模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)講堂(一)，模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之模擬信號(hào)詳解

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模擬信號(hào)是一種不僅再時(shí)間上連續(xù)、數(shù)值上也連續(xù)的物理量，具有無(wú)窮多的數(shù)值，其數(shù)學(xué)表達(dá)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(jiàn)的物理量。

圖1.1.1 是幾種常見(jiàn)的模擬信號(hào)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(jī)會(huì)用一臺(tái)示波器察看一個(gè)真實(shí)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(lái)非常雜亂的一種波形，確實(shí)如此，這只是因?yàn)檎鎸?shí)的聲音波形中包含了多種頻率的正弦波。另一個(gè)例子由發(fā)條驅(qū)動(dòng)的鐘擺，將鐘擺的運(yùn)動(dòng)軌跡延時(shí)間軸展開(kāi)，得到的連續(xù)波形正好就是一個(gè)正弦波形。

調(diào)幅波：自從發(fā)明收音機(jī)以來(lái)，普通百姓就開(kāi)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(gè)頻率較低的信號(hào)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(yùn)動(dòng)，都可以觀察到這種波形，比如彈簧的自由振動(dòng)、鐘擺的自由運(yùn)動(dòng)(不同于由發(fā)條驅(qū)動(dòng)得鐘擺運(yùn)動(dòng))等，如果說(shuō)這些還有人工的痕跡，那么水波的漣漪則是在自然不過(guò)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(shí)使用的日光燈就是一個(gè)例子，當(dāng)我們將一個(gè)點(diǎn)亮的日光燈的電源切斷時(shí)，可以觀察到日光燈不是一下子就熄滅，而是有一個(gè)短暫的熄滅過(guò)程，也就是通常所說(shuō)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(hào)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?yàn)槿绻捎靡慌_(tái)示波器來(lái)測(cè)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(shí)際使用中電流和電壓常用圖形來(lái)表示。

下面我們看到的就是一個(gè)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(gè)完整的波形，起始相位為零，如果想確定其中值的個(gè)數(shù)是不可能的，其值的個(gè)數(shù)有無(wú)窮多個(gè)。

正如我們?cè)谀M電路中所學(xué)習(xí)的，周期性模擬信號(hào)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(gè)數(shù)為無(wú)窮大。

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

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