Czym jest sygnał analogowy?

Sygnał analogowy to rodzaj sygnału, który może przyjmować dowolną wartość z ciągłego zakresu w danym przedziale czasu. Jego wartości zmieniają się płynnie i nie są ograniczone do skończonego zbioru poziomów. Otaczający nas świat fizyczny jest z natury analogowy – przykładami są fale dźwiękowe, natężenie światła czy zmiany temperatury. Ludzka mowa jest klasycznym przykładem sygnału analogowego.

Sinusoida: Fundamentalny Element Składowy

Najprostszą i najbardziej fundamentalną formą sygnału analogowego jest sinusoida. Zgodnie z twierdzeniem Fouriera, każdy złożony sygnał okresowy można rozłożyć na sumę prostych fal sinusoidalnych. Zrozumienie sinusoidy jest zatem kluczowe do zrozumienia wszystkich sygnałów analogowych.

Parametry Fali Sinusoidalnej

• Amplituda (A): Jest to maksymalne wychylenie (wartość) sygnału od poziomu zerowego (osi czasu). Opisuje „siłę” lub „intensywność” sygnału. Na wykresie jest to odległość od osi poziomej do szczytu fali.
• Okres (T): Jest to czas potrzebny do wykonania jednego pełnego cyklu fali, po którym jej kształt zaczyna się powtarzać. Mierzony jest w sekundach [s].
• Częstotliwość (f): Jest to liczba pełnych cykli fali wykonanych w ciągu jednej sekundy. Jest odwrotnością okresu i mierzona jest w Hercach [Hz], gdzie 1 Hz = 1 cykl na sekundę.
  Wzór: $f = \frac{1}{T}$

Od Fali Akustycznej do Sygnału Transmisyjnego

Zjawiska fizyczne, takie jak fale akustyczne (np. ludzka mowa), muszą zostać przekształcone w sygnał transmisyjny (zazwyczaj elektryczny), aby mogły być przesłane przez systemy telekomunikacyjne. Takie złożone sygnały również charakteryzują się kilkoma kluczowymi parametrami.

• Dynamika (D): Jest to stosunek największej wartości sygnału (np. amplitudy $A_{\text{max}}$) do jego najmniejszej wartości ($A_{\text{min}}$) w danym segmencie. Definiuje zakres zmienności poziomów sygnału i jest często wyrażana w decybelach.
• Pasmo częstotliwości ($\Delta f$): Jest to zakres częstotliwości zawartych w sygnale, od najniższej ($f_{\text{min}}$) do najwyższej ($f_{\text{max}}$). Aby sygnał został przesłany bez utraty informacji, kanał transmisyjny musi być w stanie przenieść całe to pasmo częstotliwości.