Digitaalinen ja analoginen signaali: mitkä ovat samankaltaisuudet ja erot, edut ja haitat?

Kun käsittelet televisio- ja radiolähetyksiä sekä nykyaikaisia ​​viestintämuotoja, törmäät usein sellaisiin termeihin kuin "Analoginen signaali" ja "Digitaalinen signaali". Asiantuntijoille näissä sanoissa ei ole salaisuutta, mutta ihmisille, jotka tietämättömät ovat ”numeron” ja “analogisen” erot, voi olla täysin tuntematon. Ja silti siinä on erittäin merkittävä ero.

Kun puhumme signaalista, tarkoitamme yleensä sähkömagneettisia värähtelyjä, jotka indusoivat EMF: n ja aiheuttavat virranvaihtelut vastaanottimen antennissa. Näiden värähtelyjen perusteella vastaanottava laite - televisio, radio, radiopuhelin tai matkapuhelin - muodostaa ”idean” siitä, mikä kuva näytetään (jos videosignaalia on) ja mitä ääniä tämän videosignaalin tulisi seurata.

Joka tapauksessa radioaseman tai matkaviestinnän torni voi näkyä sekä digitaalisessa että analogisessa muodossa. Loppujen lopuksi esimerkiksi ääni itsessään on analoginen signaali. Radioasemalla mikrofonin havaitsema ääni muunnetaan jo mainituiksi sähkömagneettisiksi aaltoiksi. Mitä korkeampi äänitaajuus, sitä korkeampi värähtelytaajuus ulostulossa on, ja mitä kovemmin kaiutin puhuu, sitä suurempi amplitudi.

Syntyneet sähkömagneettiset aallot eli aallot leviävät avaruudessa lähetysantennin avulla. Joten ilma ei tukkeudu matalataajuisella kohinalla ja niin, että erilaisilla radioasemilla on mahdollisuus työskennellä samanaikaisesti, häiritsemättä toisiaan, äänen vaikutuksesta johtuvat värähtelyt summataan, toisin sanoen “asetetaan” muihin vakiotaajuuden värähtelyihin. Viimeistä taajuutta kutsutaan “kantoaaltoksi”, ja juuri sen havainnon perusteella viritämme radiovastaanottimemme “tarttumaan” radioaseman analogiseen signaaliin.

Käänteinen prosessi tapahtuu vastaanottimessa: kantoaaltotaajuus erotetaan, ja antennin vastaanottamat sähkömagneettiset aallot muunnetaan ääni-aaltoiksi, ja kaiuttimesta kuuluu puhujan tuttu ääni.

Lähetettäessä audiosignaalia radioasemalta vastaanottimelle voi tapahtua mitä tahansa. Kolmansien osapuolien aiheuttamia häiriöitä saattaa esiintyä, taajuus ja amplitudi voivat muuttua, mikä tietysti vaikuttaa radion lähettämiin ääniin. Lopuksi, lähetin ja vastaanotin itse aiheuttavat jonkin verran signaalin muuntamisen aikana. Siksi analogisen radiovastaanottimen toistamassa äänessä on aina jonkin verran vääristymiä. Ääni voidaan toistaa kokonaan muutoksista huolimatta, mutta tausta on särisevä tai jopa jonkinlainen häiriöiden aiheuttama hengityksen vinkuminen. Mitä vähemmän varma vastaanotto on, sitä kovemmat ja selkeämmät nämä ulkoiset melutehosteet ovat.

Lisäksi maanpäällisellä analogisella signaalilla on erittäin heikko suojaus luvattomalta käytöltä. Julkisilla radioasemilla tällä ei tietenkään ole väliä. Mutta ensimmäisten matkapuhelimien käytön aikana tapahtui yksi epämiellyttävä hetki, joka liittyi tosiasiaan, että melkein kaikki vieraat radiovastaanottimet voitiin helposti virittää halutulle aallolle kuunnellaksesi puhelinkeskusteluasi.

Analogisella lähetystoiminnalla on sellaisia ​​haittoja. Niiden takia esimerkiksi televisiosta lupaa lähitulevaisuudessa tulla täysin digitaalinen.

Digitaalisen viestinnän ja lähetysten katsotaan olevan paremmin suojattuja häiriöiltä ja ulkoisilta vaikutuksilta. Asia on, että kun käytetään numeroita, analogisen signaalin lähettävän aseman mikrofonista on salattu digitaalinen koodi. Ei, tietenkin, numeroiden ja numeroiden virtaus ei ulotu ympäröivään tilaan. Vain tietyn taajuuden ja äänenvoimakkuuden äänelle annetaan koodi radiopulsseista. Pulssien kesto ja taajuus on ennalta määrätty - se on yksi sekä lähettimelle että vastaanottimelle.Impulssin läsnäolo vastaa yhtenäisyyttä, poissaolon nollaan. Siksi tällaista yhteyttä kutsuttiin ”digitaaliseksi”.

Laitetta, joka muuntaa analogisen signaalin digitaaliseksi koodiksi, kutsutaan analogia-digitaalimuunnin (ADC). Ja vastaanottimeen asennettua laitetta, joka muuntaa koodin analogiseksi signaaliksi, joka vastaa ystäväsi ääntä GSM-standardin mukaisen matkapuhelimen dynamiikassa, kutsutaan digitaali-analogiseksi muuntimeksi (DAC).

Virheet ja vääristymät eliminoidaan käytännössä digitaalisen signaalin siirron aikana. Jos impulssi muuttuu hieman voimakkaammaksi, pidemmäksi tai päinvastoin, järjestelmä tunnistaa sen silti yhtenä yksikönä. Ja nolla pysyy nollassa, vaikka jonkin verran satunnaista heikkoa signaalia ilmestyy sen tilalle. ADC: lle ja DAC: lle ei ole muita arvoja, kuten 0,2 tai 0,9 - vain nolla ja yksi. Siksi digitaalisen viestinnän ja lähetystoiminnan häiriöillä ei ole melkein mitään vaikutusta.

Lisäksi "luku" on myös paremmin suojattu luvattomalta käytöltä. Itse asiassa, jotta laitteen DAC pystyisi purkamaan signaalin salauksen, on välttämätöntä, että se “tietää” salauksen purkamiskoodin. ADC yhdessä signaalin kanssa voi myös lähettää vastaanottimeksi valitun laitteen digitaalisen osoitteen. Siksi, vaikka radiosignaali sieppataan, sitä ei voida tunnistaa, koska ainakin osaa koodista puuttuu. Tämä on erityisen totta. matkapuhelimelle.

Joten täällä erot digitaalisten ja analogisten signaalien välillä:

1) Analoginen signaali voi vääristää kohinaa, ja digitaalinen signaali voi joko tukkeutua melusta tai tulla ilman vääristymiä. Digitaalinen signaali on joko ehdottomasti olemassa tai puuttuu kokonaan (joko nolla tai yksi).

2) analoginen signaali on havaittavissa kaikille laitteille, jotka toimivat samalla periaatteella kuin lähetin. Digitaalinen signaali on luotettavasti suojattu koodilla; sitä on vaikea siepata, jos sitä ei ole tarkoitettu sinulle.