ทำไมสัญญาณอะนาล็อกจึงสามารถส่งผ่านอากาศได้ (ช่องสัญญาณไร้สาย)


9

ฉันอ่านสิ่งต่อไปนี้ในหนังสือ:

"เมื่อสัญญาณที่ส่งผ่านอากาศผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นจะต้องอยู่ในรูปของรูปคลื่นต่อเนื่อง (อะนาล็อก) "

ทำไมเป็นเช่นนี้ ทำไมสัญญาณไม่สามารถใช้รูปแบบของคลื่นดิจิตอลได้?


13
การโทรหาบางสิ่งบางอย่างในรูปดิจิตอลนั้นทำได้เพื่อความสะดวก สัญญาณแรงดันไฟฟ้าดิจิตอลยังสามารถรักษาได้อย่างสมบูรณ์แบบเป็นสัญญาณอะนาล็อก
แอนดี้หรือที่รู้จักว่า

12
การเปลี่ยนแปลงขั้นตอนในรูปแบบของคลื่นต้องใช้แบนด์วิดท์ที่ไม่มีที่สิ้นสุด
Tom Carpenter

2
เนื่องจากผู้เขียนระบุว่าอะนาล็อกนั้นต่อเนื่องเขาจะต้องสมมติว่าดิจิตอลไม่ต่อเนื่อง สัญญาณดิจิทัลในอุดมคติไม่ต่อเนื่องไม่สามารถส่งสัญญาณได้เนื่องจากจะต้องใช้แบนด์วิดธ์ที่ไม่มีที่สิ้นสุดตามที่ Tom Carpenter กล่าวไว้แล้ว
Claudio Avi Chami

3
โปรดทราบว่าเมื่อคุณได้รับรหัสและเกณฑ์ทั้งหมด ฯลฯ สัญญาณทั้งหมดจะเป็นแบบอะนาล็อกบนสายไฟหรือในอากาศ
ทอดด์วิลค็อกซ์

1
@ClaudioAviChami แต่ข้อความมีความแตกต่างอย่างชัดเจนระหว่างการส่งสัญญาณแม้ว่าอากาศและ (น่าจะเป็น) ลวด สัญญาณดิจิตอลในอุดมคติไม่ต่อเนื่องไม่สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากต้องการแบนด์วิดท์ที่ไม่มีที่สิ้นสุด ดังนั้นการพยายามแยกความแตกต่างระหว่างการส่งสัญญาณผ่านสายไฟกับอากาศเป็นข้อความที่ดูเหมือนจะเป็นไร้สาระ
Makyen

คำตอบ:


18

การเพิ่มคำตอบของทอม:

ถ้อยคำไม่ชัดเจนมาก แต่สิ่งนี้หมายความว่าสัญญาณดิจิตอลไม่มีอยู่จริงในความเป็นจริง สัญญาณทั้งหมดเป็นแบบอะนาล็อก

เมื่อเราตัดสินใจว่าแรงดันไฟฟ้าเหนือขีด จำกัด ที่แน่นอนคือ "1" แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนดคือ "0" และช่องว่างระหว่างนั้นคือ "ไม่ได้กำหนด" จากนั้นเราตีความสัญญาณอนาล็อกเป็นค่าดิจิตอล อย่างไรก็ตามมันเป็นเพียงการประมาณที่สะดวกมากที่ทำให้งานของนักออกแบบง่ายขึ้นมาก

ดิจิตอลเป็นข้อมูลนามธรรม มันเป็นความหมายที่เราเลือกที่จะกำหนดให้กับค่าทางกายภาพ นี่คือเหตุผลที่คุณไม่สามารถส่งสัญญาณดิจิตอลผ่านคลื่นวิทยุได้ มันจะต้องแปลงเป็นสิ่งที่มีอยู่นอกนามธรรมเช่นสัญญาณอะนาล็อกที่แสดงถึงข้อมูลที่จะส่ง

สัญญาณจริงนั้นทำขึ้นจากค่าแอนะล็อกทางกายภาพ: แรงดันไฟฟ้ากระแสไฟสนามแรงดันอะคูสติกไม่ว่าจะเป็นอะไรก็ตาม

สำหรับแอปพลิเคชั่นวิทยุของคุณคุณสามารถเข้ารหัสบิตดิจิตอลของคุณเป็นความถี่ของผู้ให้บริการหรือเฟสของมันหรือการเข้ารหัสอื่น ๆ ซึ่งพวกเขามีจำนวนมาก ตอนนี้คุณมีสัญญาณอะนาล็อกที่นำข้อมูลของคุณและคุณสามารถส่งสัญญาณจากนั้นรับและกู้คืนบิตของคุณ


ถ้าอย่างนั้นฉันจะใช้วงจรที่เรียบง่ายซึ่งประกอบด้วยสายไฟหนึ่งคู่แบตเตอรี่สวิตช์และตัวต้านทาน ทีนี้ถ้าฉันเอาเอาต์พุตเป็นแรงดันของตัวต้านทานตามช่วงเวลาและที่อินพุตฉันจะเปิด / ปิดกุญแจ ฉันจะไม่ได้รับสัญญาณดิจิตอลสมบูรณ์แบบหรือไม่
Vishal Sharma

3
คุณจะได้แรงดันไม่ใช่บิต มันจะกลายเป็นบิตดิจิตอลเท่านั้นเมื่อคุณเปรียบเทียบกับเกณฑ์ที่คุณตัดสินใจ ...
peufeu

14
ในตัวอย่างของคุณเมื่อคุณกดปุ่มคุณจะได้รับขยะสุ่มเป็นเวลาไม่กี่มิลลิวินาทีในขณะที่สวิทช์ตีกลับจากนั้น RC นั่งลงที่แรงดันแบตเตอรี่ (ซึ่งเป็นตัวแปร) บวกกับเสียงรบกวนขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม หากคุณต้องการบิตดิจิทัลคุณต้องเพิ่มเกณฑ์การตัดสินใจเฉพาะเจาะจงเกี่ยวกับการ debouncing, การกรอง, เกณฑ์แรงดันไฟฟ้าและอื่น ๆ
peufeu

10
@VishalSharma สวิตช์จริงที่มีอยู่จริงไม่ได้เปลี่ยนจากความต้านทานเป็นศูนย์เป็นความต้านทานแบบไม่มีที่สิ้นสุดทันที และทุกครั้งที่คุณปิดคุณจะได้รับความต้านทานที่แตกต่างกันเล็กน้อยเนื่องจากส่วนต่าง ๆ ของสวิตช์ทำให้ระดับการสัมผัสทางกายภาพแตกต่างกัน คุณจะได้รับดิจิตอลในโลกแห่งความเป็นจริงโดยการย่อข้อมูล (อาจมีข้อยกเว้นบางประการจากกลศาสตร์ควอนตัม)
David Schwartz

2
@VishalSharma ใช้วงจรตัวอย่างของคุณและแทนที่ตัวต้านทานด้วยตัวต้านทานที่เรืองแสงเมื่อกระแสไหลผ่านมันเหมือนหลอดไฟ บันทึกวิดีโอของหลอดไฟด้วยอัตราเฟรมที่สูงมาก เมื่อคุณใช้งานสวิทช์คุณจะเห็นวิดีโอที่หลอดไฟไม่ดับจากเปิดปิดอย่างเต็มที่ทันที กระแสที่ไหลเข้าและการโจมตีของ EMF นั้นไม่ได้เกิดขึ้นทันที "สัญญาณ" จากสวิตช์ไปยังหลอดไฟไม่ใช่ระบบดิจิตอลมันเป็นแบบอะนาล็อก วิธีที่จะเข้าใจว่าทำไมวงจรโลกแห่งความเป็นจริงทั้งหมดจึงมีความต้านทานแบบไม่เป็นศูนย์ความจุและการเหนี่ยวนำดังนั้นจึงไม่มีสัญญาณใดที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในทันที
ทอดด์วิลคอกซ์

10

จุดรับที่สำคัญคือคุณต้องใช้รูปคลื่นต่อเนื่องหากคุณใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ไม่ได้หมายความว่าคุณไม่สามารถมีสัญญาณซึ่งแสดงถึงข้อมูลดิจิทัลเพียงแค่สัญญาณนั้นต้องต่อเนื่อง

พิจารณาคลื่นสี่เหลี่ยมหรือแม้กระทั่งลำดับของแรงดันไฟฟ้าไบนารี (1 0 1 1 0 0 ฯลฯ ) หากคุณใช้ FFT ของสัญญาณดังกล่าวคุณจะพบว่ามันมีเนื้อหาสเปกตรัมผ่านแบนด์วิดธ์ที่ไม่มีที่สิ้นสุด กล่าวอีกนัยหนึ่งเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขั้นตอนที่สมบูรณ์แบบคุณต้องมีช่องทางที่มีแบนด์วิดธ์ไม่ จำกัด

ไม่มีสิ่งใดเป็นช่องทางที่มีแบนด์วิดธ์ไม่ จำกัด ในกรณีของการส่งสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบไร้สายเรามีข้อ จำกัด อย่างมากเกี่ยวกับแบนด์วิดท์ซึ่งป้องกันไม่ให้รูปคลื่นไม่ต่อเนื่อง (เช่นที่มีการเปลี่ยนแปลงขั้นตอน) ถูกส่ง

อย่างไรก็ตามเพียงเพราะคุณไม่สามารถส่งสัญญาณที่ไม่ต่อเนื่องไม่ได้หมายความว่าคุณไม่สามารถส่งสัญญาณที่แสดงถึงสัญญาณได้ ชุดรูปแบบการปรับแบบดิจิทัลทั้งหมดทำเพียงแค่นั้น OOK เป็นตัวอย่างพื้นฐานที่สุด - ศูนย์จะแสดงโดยไม่มีสัญญาณหนึ่งจะถูกแทนด้วยเสียงที่เรียบง่าย


1
คำอธิบายของคุณของ OOK ยังต้องใช้แบนด์วิดธ์ที่ไม่มีที่สิ้นสุด ...
.. GitHub STOP HELPING ICE

1
ไม่เพราะไม่จำเป็นต้องเปิดและปิดสวิตช์ในเวลาใกล้ศูนย์ เครื่องส่งสัญญาณ OOK ที่ดีจะทำการเพิ่มกำลังของเครื่องส่งสัญญาณเพื่อลดแบนด์วิดท์ ดูตัวอย่าง ivarc.org.uk/uploads/1/2/3/8/12380834/keyclicks_version_1.pdf
Jamie Hanrahan

3

สัญญาณดิจิตอลเป็นสิ่งที่เป็นนามธรรมที่มนุษย์ใช้เพื่ออธิบายและเข้าใจสิ่งต่าง ๆ โดยการละเว้นข้อมูลที่เราไม่สนใจ

ตัวอย่างเช่นพิจารณาสิ่งต่อไปนี้: 1001010101000101010

นั่นเป็นสัญญาณดิจิตอลหรือสัญญาณอะนาล็อกหรือไม่? หากคุณสนใจรูปแบบของวัตถุและเลขศูนย์นั่นเป็นสัญญาณดิจิตอล แต่สิ่งที่มีอยู่จริงที่คุณกำลังดูนั้นเป็นแบบอะนาล็อกทั้งหมดเพราะแต่ละหลักอยู่ในตำแหน่งทางกายภาพที่แตกต่างกันเล็กน้อยและมีระดับความสว่างที่แตกต่างกันไปเล็กน้อย

อาจมีข้อยกเว้นในกลศาสตร์ควอนตัม แต่นั่นไม่เกี่ยวข้องกันที่นี่


2

พิจารณาช่องทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่คุณสามารถส่งและรับแรงดันไฟฟ้าภายใน -5 V และ +5 V (สายวิทยุที่มีการดัดแปลงต่าง ๆ ฯลฯ ) หากคุณให้ความสัมพันธ์ที่แตกต่างกับระดับแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดในช่วงนี้ (เช่นการทำงาน ลำโพง) จากนั้นคุณอยู่ในระบอบการปกครองแบบอะนาล็อก หากคุณเลือกช่วงแรงดันไฟฟ้าสองช่วงให้พูด (-4, -2) และ (2, 4) และคุณจะสนใจก็ต่อเมื่อแรงดันตกภายในหนึ่งหรืออีกอัน - หนึ่งหมายถึง“ 0” และอีกอันอาจหมายถึง“ 1” ไม่อย่างนั้นจะไม่มีความหมายอะไร - แล้วคุณก็อยู่ในระบอบการปกครองแบบดิจิทัล


4
ในกรณีที่สองสัญญาณที่ใช้ยังคงเป็นแบบอะนาล็อก แต่วิธีที่เราตีความมันเป็นดิจิตอล ดังนั้นสัญญาณอะนาล็อกสามารถตีความได้ทั้งสองวิธีเช่นอนาล็อกและข้อมูลดิจิตอลสามารถสกัดได้ ส่วนนี้ฉันสามารถเข้าใจ สิ่งที่ฉันสับสนตอนนี้คือถ้ามีรูปคลื่นดิจิทัลที่สมบูรณ์แบบจริงๆเพราะอย่างที่ทอมพูดถึงมันจะต้องใช้แบนด์วิดธ์ที่ไม่มีที่สิ้นสุด
Vishal Sharma

ช่องทางแม่เหล็กไฟฟ้าใด ๆ ที่เปิดให้เสียงรบกวน (สุ่ม) รบกวน ดังนั้นเอาต์พุตไม่สามารถถูกกำหนดได้อย่างแน่นอนจากอินพุต ดังนั้นไม่ว่ารูปคลื่นที่คุณใส่ที่ทางเข้าจะไม่เหมือนกันที่ทางออก ตอนนี้ภายในกรอบของควอนตัมฟิสิกส์อาจเป็นไปได้ที่จะส่ง (บริสุทธิ์) ข้อมูลรหัสไบนารี แต่ไม่เหมือนในแม่เหล็กไฟฟ้าแบบคลาสสิกผ่านคลื่น EM (ฉันไม่สามารถเพิ่มลงในสิ่งนี้ได้)
Pedro JV Mendes

3
@VishalSharma คำตอบคือไม่สามารถมีรูปแบบของคลื่นดิจิตอลที่สมบูรณ์แบบในโลกอิเล็กทรอนิกส์จริงเพราะแบนด์วิดธ์ไม่มีที่สิ้นสุดเป็นไปไม่ได้เพราะศูนย์ต้านทานความจุและการเหนี่ยวนำเป็นไปไม่ได้ทั้งหมด การส่งสัญญาณดิจิตอลทำงานได้เพราะคุณต้องทำให้สัญญาณจริงใกล้เคียงกับดิจิตอลเพื่อให้ผู้รับสัญญาณสามารถตีความได้ว่าเป็นค่าที่ไม่ต่อเนื่อง แต่รูปแบบคลื่นพื้นฐานของสัญญาณจะยังคงต่อเนื่องและอะนาล็อก
ทอดด์วิลค็อกซ์

2
สิ่งที่ฉันจะนำไปจากการอภิปรายทั้งหมดคือ: สัญญาณทั้งหมดในโลกนี้เป็นสัญญาณอะนาล็อก เราไม่สามารถผลิตสัญญาณดิจิตอลได้อย่างสมบูรณ์แบบ เราสามารถสร้างสัญญาณดิจิทัลได้ใกล้เคียง ดังนั้นไม่ว่าสื่อจะเป็นแบบใช้สายหรือไร้สายก็ไม่สำคัญ รูปคลื่นของสัญญาณที่ส่งจะเป็นแบบแอนะล็อกเสมอ
Vishal Sharma

0

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือสัญญาณที่ผ่านอวกาศหรืออากาศเกิดขึ้นเนื่องจากการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างคลื่นไฟฟ้าและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

การแลกเปลี่ยนพลังงานนี้เกิดขึ้นที่ความถี่คงที่หรือสีของคลื่นแสง ความถี่จะถูกกำหนดโดยแหล่งที่มาแผ่พลังงาน

คลื่นที่มีความถี่แตกต่างกันสามารถผสมกันได้ แต่มีอยู่แยกกันcoloursซึ่งไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อเคลื่อนที่ผ่านอวกาศ นี่คือเหตุผลที่แสงแดดสีขาวสามารถแยกเป็นสีในรุ้ง

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.