Чому через повітря можуть проходити лише аналогові сигнали (бездротовий канал)?

9

Я читав у книзі таке:

"Коли переданий сигнал пропускається через повітря за допомогою електромагнітних хвиль, він повинен мати форму безперервної (аналогової) форми хвилі."

Чому це так? Чому сигнал не може приймати форму цифрової форми хвилі?

rf analog antenna radio

— Вішал Шарма
джерело

13

Виклик чогось цифрового робиться для зручності. Цифровий сигнал напруги все ще може бути ідеально розглянутий як аналоговий сигнал.

— Енді ака

12

Покрокова зміна форми хвилі вимагає нескінченної пропускної здатності.

— Том Карпентер

2

Оскільки автор заявляє, що аналог є безперервним, він повинен припускати, що цифровий переривчастий. Ідеальний, переривчастий цифровий сигнал НЕ МОЖЕ передаватися, тому що йому знадобиться нескінченна смуга пропускання, як уже сказав Том Карпентер.

— Клаудіо Аві Чамі

3

Зауважте, що як тільки ви потрапляєте під усі кодування та пороги тощо, усі сигнали насправді є аналогом на дроті чи в повітрі.

— Тодд Вілкокс

1

@ClaudioAviChami, Але текст явно розрізняє передачу через повітря та (імовірно) провід. Ідеальний, переривчастий цифровий сигнал не може існувати через необхідну нескінченну пропускну здатність (незалежно від того, що ви знаходитесь на дроті, в повітрі тощо). Таким чином, намагатися розрізнити передачу його по дроту проти повітря, як це здається в тексті, є безглуздим.

— Макіен

18

Додавання до відповіді Тома:

Формулювання не дуже зрозуміле, але що це означає, що цифрові сигнали насправді не існують насправді. Всі сигнали є аналоговими.

Коли ми вирішимо, що напруга вище певного порогу - «1», напруга нижче певного порогу - «0», а проміжок між ними - «невизначений», то інтерпретуємо аналоговий сигнал як цифрове значення. Однак це лише дуже зручне наближення, що значно спрощує роботу дизайнера.

Цифровий - це абстрактна інформація. Це значення, яке ми обираємо віднести до фізичних значень. Ось чому ви не можете надсилати цифровий сигнал в ефір як радіохвилі. Спочатку він повинен бути перетворений у те, що існує поза абстракції, як аналоговий сигнал, який представляє інформацію, що передається.

Реальний сигнал складається з фізичних аналогових значень: напруга, світло, струм, поля, акустичний тиск, що завгодно.

Для вашого радіопрограми ви можете кодувати свої цифрові біти на частоті носія або його фазі або будь-якому іншому кодуванні, якого їх багато. Тепер у вас є аналоговий сигнал, який несе вашу інформацію, і ви можете передавати її, потім отримувати її і відновлювати свої біти.

— peufeu
джерело

Як щодо цього я беру просту схему, що складається з пари проводів, акумулятора, вимикача та резистора. Тепер, якщо я приймаю вихід як напругу резистора з періодичними інтервалами, а на вході перемикаю клавішу на включення / вимикання. Чи не отримаю ідеально цифровий сигнал?

— Вішал Шарма

3

Ви отримаєте напругу, а не біти. Цифрові біти стають лише тоді, коли ви порівнюєте його з порогом, який ви вирішили ...

— peufeu

14

У вашому прикладі, коли ви натискаєте кнопку, ви отримаєте випадкове сміття протягом декількох мілісекунд, коли перемикач відскакує, а потім RC встановиться на напругу акумулятора (яке є змінним) плюс шум залежно від середовища. Якщо ви хочете отримати цифровий біт, вам потрібно додати конкретні критерії рішення щодо деблокування, фільтрації, порогів напруги тощо

— peufeu

10

@VishalSharma Справжній фізичний перемикач миттєво не змінюється від нульового опору до нескінченного опору. І кожного разу, коли ви закриваєте його, ви будете отримувати дещо різний опір, оскільки різні частини вимикача здійснюють різний рівень фізичного контакту. Ви отримуєте цифрові дані в реальному світі лише шляхом вилучення інформації. (За певними винятками з квантової механіки.)

— Девід Шварц

2

@VishalSharma Візьміть свій приклад схеми і замініть резистор на резистор, який світиться, коли через нього протікає струм, як лампочка. Запишіть відео цієї лампочки з дуже високою частотою кадрів. Якщо ви працюєте з перемикачем, на відео ви побачите, що лампочка не вимикається повністю з миттєво повністю. Приплив струму та настання ЕРС не миттєвий. "Сигнал" від перемикача на лампу не цифровий, це аналог. Спосіб зрозуміти, чому всі схеми реального світу мають ненульовий опір, ємність та індуктивність, тому жоден сигнал не може миттєво змінитися.

— Тодд Вілкокс

10

Важливим моментом відбору є те, що вам потрібна безперервна форма хвилі, якщо ви використовуєте електромагнітні хвилі. Це не означає, що ви не можете мати сигнал, який представляє цифрові дані, а сам сигнал повинен бути безперервним.

Розглянемо квадратну хвилю або навіть послідовність двійкових напруг (1 0 1 1 0 тощо). Якщо ви приймаєте FFT такого сигналу, то виявите, що він має спектральний вміст за нескінченною пропускною здатністю. Іншими словами, для досягнення ідеального зміни кроку вам потрібен канал з нескінченною пропускною здатністю.

Не існує такого поняття, як канал з нескінченною пропускною здатністю. У випадку бездротової передачі сигналів на основі електромагнітної хвилі ми маємо величезне обмеження на смугу пропускання, що запобігає надсиланню неперервної форми хвилі (тобто такої, що має зміни кроку).

Однак тільки тому, що ви не можете надсилати сигнал, який є безперервним, не означає, що ви не можете надіслати сигнал, який представляє його. Усі схеми цифрової модуляції роблять саме це. OOK - найосновніший приклад - нуль представлений відсутністю сигналу, а один - простим тоном.

— Том Карпентер
джерело

1

Ваш опис OOK також вимагає нескінченної пропускної здатності ...

— R .. GitHub ЗАСТОСУЄТЬСЯ ДОПОМОГАТИ ДВІ

1

Ні, тому що вмикання та вимикання не повинно відбуватися протягом майже нульового часу. Хороші передавачі OOK'd збільшують потужність передавача вгору та вниз, щоб мінімізувати пропускну здатність. Див. ivarc.org.uk/uploads/1/2/3/8/12380834/keyclicks_version_1.pdf

— Джеймі Ханрахан

3

Цифрові сигнали - це абстракція, яку люди використовують для опису та розуміння речей, опускаючи інформацію, яка нас не цікавить.

Наприклад, врахуйте наступне: 1001010101000101010

Це цифровий сигнал чи аналоговий? Якщо ви дбаєте лише про схему одиниць і нулів, то це цифровий сигнал. Але фактична фізична річ, яку ви дивитесь, є повністю аналогом, оскільки кожна цифра знаходиться в дещо іншому фізичному положенні і має дещо інший рівень яскравості тощо.

У квантовій механіці можуть бути винятки, але це тут не актуально.

— Девід Шварц
джерело

2

Розглянемо електромагнітний канал таким, що ви можете відправляти та приймати, скажімо, напругу в межах -5 В та +5 В (провід, радіо з різними модуляціями тощо). Якщо ви надаєте різну відповідність усім рівням напруги в цьому діапазоні (наприклад, для роботи динамік), то ви перебуваєте в аналоговому режимі. Якщо ви обираєте два інтервали напруги, скажімо, (-4, -2) та (2, 4), і вас хвилює лише те, чи напруга падає в межах одного чи іншого - в один може означати "0", а в інший може означати " 1 ”, інакше це нічого не означатиме - тоді ви перебуваєте в цифровому режимі.

— Педро Дж. Мендес
джерело

4

Отже, у другому випадку сигнал, який використовується, все ще є аналоговим, але спосіб його інтерпретації - цифровий. Таким чином, аналоговий сигнал можна інтерпретувати обома способами, тобто аналогові, а також цифрові дані можуть бути вилучені з нього. Цю частину я можу зрозуміти. Мене зараз бентежить, якщо дійсно існує ідеально цифрова хвиля, оскільки, як згадував Том, вона вимагатиме нескінченної пропускної здатності.

— Вішал Шарма

Будь-який електромагнітний канал відкритий для (випадкового) шуму, перешкод. Отже, вихід не може бути точно визначений із вхідних даних. Тому будь-яка форма хвилі, яку ви поставите біля входу, ніколи не буде однаковою біля виходу. Тепер, у рамках квантової фізики, можливо , можна надсилати (чисту) двійкову кодовану інформацію, але не так, як у класичному електромагнетизмі, через хвилі ЕМ. (Я не можу до цього додати.)

— Педро Дж. Мендес

3

@VishalSharma відповідь "ні", не може бути досконалої цифрової форми хвилі в реальній електроніці, тому що нескінченна смуга пропускання неможлива, оскільки нульовий опір, ємність та індуктивність - все неможливо. Цифрова сигналізація працює тому, що вам потрібно лише зробити фактичний сигнал близьким до цифрового, щоб приймач сигналу міг інтерпретувати його як дискретні значення, але базовий сигнал сигналу все ще буде безперервним і аналоговим.

— Тодд Вілкокс

2

Що я збираюся зняти з усієї дискусії, це таке: Усі сигнали в цьому світі є аналоговим сигналом. Ми не можемо видавати ідеально цифровий сигнал. Ми можемо генерувати лише більш близькі наближення цифрового сигналу. Тому незалежно від того, чи є цей провідний або бездротовий носій, не має значення. Форма хвилі переданого сигналу завжди буде аналоговою.

— Вішал Шарма

0

Електромагнітні хвилі або сигнали, що проходять через космос або повітря, існують завдяки обміну енергією між електричною хвилею та магнітною хвилею.

Цей обмін енергією відбувається з фіксованою частотою або кольором для світлових хвиль. Частота визначається джерелом, що випромінює енергію.

Хвилі різної частоти можуть бути змішаними, але вони існують як окремі, coloursякі неможливо змінити, коли вони подорожують по простору. Ось чому білі сонячні промені можна розділити на кольори веселки.

— skvery
джерело