Pourquoi seuls les signaux analogiques peuvent-ils passer par l'air (canal sans fil)?

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J'ai lu ce qui suit dans un livre:

"Lorsque le signal transmis passe dans l'air à l'aide d'ondes électromagnétiques, il doit prendre la forme d'une forme d' onde continue (analogique) ."

Pourquoi cela est-il ainsi? Pourquoi le signal ne peut-il pas prendre la forme d'une forme d'onde numérique?

rf analog antenna radio

— Vishal Sharma
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Appeler quelque chose de numérique est fait pour plus de commodité. Un signal de tension numérique peut toujours être parfaitement traité comme un signal analogique.

— Andy aka

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Un changement d'étape dans une forme d'onde nécessite une bande passante infinie.

— Tom Carpenter

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Puisque l'auteur déclare que l'analogique est continu, il doit supposer que le numérique est discontinu. Un signal numérique discontinu idéal NE PEUT PAS être transmis car il aurait besoin d'une bande passante infinie comme l'a déjà dit Tom Carpenter.

— Claudio Avi Chami

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Notez qu'une fois que vous obtenez sous tous les codages et seuils, etc., tous les signaux sont en fait analogiques sur le fil ou dans l'air.

— Todd Wilcox

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@ClaudioAviChami, Mais, le texte différencie explicitement entre la transmission par l'air et (vraisemblablement) un fil. Un signal numérique discontinu idéal ne peut pas exister , car il nécessite une bande passante infinie (qu'il soit filaire, aérien, etc.). Ainsi, essayer de faire la différence entre le transmettre sur un fil et dans l'air, comme le texte semble le faire, est absurde.

— Makyen

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Ajout à la réponse de Tom:

La formulation n'est pas très claire, mais cela signifie que les signaux numériques n'existent pas réellement dans la réalité. Tous les signaux sont analogiques.

Lorsque nous décidons qu'une tension au-dessus d'un certain seuil est un "1", une tension en dessous d'un certain seuil est un "0", et l'espace entre les deux est "indéfini", alors nous interprétons un signal analogique comme une valeur numérique. Cependant, ce n'est qu'une approximation très pratique qui simplifie considérablement le travail du concepteur.

Le numérique est une information abstraite. C'est un sens que nous choisissons d'attribuer aux valeurs physiques. C'est pourquoi vous ne pouvez pas envoyer un signal numérique par voie aérienne sous forme d'ondes radio. Il doit d'abord être converti en quelque chose qui existe en dehors de l'abstraction, comme un signal analogique qui représente les informations à transmettre.

Le signal réel est constitué de valeurs analogiques physiques: tension, lumière, courant, champs, pression acoustique, etc.

Pour votre application radio, vous pouvez encoder vos bits numériques dans la fréquence d'une porteuse, ou sa phase, ou tout autre encodage, dont ils sont nombreux. Maintenant, vous avez un signal analogique qui transporte vos informations, et vous pouvez les transmettre, puis les recevoir et récupérer vos bits.

— peufeu
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Et si je prenais un circuit simple composé d'une paire de fils, d'une batterie, d'un interrupteur et d'une résistance. Maintenant, si je prends la sortie comme tension de la résistance à intervalles périodiques, et à l'entrée j'active / désactive la clé. Ne recevrai-je pas un signal parfaitement numérique?

— Vishal Sharma

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Vous obtiendrez une tension, pas des bits. Il ne devient numérique que lorsque vous le comparez à un seuil que vous avez décidé ...

— peufeu

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Dans votre exemple, lorsque vous appuyez sur le bouton, vous obtiendrez des déchets aléatoires pendant quelques millisecondes lorsque le commutateur rebondit, puis le RC se règle sur la tension de la batterie (qui est variable) plus le bruit en fonction de l'environnement. Si vous voulez un bit numérique, vous devez ajouter des critères de décision spécifiques concernant le rebond, le filtrage, les seuils de tension, etc.

— peufeu

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@VishalSharma Un véritable commutateur physique ne passe pas instantanément d'une résistance nulle à une résistance infinie. Et chaque fois que vous le fermez, vous obtiendrez une résistance légèrement différente car différentes parties de l'interrupteur établissent différents niveaux de contact physique. Vous obtenez seulement numérique dans le monde réel en faisant abstraction des informations. (À quelques exceptions près de la mécanique quantique.)

— David Schwartz

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@VishalSharma Prenez votre exemple de circuit et remplacez la résistance par une résistance qui brille lorsque le courant le traverse, comme une ampoule. Enregistrez une vidéo de cette ampoule avec une fréquence d'images très élevée. Lorsque vous actionnez le commutateur, vous verrez sur la vidéo que l'ampoule ne s'éteint pas instantanément. L'afflux de courant et le début de l'EMF ne sont pas instantanés. Le "signal" du commutateur à l'ampoule n'est pas numérique, c'est analogique. Une façon de comprendre pourquoi tous les circuits du monde réel ont une résistance, une capacité et une inductance non nulles, donc aucun signal ne peut changer instantanément.

— Todd Wilcox

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Le point important à retenir est que vous avez besoin d'une forme d'onde continue si vous utilisez des ondes électromagnétiques. Cela ne veut pas dire que vous ne pouvez pas avoir un signal qui représente des données numériques, mais simplement que le signal lui-même doit être continu.

Considérons une onde carrée, ou même une séquence de tensions binaires (1 0 1 1 0 etc.). Si vous prenez la FFT d'un tel signal, vous constaterez qu'il a un contenu spectral sur une bande passante infinie. En d'autres termes, pour produire un changement de pas parfait, vous avez besoin d'un canal avec une bande passante infinie.

Il n'existe pas de canal à bande passante infinie. Dans le cas de l'envoi sans fil de signaux basés sur des ondes électromagnétiques, nous avons une limitation massive de la bande passante qui empêche l'envoi d'une forme d'onde non continue (c'est-à-dire avec des changements d'étape).

Cependant, ce n'est pas parce que vous ne pouvez pas envoyer un signal non continu que vous ne pouvez pas envoyer un signal qui en représente un. Tous les schémas de modulation numérique font exactement cela. OOK est l'exemple le plus élémentaire - un zéro est représenté par aucun signal, un est représenté par une tonalité simple.

— Tom Carpenter
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Votre description d'OOK nécessite également une bande passante infinie ...

— R .. GitHub STOP HELPING ICE

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Non, car la mise sous et hors tension n'a pas besoin de se produire dans un temps proche de zéro. Les bons émetteurs OOK augmentent et diminuent la puissance de l'émetteur pour minimiser la bande passante. Voir par ex. ivarc.org.uk/uploads/1/2/3/8/12380834/keyclicks_version_1.pdf

— Jamie Hanrahan

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Les signaux numériques sont une abstraction que les humains utilisent pour décrire et comprendre des choses en omettant des informations qui ne nous intéressent pas.

Par exemple, tenez compte des éléments suivants: 1001010101000101010

S'agit-il d'un signal numérique ou analogique? Si vous ne vous souciez que du motif des uns et des zéros, alors c'est un signal numérique. Mais la chose physique que vous regardez est entièrement analogique car chaque chiffre est dans une position physique légèrement différente et a un niveau de luminosité légèrement différent, etc.

Il peut y avoir des exceptions en mécanique quantique, mais ce n'est pas pertinent ici.

— David Schwartz
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Envisagez un canal électromagnétique tel que vous puissiez envoyer et recevoir, par exemple, une tension comprise entre -5 V et +5 V (fil, radio avec différentes modulations, etc.) Si vous donnez une pertinence différente à tous les niveaux de tension dans cette plage (par exemple pour fonctionner un haut-parleur) alors vous êtes dans un régime analogique . Si vous choisissez deux intervalles de tension, disons (-4, -2) et (2, 4), et que vous vous souciez seulement si la tension se situe dans l'un ou l'autre - l'un pourrait signifier «0» et l'autre pourrait signifier « 1 ", sinon cela ne voudrait rien dire - alors vous êtes dans un régime numérique .

— Pedro JV Mendes
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Donc dans le deuxième cas, le signal utilisé est toujours analogique mais la façon dont nous l'interprétons est numérique. Un signal analogique peut donc être interprété dans les deux sens, c'est-à-dire que des données analogiques et numériques peuvent en être extraites. Je peux comprendre cette partie. Ce qui me dérange en ce moment, c'est s'il existe vraiment une forme d'onde parfaitement numérique car, comme Tom l'a mentionné, cela nécessiterait une bande passante infinie.

— Vishal Sharma

Tout canal électromagnétique est ouvert au bruit (aléatoire), aux interférences. Ainsi, la sortie ne peut pas être déterminée exactement à partir de l'entrée. Par conséquent, quelle que soit la forme d'onde que vous mettez à l'entrée, elle ne sera jamais la même à la sortie. Maintenant, dans le cadre de la physique quantique, il est peut- être possible d'envoyer des informations codées binaires (pures), mais pas comme dans l'élétromagnétisme classique, à travers les ondes électromagnétiques. (Je ne peux pas ajouter à cela.)

— Pedro JV Mendes

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@VishalSharma la réponse est non, il ne peut pas y avoir de forme d'onde numérique parfaite dans l'électronique du monde réel car la bande passante infinie est impossible car la résistance zéro, la capacité et l'inductance sont toutes impossibles. La signalisation numérique fonctionne car il suffit de rendre le signal réel proche du numérique pour que le récepteur du signal puisse l'interpréter comme des valeurs discrètes, mais la forme d'onde sous-jacente du signal sera toujours continue et analogique.

— Todd Wilcox

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Ce que je vais retirer de toute discussion est le suivant: Tous les signaux de ce monde sont des signaux analogiques. Nous ne pouvons pas produire un signal parfaitement numérique. Nous ne pouvons générer que des approximations plus proches d'un signal numérique. Par conséquent, que le support soit câblé ou sans fil, cela n'a pas d'importance. La forme d'onde du signal transmis sera toujours analogique.

— Vishal Sharma

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Les ondes électromagnétiques, ou signaux qui traversent l'espace ou l'air, existent en raison de l'échange d'énergie entre l'onde électrique et l'onde magnétique.

Cet échange d'énergie se produit à une fréquence fixe, ou une couleur pour les ondes lumineuses. La fréquence est déterminée par la source rayonnant l'énergie.

Des ondes de fréquences différentes peuvent être mélangées, mais elles existent en tant que séparées coloursqui ne peuvent pas être modifiées lorsqu'elles traversent l'espace. C'est pourquoi la lumière du soleil blanche peut être séparée dans les couleurs de l'arc-en-ciel.

— skvery
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