模擬信號和數(shù)字信號講堂(一)，模擬信號和數(shù)字信號之模擬信號詳解

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模擬信號是一種不僅再時間上連續(xù)、數(shù)值上也連續(xù)的物理量，具有無窮多的數(shù)值，其數(shù)學(xué)表達是必較復(fù)雜，比如正弦函數(shù)、指數(shù)函數(shù)等。

從自然界感知的大部分物理量都是模擬性質(zhì)的，如速度、壓力、溫度、聲音、重量以及位置等都是最常見的物理量。

圖1.1.1 是幾種常見的模擬信號波形，如下所示：

正弦波：例如我們最經(jīng)常接觸到的聲波?？赡苣阌袡C會用一臺示波器察看一個真實的聲音波形，你將發(fā)現(xiàn)所看到的波形可不像這里所示范的這樣清晰的正弦波，而是看起來非常雜亂的一種波形，確實如此，這只是因為真實的聲音波形中包含了多種頻率的正弦波。另一個例子由發(fā)條驅(qū)動的鐘擺，將鐘擺的運動軌跡延時間軸展開，得到的連續(xù)波形正好就是一個正弦波形。

調(diào)幅波：自從發(fā)明收音機以來，普通百姓就開始與調(diào)幅波打交道了，這種波形是以一種頻率很高的正弦波作為載波，在此基礎(chǔ)上疊加一個頻率較低的信號波就形成了入圖所示得波形。

阻尼振蕩波：凡是自然界中可以看到的振蕩運動，都可以觀察到這種波形，比如彈簧的自由振動、鐘擺的自由運動(不同于由發(fā)條驅(qū)動得鐘擺運動)等，如果說這些還有人工的痕跡，那么水波的漣漪則是在自然不過的了。

指數(shù)衰減波：許多發(fā)光物質(zhì)都具有這種波形，也就是熒光壽命。我們平時使用的日光燈就是一個例子，當(dāng)我們將一個點亮的日光燈的電源切斷時，可以觀察到日光燈不是一下子就熄滅，而是有一個短暫的熄滅過程，也就是通常所說的日光燈的余輝。

在電子技術(shù)中通常采用一些傳感器將這些信號轉(zhuǎn)換為電流、電壓或電阻等電學(xué)量。這些同樣是模擬量，因為如果采用一臺示波器來測量這些電學(xué)量的波形的話，將觀察到與圖1.1.2圖示波形一樣的波形。

實際使用中電流和電壓常用圖形來表示。

下面我們看到的就是一個幅值為0～5V、周期為100ms的電壓波形：

圖1.1.2 周期性電壓波形

圖中電壓的幅值按照正弦波形周期性地變化，圖中顯示了兩個完整的波形，起始相位為零，如果想確定其中值的個數(shù)是不可能的，其值的個數(shù)有無窮多個。

正如我們在模擬電路中所學(xué)習(xí)的，周期性模擬信號的基本參數(shù)之一是頻率，也可以用周期表示。通常頻率用f表示，單位為赫茲(Hz);周期用T表示，單位為秒(s)。二者之間的關(guān)系是互為倒數(shù)，即有

圖1.1.2中已知電壓波形的周期T=100ms，則頻率為10Hz，該電壓的幅值介于0～5V之間，值的個數(shù)為無窮大。

典型的模擬信號包括工頻信號、射頻信號、視頻信號等。我國和歐洲的工頻信號的頻率為50Hz ，美國為60Hz 。調(diào)幅波的射頻信號在 530Hz～1600kHz之間。調(diào)頻波的射頻信號在880MHz～108MHz之間。甚高頻(VHF)和超高頻(UHF)視頻信號在6GHz以上。

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