1、 1 本科毕业设计 (论文 )文献综述 电气工程及自动化 关于模拟信号和数字信号的研究 摘要：文章介绍了模拟信号及数字信号的意义以及一些方面上的变化和一些应用，在这基础上介绍了俩者之间的传输方式，各自领域上的优越性和缺点，解析了俩者之间的转换。 关键字：模拟信号；数字信号；转换；优缺点。 一、 引言 模拟信号指幅度的取值是连续的（幅值可由无限个数值表示）。时间上连续的模拟信号连续变化的图像（电视、传真）信号等。时间上离散的模拟信号是一种抽样信号，它是对模拟信号每隔时间 T抽样一次所得到的信号，虽然其波形在时间上是不连续 的，但其幅度取值是连续的，所以仍是模拟信号，称之为脉冲幅度调制（ PAM，
2、简称脉幅调制）信号。 数字信号指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小，易于有数字电路进行处理，所以得到了广泛的应用。 二、 模拟信号和数字信号 模拟信号主要是与离散的数字信号相对的连续的信号。模拟信号分布于自然界的各个角落，如每天温度的变化，而数字信号是人为的抽象出来的在时间上不连续的信号。电学上的模拟信号是主要是指幅度和相位都连续的电信号，此信号可以被模 拟电路进行各种运算，如放大，相加，相乘等。模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度，或频率，或相位随时间作连续变化，如目前广播的声音信号，或图像信号等。 数字信号
3、是以一定最小量值为量化单位，用被测量构成此量化单位多少倍的数字所表示的信号，其信息是用若干个明确定义的离散值表示的时间离散信号。它的某个特征量可以按时提取，是指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小，易于有数字电路进行处理，所以得到了广泛的应用。 三、 模拟信号与数字 信号的优缺点 1.模拟通信 模拟通信的优点是直观且容易实现，但存在两个主要缺点。 （ 1）保密性差 2 模拟通信，尤其是微波通信和有线明线通信，很容易被窃听。只要收到模拟信号，就容易得到通信内容。 （ 2） 抗干扰能力弱 电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系
4、统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降。线路越长，噪声的积累也就越多。 2.数字通信 （ 1） 数字化传输与交换的优越性 加强了通信的保密性。语音信号经 A D变换后，可以先进行加密处理，再进行传输，在 接收端解密后再经 D/A变换还原成模拟信号。 提高了抗干扰能力。数字信号在传输过程中会混入杂音，可以利用电子电路构成的门限电压（称为阈值）去衡量输入的信号电压，只有达到某一电压幅度，电路才会有输出值，并自动生成一整齐的脉冲（称为整形或再生）。较小杂音电压 到达时，由于它低于阈值而被过滤掉，不会引起电路动作。因此再生的信号与原信号完全相同，除非干扰信号大于原信号才会
5、产生误码。为了防止误码，在电路中设置了检验错误和纠正错误的方法，即在出现误码时，可以利用后向信号使对方重发。因而数字传输适用于较远距离的传输， 也能适用于性能较差的线路。 可构建综合数字通信网。采用时分交换后，传输和交换统一起来，可以形成一个综合数字通信网。 （ 1） 数字化通信的缺点 占用频带较宽。因为线路传输的是脉冲信号，传送一路数字化语音信息需占 20?64kHz的带宽，而一个模拟话路只占用 4kHz带宽，即一路 PCM信号占了几个模拟话路。对某一话路而言，它的利用率降低了，或者详它对线路的要求提高了。 技术要求复杂，尤其是同步技术要求精度很高。接收方要能正确地理解发送方的意思，就必须正
6、确地把每个码元区分开来，并且找到每个信息组的开 始，这就需要收发双方严格实现同步，如果组成一个数字网的话，同步问题的解决将更加困难。 进行模 /数转换时会带来量化误差。随着大规模集成电路的使用以及光纤等宽频带传输介质的普及，对信息的存储和传输，越来越多使用的是数字信号的方式，因此必须对模拟信号进行模 /数转换，在转换中不可避免地会产生量化误差。 四、 模拟信号与数字信号之间的相互转换 3 模拟信号和数字信号之间可以相互转换：模拟信号一般通过 PCM脉码调制 (Pulse Code Modulation)方法量化为数字信号，即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进 制值，例如采用 8位编码可将模
7、拟信号量化为 28=256个量级，实用中常采取 24位或 30位编码；数字信号一般通过对载波进行移相 (Phase Shift)的方法转换为模拟信号。 计算机、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号，目前在计算机广域网中实际传送的则既有二进制数字信号，也有由数字信号转换而得的模拟信号。但是更具应用发展前景的是数字信号。 五 结论 不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输：模拟数据一般采用模拟信号 (Analog Signal)，例如用一系列连续变化的电磁波 (如无线电与电视广 播中的电磁波 )，或电压信号(如电话传输中的音频电压信号 )来表示；数字数据则采用数字信号 (Digital S
8、ignal)，例如用一系列断续变化的电压脉冲 (如我们可用恒定的正电压表示二进制数 1，用恒定的负电压表示二进制数 0)，或光脉冲来表示。 当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时，电磁波本身既是信号载体，同时作为传输介质；而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路 (例如电话网、有线电视网 )来传输。 当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时，一般则需要用双绞线、电缆或光纤介 质将通信双方连接起来，才能将信号从一个节点传到另一个节点。 参考文献 1 张永瑞 ,刘振起等 .电子测量技术基础 M.西安：西安电子科技大学出版社 ,1994. 2 孙亚民 .计算机
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