Sygnał Analogowy i Sinusoida

Czym jest sygnał analogowy?

Sygnał analogowy zmienia się w sposób ciągły w czasie i może przyjmować wartości z ciągłego zakresu. Jego wartości nie są ograniczone do skończonego zbioru poziomów. Otaczający nas świat fizyczny obejmuje wiele zjawisk analogowych, takich jak fale dźwiękowe, natężenie światła czy zmiany temperatury. Ludzka mowa jest klasycznym przykładem sygnału analogowego.

Sinusoida i szeregi Fouriera

Sinusoida jest najprostszą formą sygnału analogowego. Zgodnie z warunkami twierdzenia Fouriera złożony sygnał okresowy można przedstawić jako sumę prostych fal sinusoidalnych. Analiza sinusoidy stanowi podstawę opisu widmowego sygnałów analogowych.

Parametry fali sinusoidalnej

• Amplituda (A): Jest to maksymalne wychylenie, czyli wartość sygnału względem poziomu zerowego (osi czasu). Określa poziom sygnału, często interpretowany jako jego intensywność. 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 parametrami.

• Dynamika (D): Jest to stosunek największego poziomu sygnału, który nie powoduje przekroczenia limitu zniekształceń, do najmniejszego użytecznego poziomu pozostającego ponad szumem. Dla amplitud można go zapisać jako stosunek $A_{\text{max}}$ do $A_{\text{min}}$. Zakres ten często wyraża się 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.