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?信號(hào) [xìn hào]
信號(hào)是表示消息的物理量,，如電信號(hào)可以通過(guò)幅度、頻率,、相位的變化來(lái)表示不同的消息,。這種電信號(hào)有模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩類(lèi)。信號(hào)是運(yùn)載消息的工具,，是消息的載體,。從廣義上講，它包含光信號(hào),、聲信號(hào)和電信號(hào)等,。按照實(shí)際用途區(qū)分，信號(hào)包括電視信號(hào),、廣播信號(hào),、雷達(dá)信號(hào)，通信信號(hào)等,；按照所具有的時(shí)間特性區(qū)分,，則有確定性信號(hào)和隨機(jī)性信號(hào)等。 信號(hào)是運(yùn)載消息的工具,，是消息的載體,。從廣義上講，它包含光信號(hào),、聲信號(hào)和電信號(hào)等,。例如，古代人利用點(diǎn)燃烽火臺(tái)而產(chǎn)生的滾滾狼煙,，向遠(yuǎn)方軍隊(duì)傳遞敵人入侵的消息,，這屬于光信號(hào)；當(dāng)我們說(shuō)話(huà)時(shí),，聲波傳遞到他人的耳朵,，使他人了解我們的意圖，這屬于聲信號(hào),； 遨游太空的各種無(wú)線(xiàn)電波,、四通八達(dá)的電話(huà)網(wǎng)中的電流等，都可以用來(lái)向遠(yuǎn)方表達(dá)各種消息,，這屬電信號(hào),。人們通過(guò)對(duì)光、聲,、電信號(hào)進(jìn)行接收,，才知道對(duì)方要表達(dá)的消息,。
相關(guān)視頻快速 導(dǎo)航 分類(lèi)對(duì)信號(hào)的分類(lèi)方法很多,，信號(hào)按數(shù)學(xué)關(guān)系、取值特征,、能量功率,、處理分析、所具有的時(shí)間函數(shù)特性,、取值是否為實(shí)數(shù)等,，可以分為確定性信號(hào)和非確定性信號(hào)（又稱(chēng)隨機(jī)信號(hào)）、連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)（即模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)）,、能量信號(hào)和功率信號(hào),、時(shí)域信號(hào)和頻域信號(hào)、時(shí)限信號(hào)和頻限信號(hào),、實(shí)信號(hào)和復(fù)信號(hào)等,。 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào) 模擬信號(hào)是指信號(hào)波形模擬著信息的變化而變化，其主要特征是幅度是連續(xù)的,，可取無(wú)限多個(gè)值,；而在時(shí)間上則可連續(xù)，也可不連續(xù),。如圖2所示,。 數(shù)字信號(hào)是指不僅在時(shí)間上是離散的，而且在幅度上也是離散的,，只能取有限個(gè)數(shù)值的信號(hào),。如電報(bào)信號(hào),，脈沖編碼調(diào)制(PCM，Pulse Code Modulation)信號(hào)等都屬于數(shù)字信號(hào),。二進(jìn)制信號(hào)就是一種數(shù)字信號(hào),，它是由“1”和“0”這兩位數(shù)字的不同的組合來(lái)表示不同的信息。 人們依據(jù)在通信系統(tǒng)中傳送的是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào),，把通信系統(tǒng)分成模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng),。如果送入傳輸系統(tǒng)的是模擬信號(hào)，則這種通信方式為模擬通信,。如今所使用的大多數(shù)電話(huà)和廣播,、電視系統(tǒng)都是采用的模擬通信方式。 和模擬通信相比,，數(shù)字通信雖然占用信道頻帶較寬，但它具有抗干擾能力強(qiáng),，無(wú)噪聲積累,，便于存儲(chǔ)、處理和交換,，保密性強(qiáng),，易于大規(guī)模集成，實(shí)現(xiàn)微型化等優(yōu)點(diǎn),，正越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用,。 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間可以相互轉(zhuǎn)換：模擬信號(hào)一般通過(guò)PCM脈碼調(diào)制(Pulse Code Modulation)方法量化為數(shù)字信號(hào)，即讓模擬信號(hào)的不同幅度分別對(duì)應(yīng)不同的二進(jìn)制值,，例如采用8位編碼可將模擬信號(hào)量化為2^8=256個(gè)量級(jí),，實(shí)用中常采取24位或30位編碼；數(shù)字信號(hào)一般通過(guò)對(duì)載波進(jìn)行移相(Phase Shift)的方法轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào),。計(jì)算機(jī),、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)與城域網(wǎng)中均使用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，在計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)中實(shí)際傳送的則既有二進(jìn)制數(shù)字信號(hào),，也有由數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換而得的模擬信號(hào),。但是更具應(yīng)用發(fā)展前景的是數(shù)字信號(hào)。 數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字信號(hào)在送到信道上進(jìn)行傳輸前,，應(yīng)轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸?shù)拇a型,。數(shù)字基帶信號(hào)是未經(jīng)調(diào)制的電信號(hào)。下面介紹一些常用的二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的碼型,。 單極非歸如圖3(a)所示,，在這種二元碼中,，用正極性脈沖(也可用負(fù)極性脈沖)表示信息“1”，用低電平(常為零電平)表示“0”,，在整個(gè)碼元期間電平保持不變,。 雙極非歸如圖3(b)所示，雙極性非歸零碼用正脈沖表示“1”,，負(fù)脈沖表示“0”,。在整個(gè)碼元TB期間電平也保持不變。 單極歸如圖3(c)所示,，這種碼與單極性非歸零碼的不同之處在于“1”碼的脈沖持續(xù)時(shí)間τ小于TB,。為脈沖占空比，常用的RZ碼占空比是50%,。 雙極歸如圖3(d)所示,，它的占空比一般也是50%。 差分碼差分碼不是用脈沖本身的取值來(lái)表示“1”碼或“0”碼,，而是用前后脈沖極性的變化與否來(lái)表示碼元的值,，即相鄰前后碼元電平變化表示“1”，不變表示“0”,，當(dāng)然也可以反過(guò)來(lái),。差分碼可以是單極性的,，也可以是雙極性的,。圖3(e)給出的是雙極性的差分碼。 極性交替反轉(zhuǎn)碼 如圖3(f)所示,，零電平表示“0”,；用正負(fù)交替的脈沖表示“1”。這種碼型沒(méi)有直流分量,。 n階高密度雙極性(HDBn)碼 HDBn為連“0”抑制碼,。當(dāng)二進(jìn)制序列中的連“0”不大于n時(shí)，其編碼方式和AMI碼相同,。當(dāng)連“0”碼超過(guò)n時(shí),，則以每n+1個(gè)連“0”為一組，分別代之以特定的碼組,，從而使HDBn碼中的連“0”碼不會(huì)超過(guò)n個(gè),。 HDBn中應(yīng)用得最廣泛的是HDB3，即三階高密度雙極性碼,，如圖3(g)所示,。當(dāng)連“0”碼超過(guò)3個(gè)時(shí)，則以每4個(gè)連“0”碼為一組,，分別代之以“000V”或“B'00V”,，因此,，碼中的連“0”碼不會(huì)超過(guò)3個(gè)。取代碼中V和B′都是傳號(hào)碼(即脈沖),，V為破壞點(diǎn),，破壞碼流中脈沖極性交替的原則，以便接收端識(shí)別,。B′碼為非破壞點(diǎn),，它不破壞極性交替原則，只是為了保持正負(fù)脈沖平衡而附加的脈沖,。 HDB3碼的取代原則如下： (a) 原來(lái)代碼中的“1”碼(稱(chēng)為信碼,，用B表示)與V碼需各自始終保持極性交替的變化規(guī)律，以確保碼元序列無(wú)直流成分,。 (b) V碼必須與前一個(gè)B碼同極性,，以便和正常的AMI碼區(qū)別開(kāi)來(lái)。如果這個(gè)條件滿(mǎn)足,，就用“000V”代替該4連“0”組,；如果不滿(mǎn)足，則用“B'00V”代替,，B′和V同極性,。此時(shí)B碼和B′碼合起來(lái)要保持條件a中信碼極性交替的規(guī)律。 表1給出了HDB3碼編碼的例子,。 在接收端譯碼時(shí),，發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)相鄰的同極碼，那么后一個(gè)就是V碼,，把V碼和其前面三位碼全部變成“0”,。這樣，就可以恢復(fù)原來(lái)的代碼流了,。 AMI和HDB3的碼型已由CCITT(現(xiàn)為ITU-T)建議在脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)中作為接口碼型,。 鐵路信號(hào)“鐵路信號(hào)”是鐵路部門(mén)為保證列車(chē)運(yùn)行安全和提高運(yùn)輸效率而形成的一門(mén)學(xué)科。建國(guó)后,，特別是1958年以來(lái),，鐵道部所屬的有關(guān)院校如北京鐵道學(xué)院（現(xiàn)北方交通大學(xué)）及上海鐵道學(xué)院等的電信系都設(shè)置了“信號(hào)”專(zhuān)業(yè)，為我國(guó)的鐵路信號(hào)事業(yè)培養(yǎng)了大批的專(zhuān)門(mén)人才,。鐵路信號(hào)主要研究如何把“車(chē)站聯(lián)鎖”“集中”起來(lái)由車(chē)站值班員統(tǒng)一操控,，以及如何實(shí)施單線(xiàn)或復(fù)線(xiàn)區(qū)間的“閉塞”，以防止列車(chē)迎面相撞或追尾,，因之“信號(hào)”學(xué)科包括了信號(hào),、集中和閉塞三個(gè)方面，簡(jiǎn)稱(chēng)為“信集閉”。 信號(hào)是指示列車(chē)運(yùn)行及調(diào)車(chē)作業(yè)的命令,，有關(guān)行車(chē)人員必須嚴(yán)格執(zhí)行,。 鐵路信號(hào)分為視覺(jué)信號(hào)和聽(tīng)覺(jué)信號(hào)。 視覺(jué)信號(hào)又分晝間,、夜間及晝夜通用信號(hào),。 視覺(jué)信號(hào)的基本顏色： 紅色——停車(chē)； 黃色——注意或減低速度,； 綠色——按規(guī)定速度運(yùn)行,。 聽(tīng)覺(jué)信號(hào)：號(hào)角、口笛,、響墩發(fā)出的音響和機(jī)車(chē),、軌道車(chē)的鳴笛聲。 鐵路信號(hào)按信號(hào)機(jī)是否可移動(dòng)又可分為固定信號(hào),、移動(dòng)信號(hào)和手信號(hào),。 按停車(chē)信號(hào)的顯示意義可分為絕對(duì)信號(hào)和非絕對(duì)信號(hào)（亦稱(chēng)容許信號(hào)）兩種。絕對(duì)信號(hào)是指當(dāng)顯示停止運(yùn)行的信號(hào)時(shí),，列車(chē),、調(diào)車(chē)必須無(wú)條件遵守的信號(hào)顯示。進(jìn)站,、出站,、進(jìn)路和通過(guò)信號(hào)機(jī)的燈光熄滅、顯示不明或顯示不正確時(shí),，均視為停車(chē)信號(hào),。接近信號(hào)機(jī)的燈光熄滅、顯示不明或顯示不正確時(shí),，均視為進(jìn)站信號(hào)機(jī)為關(guān)閉狀態(tài),。裝有容許信號(hào)的通過(guò)信號(hào)機(jī)，顯示停車(chē)信號(hào)時(shí),，準(zhǔn)許鐵路局規(guī)定停車(chē)后起動(dòng)困難的貨物列車(chē)，在該信號(hào)機(jī)前不停車(chē),，以最高不超過(guò)20 km/h,，運(yùn)行到次一通過(guò)信號(hào)機(jī)，按其顯示的要求運(yùn)行,。 邊沿特性快速的信號(hào)切換時(shí)間(邊沿速率)將導(dǎo)致回流,、串?dāng)_、阻尼振蕩(振鈴)及反射等問(wèn)題的增加,。信號(hào)的邊沿速率與信號(hào)的工作頻率是兩個(gè)不同的概念,，高的邊沿速率不一定是高的頻率。例如在實(shí)際的應(yīng)用中，可能系統(tǒng)的工作頻率并不高,。但如果信號(hào)的上升速率過(guò)快的話(huà),，將會(huì)產(chǎn)生較大振鈴現(xiàn)象，同樣會(huì)帶來(lái)信號(hào)完整性的問(wèn)題,。當(dāng)振鈴信號(hào)達(dá)到器件所能容忍的極限值時(shí)會(huì)使器件內(nèi)部的半導(dǎo)體特性發(fā)生變化(電子遷移),、器件發(fā)熱及功耗加大等現(xiàn)象，造成系統(tǒng)的可靠性降低,，并且較快的邊沿速率其功耗也越大,。 |
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