Tại sao chỉ có thể truyền tín hiệu tương tự qua không khí (kênh không dây)?

Tôi đọc những điều sau đây trong một cuốn sách:

"Khi tín hiệu truyền được truyền qua không khí bằng cách sử dụng sóng điện từ, nó phải mang hình thức của một liên tục (analog) dạng sóng."

Tại sao cái này rất? Tại sao tín hiệu không thể có dạng sóng kỹ thuật số?

Thêm vào câu trả lời của Tom:

Từ ngữ không rõ ràng lắm, nhưng điều này có nghĩa là tín hiệu số không thực sự tồn tại trong thực tế. Tất cả các tín hiệu là tương tự.

Khi chúng tôi quyết định rằng điện áp trên ngưỡng nhất định là "1", điện áp dưới ngưỡng nhất định là "0" và khoảng trống ở giữa là "không xác định", sau đó chúng tôi hiểu tín hiệu tương tự là giá trị kỹ thuật số. Tuy nhiên, nó chỉ là một xấp xỉ rất thuận tiện giúp đơn giản hóa rất nhiều công việc của người thiết kế.

Kỹ thuật số là thông tin trừu tượng. Đó là một ý nghĩa chúng tôi chọn để gán cho các giá trị vật lý. Đây là lý do tại sao bạn không thể gửi tín hiệu kỹ thuật số qua không khí dưới dạng sóng radio. Nó phải được chuyển đổi đầu tiên thành một cái gì đó tồn tại bên ngoài sự trừu tượng, giống như một tín hiệu tương tự đại diện cho thông tin được truyền đi.

Tín hiệu thực được tạo thành từ các giá trị tương tự vật lý: điện áp, ánh sáng, dòng điện, trường, áp suất âm, bất cứ thứ gì.

Đối với ứng dụng radio của bạn, bạn có thể mã hóa các bit kỹ thuật số của mình thành tần số của sóng mang, hoặc pha của nó hoặc bất kỳ mã hóa nào khác, trong đó chúng có rất nhiều. Bây giờ, bạn có một tín hiệu tương tự mang thông tin của bạn và bạn có thể truyền nó, sau đó nhận nó và khôi phục bit của bạn.

Điểm lấy đi quan trọng là bạn cần một dạng sóng liên tục nếu bạn đang sử dụng sóng điện từ. Điều đó không có nghĩa là bạn không thể có tín hiệu đại diện cho dữ liệu số, chỉ là chính tín hiệu đó phải liên tục.

Xem xét một sóng vuông, hoặc thậm chí là một chuỗi các điện áp nhị phân (1 0 1 1 0, v.v.). Nếu bạn lấy FFT của một tín hiệu như vậy, bạn sẽ thấy rằng nó có nội dung phổ trên một băng thông vô hạn. Nói cách khác, để tạo ra một bước thay đổi hoàn hảo, bạn cần một kênh có băng thông vô hạn.

Không có thứ gọi là kênh có băng thông vô hạn. Trong trường hợp gửi tín hiệu dựa trên sóng điện từ không dây, chúng tôi có một hạn chế lớn về băng thông, điều này ngăn cản một dạng sóng không liên tục (tức là các tín hiệu có thay đổi bước) được gửi.

Tuy nhiên, chỉ vì bạn không thể gửi tín hiệu không liên tục, không có nghĩa là bạn không thể gửi tín hiệu đại diện cho tín hiệu đó. Tất cả các sơ đồ điều chế kỹ thuật số làm điều đó. OOK là ví dụ cơ bản nhất - số 0 được biểu thị bằng không có tín hiệu, một số được biểu thị bằng một âm đơn giản.

Tín hiệu số là một sự trừu tượng mà con người sử dụng để mô tả và hiểu mọi thứ bằng cách bỏ qua thông tin mà chúng ta không quan tâm.

Ví dụ, hãy xem xét những điều sau đây: 1001010101000101010

Đó là tín hiệu số hay tín hiệu tương tự? Nếu bạn chỉ quan tâm đến mẫu của số và số 0, thì đó là tín hiệu số. Nhưng vật lý thực tế mà bạn đang xem là hoàn toàn tương tự vì mỗi chữ số ở vị trí vật lý hơi khác nhau và có độ sáng hơi khác nhau, v.v.

Có thể có ngoại lệ trong cơ học lượng tử, nhưng điều đó không liên quan ở đây.

Hãy xem xét một kênh điện từ để bạn có thể gửi và nhận, giả sử, điện áp trong phạm vi -5 V và +5 V (dây, radio với các điều chế khác nhau, v.v.) Nếu bạn cung cấp mức độ phù hợp khác nhau cho tất cả các cấp điện áp trong phạm vi này (ví dụ: để vận hành một người nói) sau đó bạn đang ở trong một chế độ tương tự . Nếu bạn chọn hai khoảng điện áp, giả sử (-4, -2) và (2, 4) và bạn chỉ quan tâm nếu điện áp rơi trong phạm vi này hay bên kia - thành một có thể có nghĩa là 0 0 và bên kia có thể có nghĩa là 1, nếu không nó có nghĩa là không có gì - thì bạn đang ở trong một chế độ kỹ thuật số .

Sóng điện từ, hoặc tín hiệu truyền qua không gian hoặc không khí, tồn tại do sự trao đổi năng lượng giữa sóng điện và sóng từ.

Sự trao đổi năng lượng này xảy ra ở một tần số cố định, hoặc màu sắc cho sóng ánh sáng. Tần số được xác định bởi nguồn phát ra năng lượng.

Sóng có tần số khác nhau có thể được trộn lẫn, nhưng chúng tồn tại dưới dạng riêng biệt colourskhông thể thay đổi khi chúng di chuyển trong không gian. Đây là lý do tại sao ánh sáng mặt trời trắng có thể được phân tách thành các màu trong cầu vồng.