模拟通信

模拟通信由模拟和通信两个词组成。模拟是指连续的时变信号。通信是指两个或两个以上信源之间交换信息。模拟通信是指借助模拟信号进行的通信。

模拟通信是指信息从发送方以模拟信号的形式传输到接收方。模拟信号是**连续的时变**信号。模拟信号的例子是声波。随时间连续变化的信号是模拟信号的例子，例如**音频**和**视频**信号。

在本教程中，我们将讨论模拟通信、调制、调制类型、解调器、噪声、发射机、接收机以及通信系统的其他组件。

什么是通信？

信息从一端传输到另一端称为**通信**。在电子系统中，数据通过发送端和接收端之间的信道传输。通信信道会使用额外的设备来防止信号受到外部干扰。数据以模拟信号的形式存在，模拟信号是一种能量形式。

模拟通信的基本概念是**调制**。它有助于消除数据中的噪声或外部干扰，这些干扰会降低传输信号的质量。我们将在教程后面讨论调制的概念。

信号

信号是携带信息从一个点传输到另一个点的电磁波。它可以穿过不同的介质，例如**空气、真空、水**和**固体**。在电子学中，信号被定义为携带信息并长距离传输的**电流、电压**或**波**。信号波的速度等于光速。

信号有两种类型：模拟和数字。模拟指以模拟或连续形式进行数据传输，而数字指以比特形式进行数据传输。比特由**0 (低)** 和 **1 (高)** 表示。

模拟信号

模拟信号是连续的时变信号。这意味着这些信号是时间的函数。

或

模拟信号是一种其特性（如电压、幅度或频率）随时间变化的信号。模拟信号的常见形状是正弦波。下图所示

模拟信号的例子有电信号、光信号、语音信号等。无线电信号也属于模拟信号。每种信号都需要介质传播。例如，

电信号需要电缆才能从一个地方传播到另一个地方。

语音信号或声音需要自由空间传播。我们也可以说语音信号使用空气作为传播介质。但是，模拟信号在传输过程中的噪声和失真大于数字信号。

示例：一辆汽车在特定时间内以恒定速度行驶的距离可以视为模拟信号的示例。表示的图将是一条倾斜的线，如下所示

它是连续的。

模拟信号的类型

信号是一种携带信息的能量类型，如电信号。它是将信息从一个源传输到另一个源的电能。模拟信号分为周期信号和非周期信号。

周期信号

在一段时间内重复的模拟信号称为周期信号，例如正弦波和余弦波。周期信号可以使用数学方程轻松表示。

余弦波如下图所示

非周期信号

在一段时间内不重复的模拟信号称为非周期信号，例如噪声信号。它是一个连续信号，但不是重复模式。使用数学方程表示非周期信号很困难。

非周期模拟信号的示例如下所示

数字信号

数字信号是以离散值形式表示数据的信号。它只取 0 和 1 两个值，称为比特。数据以这些比特的形式传输。例如，

01000110

这是 8 位或 1 字节数据。

数字信号的常见示例如下所示

让我们来看另一个数字信号的例子。

示例：教室里 30 名学生在五门学科中的平均分数可以视为数字信号的示例。图如下所示

数字信号的类型

数字信号也分为周期信号和非周期信号。

周期信号

在一段时间内重复的数字信号称为周期信号，例如方波。

方波如下图所示

非周期信号

不随时间重复的数字信号称为非周期信号。它也是一个离散信号，但不是重复模式。

非周期数字信号的常见示例如下所示

模拟通信系统

模拟通信系统是指一个帮助数据从一端传输到另一端的模型。它结合了协同工作以在发送方和接收方之间建立网络的元素。它包括**传感器、发射机、信道**和**接收机**。传感器的功能是将一种形式的能量转换为另一种形式。信道充当将电信息从发射机传输到接收机的介质。

模拟通信系统的框图如下所示

让我们详细讨论每个组件的功能。

输入传感器

输入传感器将消息信号中的信息转换为适合传输的电能。信息源是**音频、电视、计算机**等。

语音信号的频率范围是 300Hz 到 3000Hz。

视频信号的频率是 4.2M Hz。

电视的频率范围是 0 Hz 到 6000K Hz。

输入传感器的输出馈送到发射机。

发射器

发射机将电信号转换为适合信道传输的形式。它通过将消息信号叠加在高频载波信号上来进行调制。因此，不同的信道有不同类型的发射机。如果信道的特性发生变化，发射机必须进行调整以保持所需范围以实现有效通信。

原始信号称为消息信号或基带信号。发射机还执行多路复用，即同时传输多个信号。

通信信道

通信信道是从发射机到接收机传输电信号的介质。通信可以是广播或点对点。广播是指单个发送方和多个接收方，例如收音机。点对点通信是指单个发送方和单个接收方之间的通信，例如电话。有效传输的基本参数是带宽。带宽越大，传输效果越好。

通信信道进一步分为

• 有线信道
• 无线信道

有线信道

有线信道的例子有双绞线电缆、波导管、电缆和光纤。

双绞线电缆：这是两根导线绞合在一起以提高传输能力。两根导线中的绞合会耦合电场或磁场，并防止信道中的噪声干扰。它常用于电线屏蔽，以防止数据受到外部噪声干扰。

波导管：波导管可以传输电磁波，能量损耗极小或几乎没有损耗。它常用于雷达和微波通信。

光纤：光纤是一种由塑料或玻璃制成的传输纤维。它可以在不影响信号质量的情况下传输数百公里的数据。传输基于 TIR（全内反射）。光纤的直径与人类的头发一样细。

无线信道

它是通过空间中从一个天线到另一个天线的电磁波 (EM) 形式的通信。传输取决于电磁波的频率。

干扰因素

信道中的干扰称为**噪声**和**衰减**。

衰减定义为信号强度的损失。它也称为失真。衰减是由通信系统中的无源组件引起的，例如电缆和连接器。与其他类型的介质相比，光纤中的衰减较低。

噪声是通信系统中的一个严重因素。它定义为传输过程中信号中的任何不需要的干扰。噪声分为

• 内部噪声
• 外部噪声

内部噪声

信号传输过程中通信系统内部发生的干扰称为内部噪声。内部噪声的例子有热噪声、散粒噪声等。内部噪声也可能来自载流子（电子和空穴）的复合。

外部噪声

通信系统外部发生的干扰称为外部噪声。外部噪声的例子有**照明、点火、电气开关**等。

接收者

接收机从信道接收信息。它从信号中提取输出传感器所需的必要信息。接收机执行与调制和多路复用相反的操作，即**解调**和**分路**。它还放大信号并去除信号中的噪声。

输出传感器

输出传感器的工作方式与输入传感器相反。它将电能转换为原始信号。我们也可以说它使信息可被目标理解。输出传感器的例子有扬声器、电机、LED 等。

输入和输出传感器都很重要，因为它们将信号转换为适合传输的信号并提高信号的速度。

**扬声器**将电能转换为声音。

**电机**将电能转换为运动。

**LED**（发光二极管）将电能转换为光能。

有些信道还使用放大器或滤波器来去除信号中的噪声或失真。信号中的噪声会影响信号的质量。因此，在电路中使用这些组件至关重要。

模拟通信系统的功能

我们已经详细讨论了每个组件。让我们讨论一下数据如何通过传感器从一端传输到接收端。它使接收器能够获得没有噪声或失真的数据。在这里，我们将以语音信号为例。

信息首先到达**输入传感器**。它将语音信号转换为电信号。这是因为通信系统只能允许电能通过系统。电信号随后发送到**发射机**。它通过调制来改善接收到的信号的特性，并将其转换为适合信道的形式。信息现在通过**信道**通过不同的有线或无线介质传输。在传输完所需距离后，信号到达接收机。它解调信号以恢复原始消息信号，该信号最后发送到输出传感器。输出传感器将电信号转换回语音信号。

语音在人的声音、手机通信、视频等方面起着重要作用。但是，系统中的背景噪声被视为干扰，需要从系统中消除。为此，使用了有效的滤波器或放大器。

模拟与数字

两种通信的主要区别在于模拟通信使用模拟信号，它们是连续的时变信号。数字通信使用数字信号，它们以离散形式存在。

让我们讨论一下模拟和数字通信之间的一些区别。

模拟通信的优点

模拟通信的优点如下：

• 与数字信号相比，模拟信号占用的带宽更少。这是因为模拟通信系统使用了放大器，它可以改善信号并减少失真。
• 由于其连续性，它提供了更精确的表示方法。
• 音频信号对于音频和视频传输是首选。这是因为可以使用幅度调制和解调轻松地对这些信号进行调制和解调。
• 与数字信号相比，模拟信号更容易处理。
• 它提供了有限的信号分辨率。
• 模拟信号密度高，因为它是连续的并且需要介质来传输。

前提条件

学习模拟通信的要求是具备**通信**概念的基础知识。对**信号与系统、电子与通信**有基本了解将是一个优势。

目标受众

模拟通信教程旨在为**初学者、希望获得模拟通信知识的学生**提供。在开始本教程之前，需要具备基本知识。

问题

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