通信原理 - 简介

通信一词源于拉丁语"commūnicāre"，意为"分享"。通信是信息交换的基本步骤。

例如，摇篮里的婴儿通过哭声来表达她需要妈妈。母牛在遇到危险时会大声哞哞叫。人通过语言进行交流。通信是分享的桥梁。

通信可以定义为两个或多个人之间通过语言、动作、手势等方式交换信息的过程。

通信需求

对于任何生物来说，在共存时，都需要交换一些信息。每当需要交换信息时，就应该存在某种通信方式。虽然交流的手段可以是手势、符号、符号或语言等任何东西，但交流的需要是不可避免的。

语言和手势在人类交流中起着重要作用，而声音和动作对动物交流也很重要。然而，当需要传达某些信息时，就必须建立通信。

通信系统的组成部分

任何提供通信的系统都由三个重要且基本的部分组成，如下图所示。

• 发送者是发送消息的人。它可以是信号发射站。

• 信道是信息信号到达目的地的媒介。

• 接收者是接收信息的人。它可能是接收站，接收发射的信号。

什么是信号？

通过手势、声音、动作等方式传达信息可称为信号传输。因此，信号可以是传输某些信息的能量源。该信号有助于在发送者和接收者之间建立通信。

在通信系统中，可以称为信号的电脉冲或电磁波，这些电脉冲或电磁波可以传播一段距离来传递信息。

根据信号的特性，信号主要分为两种类型：模拟信号和数字信号。模拟信号和数字信号进一步分类，如下图所示。

模拟信号

表示随时间变化的量的连续时间变化信号可称为模拟信号。根据表示该信号的量的瞬时值，该信号会随时间不断变化。

示例

让我们考虑一下，一个水龙头在一小时内（上午 6 点到 7 点）注满容量为 100 升的水箱。注满水箱的部分会随时间变化而变化。这意味着，15 分钟后（早上 6:15），水箱的四分之一被填满，而早上 6:45，水箱的四分之三被填满。

如果您尝试根据不同的时间绘制水箱中水的不同部分，它将看起来像下图。

由于此图像中显示的结果随时间而变化（增加），因此可以将此随时间变化的量理解为模拟量。图中用斜线表示这种情况的信号是模拟信号。基于模拟信号和模拟值的通信称为模拟通信。

数字信号

本质上离散或形式不连续的信号可称为数字信号。此信号具有单独表示的单个值，这些值不基于先前的值，好像它们是在特定时刻得出的。

示例

让我们考虑一个有 20 名学生的教室。如果绘制他们一周的出勤率，它将如下图所示。

在此图中，值是单独表示的。例如，周三的出勤人数为 20，而周六的出勤人数为 15。这些值可以单独或离散地考虑，因此它们被称为离散值。

只有 1 和 0 的二进制数字大多被称为数字值。因此，代表 1 和 0 的信号也称为数字信号。基于数字信号和数字值的通信称为数字通信。

周期信号

任何在一段时间内重复其模式的模拟或数字信号都称为周期信号。这种信号的模式是重复的，很容易假设或计算。

示例

如果我们考虑一个行业中的机器，一个接一个发生的流程是一个连续重复的过程。例如，采购和分级原材料、分批加工材料、一个接一个地包装一批产品等，都重复遵循一定的程序。

无论是模拟还是数字，这样的过程都可以用图形表示如下。

非周期信号

任何在一段时间内不重复其模式的模拟或数字信号都称为非周期信号。此信号的模式是连续的，但模式并不重复，因此不太容易被假设或计算。

示例

如果考虑一下，一个人的日常生活由多种类型的工作组成，不同的工作需要不同的时间间隔。时间间隔或工作不会连续重复。例如，一个人不会从早到晚连续刷牙，而且刷牙的时间段也不相同。

无论是模拟还是数字，这种过程都可以用图形表示如下。

一般来说，通信系统中使用的信号本质上是模拟信号，根据要求以模拟方式传输或转换为数字然后传输。

但是，为了使信号传输到远处，不受任何外部干扰或噪声的影响，也不会消失，它必须经过一个称为调制的过程，这将在下文中讨论章节。