数字信号和模拟信号的区别

玉苏甫江·沙衣提

摘要：所谓模拟信号指的是利用连续变化的物理量来确定的信息，频率、幅度、相位都会因为时间的变化而出现连续变化。比如当前应用在广播当中所产生声音信号，再比如图像信号等等。和模拟信号不同，数字信号从幅度上来看表现的是离散的，幅值会被限制在有限数量的数值范围内，比如我们常见的二进制就属于数字信号当中的一种，这种信号抗噪声的能力是较强的，所以在数字电路当中容易被处理，故应用的范围是比较广泛的。数字信号和模拟信号是可以根据幅度是不是离散来进行区别的，其他的不同本文也进行了详细的介绍。

关键词：数字信号；模拟信号；区别；离散程度

不管是数字信号还是模拟信号，都是需要转换为相应的信号之后才可以实现传输的。通常来说模拟数据采用的是模拟信号，比如通过连续的、一系列出现变化的电磁波，当然也可以像电话当中所传输的音频电压信号一样利用电压信号进行表示。而数字信号则是数字数据的传输，比如利用断续的、一系列的电压脉冲来表示。当模拟信号通过连续的电磁波来进行表示的时候，作为一种信号载体，其同时也属于一种传输介质，而数字信号因为是通过断续的、一系列的电压脉冲或者是光脉冲来表示的，这时候其需要利用双绞线、光纤介质、电缆将通信的双方之间建立一定的连接，才能够保证信号实现节点之间的互相传输。

一、数字信号和模拟信号的相互转换

在本世纪不管是数字图像采集或者是软件无线电都需要通过高速A/D采样才能够保证采样的精度和有效性，通常来说一般测控系统在精度上的要求都是比较高的，数字化的发展使得A/D转换器得以更好的发展，所以说A/D转换器可以说是数字化实现的前驱。A/D转换器从出现到现在已经有了30多年的发展历史，经过一系列的技术革新，从并行、逐次逼近型、积分型ADC已经发展到了现在的∑-Δ型、流水线型ADC，每种转换器具体的都有相应的应用场景。其中逐次逼近型、积分型、压频变换型类型的A/D转换器，在中速或较低速、中等精度的数据采集和智能仪器当中比较适用。而分级型、流水线型ADC则面向的是高速情况下的瞬态信号处理、快速波形存储与记录、高速数据采集、视频信号量化及高速数字通讯技术等各个领域当中。再有，通过脉动型、折叠型高速ADC，还可以实现广播卫星中的基带解调。而后两种转换器则主要在对数据采集要求密度高的范围和领域内应用。数字信号和模拟信号属于两种不同的信号，所以要想进行传输则需要进行转换，通常来说模拟数据是通过连续变化的电磁波进行传输的，也可以利用电压信号进行表示，而数字信号则是通过光脉冲或者是电压脉冲进行传播的，在二者进行转换的时候，通常模拟信号会通过通过PCM脉码调制进行量化的方法来将其转换为数字信号，也就是说对不同幅度的模拟信号和不同的二进制值进行对应，比如采用八进制的编码将模拟信号量化成为256个量级，这时候采用的是24、30位的编码；而数字信号通过是将载波进行移相来实现到模拟信号转换的。具体的在计算机、城域网、计算机局域网当中都使用的都是二进制的数字信号，比如在在本世纪所应用到的计算机广域网中进行传送的则既有二进制的数字信号，同时也有通过数字信号转换之后的模拟信号，但是从发展和应用的前景来看数字信号未来将是发展最好的。

二、利用离散程度来进行模拟信号和数字信号的区别

在进行数字信号、模拟信号区别的时候可以根据离散的程度进行，模拟信号实际连续的，其幅值是由无限个数字来表示的，从时间上来看，连续性的模拟型号包括有出现连续变化的电视、传真等的图像信号，在时间上有离散现象的模拟信号属于抽样信号中的一种，其属于模拟信号每隔一个时间T进行抽样所获得的信号，从波形上来看虽然其在时间上不连续，但是幅度的取值则属于连续性的，故其仍旧属于模拟信号的一种。

和模拟信号不同，从幅度的取值来看数字信号是离散的，具体的幅值被限定在有限数量的数值内，我们熟悉的二进制码实际上是数字信号的一种，这种数字信号受到噪声的影响比较小，所以方便对数字电路做处理，故应用的还是比较广泛的。

三、从优缺点来进行数字信号和模拟信号的区别

那么在将模拟信号和数字信号进行应用的时候，就形成了模拟通信和数字通信，所以可以利用通信的优缺点对二者进行区别：

前者的保密性能较差，模拟通信特别是有线、明线通信、微波通信是非常容易受到窃听的，一旦模拟信号被收取到，获取到通信内容就非常容易了。模拟信号的第二缺点是抗干扰的能力较差，当模拟信号沿着一定的路线进行传输的时候往往会因为外界的原因或者是系统内部发出的各种噪声而被影响，一旦信号和噪声被混合则很难分开，这样就会使得通信质量被大大的降低。随着通信线路的延长，噪声也会越来越大。

与模拟通信不同数字通信系统所传输的消息往往是离散的，所以在数字通信系统当中往往存在数字信号和模拟信号进行转换的装置，处于信息源的发送端和接收端，数字信号在通信保密性方面做的是比较好的，当语音信号经过A/D实现变换之后，就能够对通信信号进行加密然后在传输，而在接收端再进行D/A变换将数字信号还原成为模拟信号。数字信号的抗干扰能力也是较强的，一旦通信被中断，这时候数字信号就会再生从而将所积累的噪声消除掉。另外数字信号对于传输较差的还可以进行控制从而保证传输质量的改善和提高。数字信号还能够进行综合数字通信网的构建，对所传递的各种消息个信息进行综合处理，使得整个通信系统的功能得以加强。但这并不是数字通信就没有缺点，其占用的频宽是比较宽的，同时从技术上来看要求的也较高，所以在进行数字信号和模拟信号进行转换的时候往往会出现一些量化上的误差。

总结：

综上所述，數字信号和模拟信号从概念上来看就有明显的区别，模拟信号模指的是利用连续变化的物理量来确定的信息，频率、幅度、相位都会因为时间的变化而出现连续变化，和模拟信号不同数字信号从幅度上来看表现的是离散的，所以从概念上来看进我们就可以利用离散程度来进行数字信号和模拟信号额区别，从离散程度来看，模拟信号是连续的信号，数字信号则是断续的信号，后者不管是在保密性能、抗干扰能力、噪声处理、通信网的构建等方面都明显的优于模拟信号，故数字信号在当前和未来的应用前景都是比较乐观的。