模拟信号处理概述

模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。模拟信号主要是与离散的数字信号相对的连续的信号。模拟信号分布于自然界的各个角落，如气温的变化，而数字信号是人为的抽象出来的在幅度取值上不连续的信号。

电学上的模拟信号主要是指幅度和相位都连续的电信号，此信号可以被模拟电路进行各种运算，如放大，相加，相乘等。模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度，或频率，或相位随时间作连续变化，广播的声音信号，电视的图像信号等。模拟信号的主要优点是其精确的分辨率，在理想情况下，它具有无穷大的分辨率。与数字信号相比，模拟信号的信息密度更高。由于不存在量化误差，它可以对自然界物理量的真实值进行尽可能逼近的描述。模拟信号的另一个优点是，当达到相同的效果，模拟信号处理比数字信号处理更简单。模拟信号的处理可以直接通过模拟电路组件(例如运算放大器等)实现，而数字信号处理往往涉及复杂的算法，甚至需要专门的数字信号处理器。

模拟信号的主要缺点是它总是受到杂讯(信号中不希望得到的随机变化值)的影响。信号被多次复制，或进行长距离传输之后，这些随机噪声的影响可能会变得十分显著。在电学里，使用接地屏蔽(shield)、线路良好接触、使用同轴电缆或双绞线，可以在一定程度上缓解这些负面效应。噪声效应会使信号产生有损。有损后的模拟信号几乎不可能再次被还原，因为对所需信号的放大会同时对噪声信号进行放大。如果噪声频率与所需信号的频率差距较大，可以通过引入电子滤波器，过滤掉特定频率的噪声，但是这一方案只能尽可能地降低噪声的影响。因此，在噪声在作用下，虽然模拟信号理论上具有无穷分辨率，但并不一定比数字信号更加精确。尽管数字信号处理算法相对复杂，但是现有的数字信号处理器可以快速地完成这一任务。另外，计算机等系统的逐渐普及，使得数字信号的传播、处理都变得更加方便。诸如照相机等设备都逐渐实现数字化，尽管它们最初必须以模拟信号的形式接收真实物理量的信息，最后都会通过模拟数字转换器转换为数字信号，以方便计算机进行处理，或通过互联网进行传输。

模拟信号的变换与处理是直接对连续时间信号进行分析处理的过程，是利用一定的数学模型所组成的运算网络来实现的.从广义讲，它包括了调制、滤波、放大、微积分、乘方、开方、除法运算等.模拟信号分析的目的是便于信号的传输与处理，例如，信号调制后的放大与远距离传输;利用信号滤波实现剔除噪声与频率分析;对信号的运算估值，以获取特征参数等。尽管数字信号分析技术已经获得了很大发展，但模拟信号分析仍然是不可少的，即使在数字信号分析系统中，也要加以模拟分析设备.例如，对连续时问信号进行数字分析之前的抗频混滤波，信号处理以后的显示记录等。传感器输出的电信号，大多数不能直接输送到显示、记录或分析仪器中去。其主要原因是：大多数传感器输出的电信号很微弱,需要进一步放大，有的还要进行阻抗变换;有些传感器输出的是电参量，要转换为电能量;输出信号中混杂有干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比;若测试工作仅对部分频段的信号感兴趣，则有必要从输出信号中分离出所需的频率成分;当采用数字式仪器、仪表和计算机时，模拟输出信号还要转换为数字信号等等。因此，传感器的输出信号要经过适当的调理，使之与后续测试环节相适应。常用的信号调理环节有：电桥、放大器、滤波器、调制器与解调器等。