλάζει αμέσως τη μορφή του σε ψηφιακό. Αυτό επιτρέπει, για παράδειγμα, σε έναν πύργο τηλεόρασης να σχηματίσει ξανά σήμα, αλλά χωρίς το εφέ θορύβου.
Σε περίπτωση που ο κωδικός φτάσει ήδη με μεγάλες παραμορφώσεις, τότε, δυστυχώς, δεν μπορεί να αποκατασταθεί. Εάν πάρουμε τις αναλογικές επικοινωνίες σε σύγκριση, τότε σε παρόμοια κατάσταση, ο επαναλήπτης μπορεί να εξαγάγει μέρος των δεδομένων, ξοδεύοντας πολλή ενέργεια.
Όταν συζητάμε για επικοινωνία κινητής τηλεφωνίας διαφορετικών μορφών, με έντονη παραμόρφωση σε ψηφιακή γραμμή, είναι σχεδόν αδύνατο να μιλήσουμε, καθώς δεν ακούγονται λέξεις ή ολόκληρες φράσεις. Η αναλογική σύνδεση είναι πιο αποτελεσματική σε αυτήν την περίπτωση, επειδή μπορείτε να συνεχίσετε να διεξάγετε διάλογο.
Ακριβώς λόγω τέτοιων προβλημάτων οι επαναλήπτες σχηματίζουν ένα ψηφιακό σήμα πολύ συχνά για να μειώσουν το κενό στη γραμμή επικοινωνίας.
Διακριτό σήμα
Τώρα κάθε άτομο χρησιμοποιεί ένα κινητό τηλέφωνο ή κάποιο είδος "dialer" στο δικό τουυπολογιστή. Μία από τις εργασίες των συσκευών ή του λογισμικού είναι η μετάδοση ενός σήματος, σε αυτήν την περίπτωση μιας ροής φωνής. Για τη μεταφορά ενός συνεχούς κύματος, απαιτείται ένα κανάλι που θα έχει υψηλότερο επίπεδο εύρους ζώνης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ελήφθη η απόφαση να χρησιμοποιηθεί ένα διακριτό σήμα. Δεν δημιουργεί το ίδιο το κύμα, αλλά την ψηφιακή του μορφή. Γιατί; Επειδή η μετάδοση προέρχεται από τεχνολογία (για παράδειγμα, τηλέφωνο ή υπολογιστής). Ποια είναι τα πλεονεκτήματα αυτού του τύπου μεταφοράς πληροφοριών; Μειώνει τη συνολική ποσότητα των μεταδιδόμενων δεδομένων και επίσης οργανώνει πιο εύκολα τη μαζική αποστολή.
Η έννοια της "διακριτοποίησης" χρησιμοποιείται από καιρό με συνέπεια στην τεχνολογία των υπολογιστών. Χάρη σε ένα τέτοιο σήμα, δεν μεταδίδονται συνεχείς πληροφορίες, οι οποίες κωδικοποιούνται πλήρως με ειδικά σύμβολα και γράμματα, αλλά δεδομένα που συλλέγονται σε ειδικά μπλοκ. Είναι ξεχωριστά και πλήρη σωματίδια. Αυτή η μέθοδος κωδικοποίησης έχει περάσει από καιρό στο παρασκήνιο, αλλά δεν έχει εξαφανιστεί εντελώς. Με αυτό, μπορείτε εύκολα να μεταφέρετε μικρά κομμάτια πληροφοριών.
Σύγκριση ψηφιακών και αναλογικών σημάτων
Όταν αγοράζει εξοπλισμό, σχεδόν κανείς δεν σκέφτεται ποιοι τύποι σημάτων χρησιμοποιούνται σε αυτήν ή εκείνη τη συσκευή και ακόμη περισσότερο το περιβάλλον και τη φύση τους. Αλλά μερικές φορές πρέπει ακόμα να ασχοληθείς με έννοιες.
Είναι από καιρό σαφές ότι οι αναλογικές τεχνολογίες χάνουν τη ζήτηση, επειδή η χρήση τους είναι παράλογη. Αντίθετα, έρχεται η ψηφιακή επικοινωνία. Πρέπει να καταλάβετε τι διακυβεύεται και τι αρνείται η ανθρωπότητα.
Με λίγα λόγια,Το αναλογικό σήμα είναι ένας τρόπος μετάδοσης πληροφοριών, ο οποίος συνεπάγεται την περιγραφή των δεδομένων με συνεχείς συναρτήσεις του χρόνου. Στην πραγματικότητα, μιλώντας συγκεκριμένα, το πλάτος των ταλαντώσεων μπορεί να είναι ίσο με οποιαδήποτε τιμή που βρίσκεται εντός ορισμένων ορίων.
Η ψηφιακή επεξεργασία σήματος περιγράφεται από συναρτήσεις διακριτού χρόνου. Με άλλα λόγια, το πλάτος ταλάντωσης αυτής της μεθόδου είναι ίσο με αυστηρά καθορισμένες τιμές.
Περνώντας από τη θεωρία στην πράξη, πρέπει να πούμε ότι το αναλογικό σήμα χαρακτηρίζεται από παρεμβολές. Με την ψηφιακή δεν υπάρχουν τέτοια προβλήματα, γιατί τα «λειαίνει» με επιτυχία. Λόγω των νέων τεχνολογιών, αυτή η μέθοδος μετάδοσης δεδομένων είναι ικανή να επαναφέρει όλες τις αρχικές πληροφορίες από μόνη της χωρίς την παρέμβαση επιστήμονα.
Μιλώντας για την τηλεόραση, μπορούμε ήδη να πούμε με σιγουριά: η αναλογική μετάδοση έχει ξεπεράσει από καιρό τη χρησιμότητά της. Οι περισσότεροι καταναλωτές κινούνται προς ένα ψηφιακό σήμα. Το μειονέκτημα του τελευταίου είναι ότι εάν οποιαδήποτε συσκευή είναι ικανή να λαμβάνει αναλογική μετάδοση, τότε μια πιο σύγχρονη μέθοδος είναι μόνο μια ειδική τεχνική. Αν και η ζήτηση για την απαρχαιωμένη μέθοδο έχει μειωθεί εδώ και πολύ καιρό, ωστόσο αυτού του είδους τα σήματα εξακολουθούν να μην μπορούν να εξαφανιστούν εντελώς από την καθημερινή ζωή.
