Mengapa hanya sinyal analog yang dapat melewati udara (saluran nirkabel)?

9

Saya membaca yang berikut dalam sebuah buku:

"Ketika sinyal yang ditransmisikan melewati udara menggunakan gelombang elektromagnetik, itu harus berbentuk gelombang kontinyu (analog) ."

Kenapa begitu? Mengapa sinyal tidak bisa berbentuk gelombang digital?

rf analog antenna radio Vishal Sharma
sumber
13
Memanggil sesuatu yang digital dilakukan untuk kenyamanan. Sinyal tegangan digital masih dapat diperlakukan dengan sempurna sebagai sinyal analog.
Andy alias
12
Perubahan langkah dalam bentuk gelombang membutuhkan bandwidth tak terbatas.
Tom Carpenter
2
Karena penulis menyatakan bahwa analog adalah kontinu, ia harus mengasumsikan bahwa digital terputus. Sinyal digital yang ideal dan terputus-putus TIDAK DAPAT ditransmisikan karena akan membutuhkan bandwidth tak terbatas seperti yang sudah dikatakan Tom Carpenter.
Claudio Avi Chami
3
Perhatikan bahwa setelah Anda mendapatkan di bawah semua pengkodean dan ambang batas, dll., Semua sinyal sebenarnya analog pada kabel atau di udara.
Todd Wilcox
1
@ClaudioAviChami, Tapi, teks ini secara eksplisit membedakan antara transmisi melalui udara dan (mungkin) sebuah kawat. Sinyal digital yang ideal dan terputus tidak dapat ada , karena membutuhkan bandwidth tak terbatas (terlepas dari kabel, udara, dll.). Jadi, mencoba membedakan antara mentransmisikannya melalui kabel vs di udara, seperti yang tampaknya dilakukan oleh teks, tidak masuk akal.
Makyen

Jawaban:

18

Menambahkan ke jawaban Tom:

Kata-katanya tidak terlalu jelas, tetapi apa artinya ini adalah bahwa sinyal digital sebenarnya tidak ada dalam kenyataan. Semua sinyal adalah analog.

Ketika kami memutuskan bahwa tegangan di atas ambang tertentu adalah "1", tegangan di bawah ambang tertentu adalah "0", dan ruang di antaranya adalah "tidak terdefinisi", maka kami menafsirkan sinyal analog sebagai nilai digital. Namun, itu hanya perkiraan yang sangat nyaman yang sangat menyederhanakan pekerjaan desainer.

Digital adalah informasi abstrak. Ini adalah makna yang kami pilih untuk ditetapkan ke nilai fisik. Inilah sebabnya mengapa Anda tidak dapat mengirim sinyal digital melalui udara sebagai gelombang radio. Itu harus dikonversi terlebih dahulu menjadi sesuatu yang ada di luar abstraksi, seperti sinyal analog yang mewakili informasi yang akan dikirim.

Sinyal nyata terbuat dari nilai analog fisik: tegangan, cahaya, arus, medan, tekanan akustik, apa pun.

Untuk aplikasi radio Anda, Anda bisa menyandikan bit digital Anda ke dalam frekuensi pembawa, atau fase-nya, atau penyandian lainnya, yang jumlahnya banyak. Sekarang, Anda memiliki sinyal analog yang membawa informasi Anda, dan Anda dapat mengirimkannya, lalu menerimanya dan memulihkan bit Anda.

peufeu
sumber
Bagaimana kalau saya mengambil rangkaian sederhana yang terdiri dari sepasang kabel, baterai, saklar dan resistor. Sekarang jika saya mengambil output sebagai tegangan resistor pada interval periodik, dan pada input saya mengaktifkan / menonaktifkan kunci. Apakah saya tidak akan mendapatkan sinyal digital yang sempurna?
Vishal Sharma
3
Anda akan mendapatkan voltase, bukan bit. Ini hanya menjadi bit digital ketika Anda membandingkannya dengan ambang batas yang Anda putuskan ...
peufeu
14
Dalam contoh Anda, ketika Anda menekan tombol Anda akan mendapatkan sampah acak selama beberapa milidetik saat sakelar memantul, kemudian RC menyesuaikan tegangan baterai (yang merupakan variabel) ditambah kebisingan tergantung pada lingkungan. Jika Anda menginginkan bit digital, Anda perlu menambahkan kriteria keputusan spesifik mengenai debouncing, pemfilteran, ambang tegangan, dll.
peufeu
10
@VishalSharma Sakelar fisik nyata tidak langsung berubah dari nol resistansi menjadi resistansi tak terbatas. Dan setiap kali Anda menutupnya, Anda akan mendapatkan perlawanan yang sedikit berbeda karena bagian saklar yang berbeda membuat tingkat kontak fisik yang berbeda. Anda hanya mendapatkan digital di dunia nyata dengan mengabstraksi informasi jauh. (Dengan mungkin beberapa pengecualian dari mekanika kuantum.)
David Schwartz
2
@ VishalSharma Ambil contoh sirkuit Anda dan ganti resistor dengan resistor yang menyala ketika arus mengalir melaluinya, seperti bola lampu. Rekam video bola lampu dengan frame rate yang sangat tinggi. Saat Anda mengoperasikan sakelar, Anda akan melihat pada video bahwa bohlam tidak mati dari mati menjadi hidup sepenuhnya secara instan. Aliran arus dan onset EMF tidak instan. "Sinyal" dari saklar ke bohlam bukan digital, itu analog. Cara untuk memahami mengapa semua sirkuit dunia nyata memiliki resistansi nol, kapasitansi, dan induktansi, sehingga tidak ada sinyal yang dapat berubah secara instan.
Todd Wilcox
10

Poin take away yang penting adalah bahwa Anda memerlukan bentuk gelombang kontinu jika Anda menggunakan gelombang elektromagnetik. Itu tidak berarti Anda tidak dapat memiliki sinyal yang mewakili data digital, hanya saja sinyal itu sendiri harus kontinu.

Pertimbangkan gelombang persegi, atau bahkan urutan tegangan biner (1 0 1 1 0 dll.). Jika Anda mengambil FFT dari sinyal seperti itu, Anda akan menemukan bahwa ia memiliki konten spektral di atas bandwidth tak terbatas. Dengan kata lain, untuk menghasilkan perubahan langkah sempurna Anda membutuhkan saluran dengan bandwidth tak terbatas.

Tidak ada yang namanya saluran dengan bandwidth tak terbatas. Dalam hal pengiriman sinyal berbasis gelombang elektromagnetik secara nirkabel, kami memiliki batasan besar pada bandwidth yang mencegah gelombang non-kontinyu (yaitu yang dengan perubahan langkah) dikirim.

Namun hanya karena Anda tidak dapat mengirim sinyal yang tidak berkelanjutan, tidak berarti Anda tidak dapat mengirim sinyal yang mewakili satu. Semua skema modulasi digital melakukan hal itu. OOK adalah contoh paling dasar - nol diwakili oleh tidak ada sinyal, satu diwakili oleh nada sederhana.

Tom Carpenter
sumber
1
Deskripsi OOK Anda juga memerlukan bandwidth tak terbatas ...
R .. GitHub STOP HELPING ICE
1
Tidak, karena menghidupkan dan mematikan tidak perlu terjadi dalam waktu mendekati nol. Pemancar OOK yang baik meningkatkan daya pemancar ke atas dan ke bawah untuk meminimalkan bandwidth. Lihat misalnya. ivarc.org.uk/uploads/1/2/3/8/12380834/keyclicks_version_1.pdf
Jamie Hanrahan
3

Sinyal digital adalah abstraksi yang digunakan manusia untuk menggambarkan dan memahami sesuatu dengan menghilangkan informasi yang tidak kita minati.

Sebagai contoh, pertimbangkan hal berikut: 1001010101000101010

Apakah itu sinyal digital atau analog? Jika Anda hanya peduli dengan pola satu dan nol, maka itu adalah sinyal digital. Tetapi hal fisik yang Anda lihat sepenuhnya analog karena setiap digit berada dalam posisi fisik yang sedikit berbeda dan memiliki tingkat kecerahan yang sedikit berbeda dan seterusnya.

Mungkin ada pengecualian dalam mekanika kuantum, tapi itu tidak relevan di sini.

David Schwartz
sumber
2

Pertimbangkan saluran elektromagnetik sehingga Anda dapat mengirim dan menerima, katakanlah, tegangan dalam -5 V dan +5 V (kawat, radio dengan modulasi berbeda, dll.) Jika Anda memberikan relevansi yang berbeda untuk semua level tegangan dalam kisaran ini (mis. Untuk mengoperasikan seorang pembicara) maka Anda berada dalam rezim analog . Jika Anda memilih dua interval tegangan, ucapkan (-4, -2) dan (2, 4), dan Anda hanya peduli jika voltasinya jatuh dalam satu atau yang lain - menjadi satu bisa berarti "0" dan ke yang lain bisa berarti " 1 ", jika tidak maka tidak ada artinya - maka Anda berada dalam rezim digital .

Pedro JV Mendes
sumber
4
Jadi dalam kasus kedua, sinyal yang digunakan masih analog tetapi cara kita mengartikannya digital. Jadi sinyal analog dapat diinterpretasikan dengan dua cara yaitu analog serta data digital dapat diekstraksi darinya. Bagian ini saya bisa mengerti. Yang saya bingung saat ini adalah jika benar-benar ada bentuk gelombang digital yang sempurna karena seperti yang Tom katakan, itu akan membutuhkan bandwidth tanpa batas.
Vishal Sharma
Setiap saluran elektromagnetik terbuka untuk gangguan (acak), gangguan. Jadi, output tidak dapat ditentukan secara tepat dari input. Karenanya bentuk gelombang apa pun yang Anda letakkan di pintu masuk tidak akan pernah sama di pintu keluar. Sekarang, dalam kerangka Fisika Quantum, mungkin dimungkinkan untuk mengirim informasi kode biner (murni), tetapi tidak seperti dalam eletromagnetisme klasik, melalui gelombang EM. (Saya tidak bisa menambahkan ini.)
Pedro JV Mendes
3
@VishalSharma jawabannya adalah tidak, tidak mungkin ada bentuk gelombang digital yang sempurna dalam elektronik dunia nyata karena bandwidth tak terbatas tidak mungkin karena nol resistansi, kapasitansi, dan induktansi semua tidak mungkin. Pensinyalan digital berfungsi karena Anda hanya perlu membuat sinyal aktual mendekati digital agar penerima sinyal dapat menginterpretasikannya sebagai nilai diskrit, tetapi bentuk gelombang yang mendasari sinyal akan tetap kontinyu dan analog.
Todd Wilcox
2
Apa yang akan saya ambil dari semua diskusi adalah ini: Semua sinyal di dunia ini adalah sinyal Analog. Kami tidak dapat menghasilkan sinyal digital yang sempurna. Kami hanya dapat menghasilkan perkiraan sinyal digital yang lebih dekat. Oleh karena itu apakah mediumnya kabel atau nirkabel, tidak masalah. Bentuk gelombang sinyal yang ditransmisikan akan selalu berupa Analog.
Vishal Sharma
0

Gelombang elektromagnetik, atau sinyal yang melewati ruang atau udara, ada karena pertukaran energi antara gelombang listrik dan gelombang magnetik.

Pertukaran energi ini terjadi pada frekuensi tetap, atau warna untuk gelombang cahaya. Frekuensi ditentukan oleh sumber yang memancarkan energi.

Gelombang frekuensi yang berbeda dapat dicampur, tetapi mereka ada sebagai terpisah coloursyang tidak dapat diubah saat melintasi ruang. Inilah sebabnya mengapa sinar matahari putih dapat dipisahkan menjadi warna-warna dalam pelangi.

Skvery
sumber