Почему по воздуху (беспроводному каналу) могут проходить только аналоговые сигналы?

В книге я прочитал следующее:

«Когда передаваемый сигнал передается по воздуху с помощью электромагнитных волн, он должен иметь форму непрерывного (аналогового) сигнала».

Почему это так? Почему сигнал не может принимать форму цифровой волны?

Называть что-то цифровым сделано для удобства. Цифровой сигнал напряжения по-прежнему можно прекрасно обрабатывать как аналоговый сигнал.
Утверждение в книге ясно дает понять, что для того, чтобы электромагнитная волна могла распространяться по воздуху, она должна иметь форму непрерывного аналогового сигнала. Это означает, что некоторые формы волны (те, которые мы называем цифровыми) не могут распространяться по воздуху? Я хочу понять, почему?
Цифровые сигналы распространяются по воздуху. Возьмите фонарик и отправьте двоичный код. КЭД. Теперь, конечно, этот сигнал на самом деле представляет собой аналоговую модуляцию несущей AM/keyed.
Итак, что именно я должен понять из утверждения, данного в книге?
Если вы признаете, что цифровое напряжение может проходить по коаксиальному кабелю, то в конечном итоге вам придется признать, что то, что распространяется по коаксиальному кабелю, является электромагнитным явлением и (несмотря на разные импедансы) точно такое же, как и то, что проходит по воздуху (импеданс 377 Ом). ).
Я думаю, вы не согласны с утверждением, данным в книге.
Ступенчатое изменение формы сигнала требует бесконечной полосы пропускания.
А как насчет отправки бинарного кода с помощью фонарика по воздуху?
Поскольку автор утверждает, что аналоговый сигнал непрерывен, он должен предполагать, что цифровой сигнал является прерывистым. Идеальный прерывистый цифровой сигнал НЕ МОЖЕТ быть передан, потому что для него потребуется бесконечная полоса пропускания, как уже сказал Том Карпентер.
Обратите внимание, что как только вы разберетесь со всем кодированием, пороговыми значениями и т. д., все сигналы на самом деле будут аналоговыми по проводу или в эфире.
Даже логические сигналы являются «аналоговыми», но нелинейными насыщенными переключателями. Но RF должен инкапсулировать логические сигналы в AM/PM или FM или комбинации каждого из них в модулированный спектр для эффективности и сжатия полосы пропускания.
@ClaudioAviChami, но текст явно различает передачу по воздуху и (предположительно) по проводам. Идеальный прерывистый цифровой сигнал не может существовать из-за того, что требуется бесконечная полоса пропускания (независимо от того, находится ли он на проводе, в воздухе и т. д.). Таким образом, пытаться провести различие между передачей по проводам и по воздуху, как это, кажется, делает текст, бессмысленно.

Ответы (5)

Добавление к ответу Тома:

Формулировка не очень ясна, но это означает, что цифровых сигналов на самом деле не существует. Все сигналы аналоговые.

Когда мы решаем, что напряжение выше определенного порога равно «1», напряжение ниже определенного порога равно «0», а промежуток между ними «не определен», мы интерпретируем аналоговый сигнал как цифровое значение. Однако это лишь очень удобное приближение, которое значительно упрощает работу проектировщика.

Цифровая — это абстрактная информация. Это значение, которое мы придаем физическим значениям. Вот почему вы не можете передавать цифровой сигнал по воздуху в виде радиоволн. Сначала его нужно преобразовать во что-то, что существует вне абстракции, например, в аналоговый сигнал, который представляет информацию, подлежащую передаче.

Реальный сигнал состоит из физических аналоговых величин: напряжения, света, тока, полей, акустического давления и т. д.

Для вашего радиоприложения вы можете кодировать свои цифровые биты в частоту несущей, или ее фазу, или любую другую кодировку, которых много. Теперь у вас есть аналоговый сигнал, который несет вашу информацию, и вы можете передавать его, затем принимать и восстанавливать свои биты.

Как насчет того, чтобы взять простую схему, состоящую из пары проводов, батарейки, переключателя и резистора. Теперь, если я принимаю выход как напряжение резистора через определенные промежутки времени, а на входе я включаю/выключаю ключ. Разве я не получу идеально цифровой сигнал?
Вы получите напряжение, а не биты. Он становится цифровым битом только тогда, когда вы сравниваете его с порогом, который вы определили...
Поправьте меня, если я ошибаюсь, но под цифровым сигналом я имел в виду сигнал, который принимает только конечное число значений по сравнению с аналоговым сигналом, который может принимать любое количество значений. В своем ответе вы сказали, что цифровых сигналов в действительности не существует. Пожалуйста, поправьте меня, если я ошибаюсь, но сигнал, который мы получим от схемы, которую я описал ранее, кажется, дает мне совершенно цифровой сигнал.
В вашем примере, когда вы нажимаете кнопку, вы получаете случайный мусор в течение нескольких миллисекунд, когда переключатель подпрыгивает, а затем RC устанавливается на напряжение батареи (которое является переменным) плюс шум в зависимости от окружающей среды. Если вам нужен цифровой бит, вам нужно добавить определенные критерии принятия решения, касающиеся устранения дребезга, фильтрации, порогов напряжения и т. д.
@VishalSharma Настоящий физический переключатель не переключается мгновенно с нулевого сопротивления на бесконечное сопротивление. И каждый раз, когда вы его замыкаете, вы получаете немного разное сопротивление, так как разные части переключателя имеют разный уровень физического контакта. Вы получаете цифру в реальном мире, только абстрагируя информацию. (Возможно, за некоторыми исключениями из квантовой механики.)
@VishalSharma Возьмите схему из вашего примера и замените резистор резистором, который светится, когда через него проходит ток, как лампочка. Запишите видео этой лампочки с очень высокой частотой кадров. Когда вы нажмете переключатель, вы увидите на видео, что лампочка не переключается с выключенного на полностью включенный мгновенно. Приток тока и возникновение ЭДС не мгновенны. «Сигнал» от выключателя на лампочку не цифровой, а аналоговый. Способ понять, почему все схемы реального мира имеют ненулевое сопротивление, емкость и индуктивность, поэтому ни один сигнал не может измениться мгновенно.

Важным выводом является то, что вам нужна непрерывная форма волны, если вы используете электромагнитные волны. Это не значит, что у вас не может быть сигнала, представляющего цифровые данные, просто сам сигнал должен быть непрерывным.

Рассмотрим прямоугольную волну или даже последовательность двоичных напряжений (1 0 1 1 0 и т. д.). Если вы возьмете БПФ такого сигнала, вы обнаружите, что он имеет спектральный состав в бесконечной полосе пропускания. Другими словами, для получения идеального ступенчатого изменения вам нужен канал с бесконечной пропускной способностью.

Не существует такой вещи, как канал с бесконечной пропускной способностью. В случае отправки сигналов на основе электромагнитных волн по беспроводной сети у нас есть серьезное ограничение на пропускную способность, которое предотвращает отправку прерывистой формы волны (т.е. сигналов со ступенчатыми изменениями).

Однако только потому, что вы не можете отправить сигнал, который не является непрерывным, не означает, что вы не можете отправить сигнал, который представляет собой один. Все схемы цифровой модуляции делают именно это. OOK — самый простой пример: ноль представлен отсутствием сигнала, единица представлена ​​простым тоном.

Ваше описание OOK также требует бесконечной пропускной способности...
Нет, потому что включение и выключение не обязательно должно происходить почти за нулевое время. Хорошие передатчики с OOK плавно увеличивают и уменьшают мощность передатчика, чтобы минимизировать полосу пропускания. См. напр. ivarc.org.uk/uploads/1/2/3/8/12380834/keyclicks_version_1.pdf

Цифровые сигналы — это абстракция, которую люди используют для описания и понимания вещей, пропуская информацию, которая нас не интересует.

Например, рассмотрим следующее: 1001010101000101010

Это цифровой сигнал или аналоговый? Если вас интересует только последовательность единиц и нулей, то это цифровой сигнал. Но реальная физическая вещь, на которую вы смотрите, является полностью аналоговой, потому что каждая цифра находится в немного другом физическом положении и имеет немного другой уровень яркости и так далее.

В квантовой механике могут быть исключения, но здесь это не имеет значения.

Рассмотрим электромагнитный канал, по которому можно отправлять и получать, скажем, напряжение в диапазоне от -5 В до +5 В (провод, радио с разными модуляциями и т. д.). Если вы придадите различное значение всем уровням напряжения в этом диапазоне (например, для работы динамик), то вы находитесь в аналоговом режиме. Если вы выберете два интервала напряжения, скажем, (-4, -2) и (2, 4), и вас интересует только, попадает ли напряжение в один или другой интервал — в один может означать «0», а в другой может означать « 1», иначе это бы ничего не значило — значит, вы в цифровом режиме.

Таким образом, во втором случае используемый сигнал по-прежнему аналоговый, но то, как мы его интерпретируем, является цифровым. Таким образом, аналоговый сигнал можно интерпретировать двояко, т. е. из него можно извлечь как аналоговые, так и цифровые данные. Эту часть я могу понять. Что меня сейчас смущает, так это то, действительно ли существует совершенно цифровая форма волны, потому что, как упомянул Том, для этого потребуется бесконечная полоса пропускания.
Любой электромагнитный канал открыт для (случайных) шумов, помех. Таким образом, выход не может быть точно определен по входу. Следовательно, какой бы сигнал вы ни поставили на входе, он никогда не будет таким же на выходе. Теперь, в рамках квантовой физики, возможно , можно посылать (чистую) двоично-кодированную информацию, но не как в классическом электромагнетизме, через электромагнитные волны. (Я не могу добавить к этому.)
@VishalSharma ответ - нет, в электронике реального мира не может быть идеальной цифровой формы волны, потому что бесконечная полоса пропускания невозможна, потому что нулевое сопротивление, емкость и индуктивность невозможны. Цифровая сигнализация работает, потому что вам нужно только сделать фактический сигнал близким к цифровому, чтобы приемник сигнала мог интерпретировать его как дискретные значения, но основная форма сигнала будет по-прежнему непрерывной и аналоговой.
Что я собираюсь вынести из всего обсуждения, так это то, что все сигналы в этом мире являются аналоговыми сигналами. Мы не можем производить идеально цифровой сигнал. Мы можем только генерировать более близкие приближения цифрового сигнала. Поэтому, является ли среда проводной или беспроводной, это не имеет значения. Форма волны передаваемого сигнала всегда будет аналоговой.

Электромагнитные волны или сигналы, которые проходят через пространство или воздух, существуют благодаря обмену энергией между электрической и магнитной волнами.

Этот обмен энергией происходит с фиксированной частотой или цветом для световых волн. Частота определяется источником, излучающим энергию.

Волны разных частот можно смешивать, но они существуют как отдельные colours, которые нельзя изменить, путешествуя в пространстве. Вот почему белый солнечный свет можно разделить на цвета радуги.

Почему по воздуху (беспроводному каналу) могут проходить только аналоговые сигналы?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v