什么是模擬信號？什么是采樣？什么是離散信號？
發(fā)布日期:2026-01-14
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第一,模擬信號。
“模擬”這個詞表面的意思是模仿，這個詞在上個世紀(jì)80年代左右用于模擬計算機(jī)（當(dāng)今用的是數(shù)字算計機(jī)），早期計算機(jī)是用電壓或者電流來模擬、模仿方程中涉及到的溫度、速度、距離等物理量，模擬信號的概念就是從這來的。
現(xiàn)在我們的計算機(jī)都是數(shù)字計算機(jī)，處理的信號大部分都是數(shù)字信號，但是模擬信號這個詞被沿用至今，而且意義也和剛開始的意義不一樣了，一開始使用電壓/電流去模擬其他物理量，而現(xiàn)在模擬信號這個詞指代的是連續(xù)信號，在本書中所說的模擬信號全部指的是連續(xù)信號。
模擬信號是連續(xù)變化的信號，其數(shù)值在一定時間范圍內(nèi)可以取任意值?，F(xiàn)實生活中的聲音、光線強(qiáng)度、氣壓、速度、溫度等，都是模擬信號。它的值可以通過無限細(xì)分的時間和幅度來表示。
第二,采樣。
采樣是指在一定時間內(nèi)對模擬信號進(jìn)行離散化處理的過程。采樣將模擬信號在時間上進(jìn)行切割，并在每個時間點(diǎn)上測量其幅度。
采樣使用一個固定的時間間隔，稱為采樣周期，來獲取模擬信號的樣本，比如對上文介紹的聲音模擬信號，采樣就是用一個固定的時間間隔來獲取聲音模擬信號的樣本，然后變成離散的數(shù)字信號。
第三,數(shù)字信號。
數(shù)字信號是由一系列離散的數(shù)值組成的信號。它是通過對模擬信號進(jìn)行采樣和量化得到的。量化是將采樣得到的模擬信號樣本轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)值。
與模擬信號相對的就是數(shù)字信號（離散信號），模擬信號的特點(diǎn)是電壓或電流是連續(xù)變化的，而數(shù)字信號是一個一個離散的點(diǎn)。原本連續(xù)的模擬信號，經(jīng)過ADC采樣、量化、編碼后就變成了離散的數(shù)字信號，變成一個一個數(shù)據(jù)點(diǎn)（也叫樣本點(diǎn)），在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，采樣后的信號序列，一般就被稱為離散信號或數(shù)字信號，計算機(jī)或手機(jī)最終處理的是這種數(shù)字信號。
圖3-1 模擬信號與數(shù)字信號
圖3-1 是模擬信號和離散信號的對比，圖中模擬信號是sin(2π10t)，頻率是10Hz，也就是每秒重復(fù)10次，模擬信號是連續(xù)的正弦曲線。
而畫圓圈的點(diǎn)，就是一個一個離散的點(diǎn)，圖中離散信號每個周期有10個離散的點(diǎn)，那么模擬信號被離散化的速率是10*10=100sps/s，也就是說每秒對模擬信號采樣100個點(diǎn)，這就是采樣率，圖中一個周期的離散信號序列是：[0,0.59,0.95,0.95,0.59,0,-0.59,-0.95,-0.95,-0.59]，有時為了顯示方便，會把離散點(diǎn)用線連接起來，但是實際上點(diǎn)與點(diǎn)之間沒有數(shù)，也不是0，比如第一個數(shù)0和第二個數(shù)0.59之間的數(shù)是多少？這是個沒有意義的問題，0和0.59之間是沒有數(shù)的，有同學(xué)說是0，其實也不是0，這就好比是在問：自然數(shù)1,2,3.。。。中，1和2之間是幾？自然數(shù)是一個一個整數(shù)，自然數(shù)1和自然數(shù)2之間，沒有其他自然數(shù)，所以1和2之間是幾是個沒有意義的問題。
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