مفهوم دیجیتال و آنالوگ چیست ؟

فناوری آنالوگ

امواج و یا سیگنال به شکل اولیه ضبط و یا استفاده میشوند.برای مثال در یک دستگاه ضبط صوت آنالوگ سیگنال دریافت شده مستقما از میکروفون دریافت و به نوار کاست منتقل میشود.صوت شما که از میکروفن دریافت میشود به صورت طبیعی یا همان آنالوگ است و امواج ظبط شده بر روی نوار کاست نیزبه همین صورت ( آنالوگ ) خواهد بود.
سیگنال های آنالوگ به صورت پیوسته هستند و اطلاعات به طور نا منظم روی موج سوار شده و منتشر می شوند اگر اختلالی در حتی قسمت کوچکی از این انتقال رخ دهد به دلیل پیوستگی آن قسمت حذف شده و اطلاعات ناقص به دست فرد مقابل می رسد .

 

این امواج میتواند از روی نوار خوانده و یا تقویت شوند و برای تولید صدا به بلندگو ها فرستاده شوند.
واژه انالوگ از واژه یونانی ανάλογος که معنای “نسبی” می دهد گرفته شده است.

در فناوری دیجیتال امواج نمونه ای از امواج آنالوگ در یک سری از فواصل میشوند. سپس تبدیل به یک سری اعداد(صفر و یک) میشوند که توانایی ذخیره شدن روی دستگاه های دیجیتالی را خواهند داشت.
در انتقال دیجیتال اطلاعات به صورت بسته هایی به نام بایت منتقل می شود بایت ها از کد هایی به صورت روشن و خاموش (صفر و یک) تشکیل شده اند در این نوع انتقال، یا اطلاعات به طرف مقابل نمی رسد و یا کامل به دستش می رسد و به این دلیل که از دو نوع کد تشکیل شده تشخیص آن بسیار راحت تر است .

 

در یک سی دی میزان این نمونه سازی 44000 نمونه (سیگنال) در هر ثانیه است. به عبارت دیگر 44000 شماره در هر ثانیه از یک موسیقی توسط دستگاه خوانده میشود. برای شنیدن موسیقی اعداد به صورت امواج ولتاژ(مستقیم یا متناوب) در می آیند که به صوت اصلی بسیار نزدیک است.
واژه دیجیتال از لغت DIGIT (رقم) ویا DIGITUS (واژه یونانی به معنی انگشت) گرفته شده، بخاطر اینکه از انگشتان برای شمارش استفاده میشود.

در هر نوع سیستم مخابره اطلاعاتی وجود برخی از عوامل غیر قابل کنترل باعث ایجاد نویز در محیط می شود. منابع نویز شامل نویز محیط و نویز گیرنده می باشند. در یک سیستم مخابراتی گسترده که از چندین تکرار کننده که هر کدام شامل فرستنده و گیرنده های زیادی می باشند در هر مرحله نویز محیط و گیرنده به سیگنال اصلی اضافه می شود . حتی در بهترین گیرنده و کانال مخابراتی نویز به سیگنال اصلی اضافه می شود.

در یک سیستم مخابراتی آنالوگ هر گز نمی توان نویز را از سیگنال اصلی جدا کرد و بهترین سیستم مخابراتی نه تنها نویز را از بین نمی برد بلکه نویز اضافه می کند و تنها میتوان از سیستم های low noise استفاده کرد. در حالی که این برتری برای سیستم های مخابرات دیجیتال نسبت به آنالو گ وجود دارد که می توان در شرایط مناسب نویز را به طور کامل از سیگنال اصلی جدا کرد و سیگنال اصلی را در گیرنده بازسازی کرد.
در مخابرات آنالوگ تنها به وسیله فیلتر های میان گذر می توان نویز هایی را که خارج از باند قرار دارد جدا کرد ولی نمی توان نویزی که در باند سیگنال اصلی وجود دارد جدا کرد اما در ارسال دیجیتال اگر به وسیله یک مقایسه کننده سیگنال دریافتی را با یک vref که برابر v/2 می باشد مقایسه کنیم سیگنال اولیه به دست می آید.

اگر دو سیستم ارسال آنالوگ و دیجیتال را مقایسه کنیم به سه مورد بایستی اشاره کرد:

1- یکی از برتری های عمده مخابرات دیجیتال نسبت به آنالوگ بازسازی سیگنال مخابرات دیجیتال است.
2- برای انتقال چندین کانا تلویزیونی از روش های مالتی پلکس استفاده می شود. در در مخابرات آنالوگ از روش های fdm و در مخابرات دیجیتال از رو ش های tdm استفاده می شود . مدارات مالتی پلکس FDM پر حجم و احتیاج به فیلتر های متعدد و دقیقی جهت جدا کردن کانال ها از هم می باشد و نمی توان مدارات مجتمع IC آنالوگ با تراکم زیاد ساخت. این مدارات احتیاج به خازن- سلف و فیلتر های مکانیکی بسیاری دارند که نمی توان آنها را به صورت IC در آورد.
ولی مدارات مجتمع مربوط به مخابرات دیجیتال را می توان با تراکم بسیار ساخت و از میکرو پرو سسور ها و کامپیوتذر می توان در مخابرات دیجیتال استفاده کرد که باعث افزایش سر عت ارسال و کاهش حجم می شود.
3- فرق دیگر مخابرات دیجیتال و آنالوگ در پهنای باند ی است که احتیاج دارند. در سیستم های آنالوگ برای ارسال یک کانال تلفنی فقط به 4 کیلو هرتز پهنای باند احتیاج است ولی در مخابرات دیجیتال پهنای باند زیادی اشغال میشود. . مثلا در مدلاسیون bpsk برای ارسال یک کانال تلفنی 6 کیلو هرتز پهنای باند است.

شاید این را به حساب ضعف مخابرات دیجیتال بتوان گذاشت ولی با استفاده از مدلاسیون های پیشرفته بعدا برای ارسال یک کانال تلفنی 64 QAM فقط احتیاج به 2 کیلو هرتز پهنای باند است. این کمتر از حالت آنالوگ است!!

 

 

با استفاده از تبدیل فوریه می‌توان نشان داد که اگر از یک سیگنال آنالوگ با بسامد بیش از ۲ برابر حداکثر بسامد موجود در آن نمونه‌برداری کنیم، می‌توان با استفاده از مقادیر به دست آمده، سیگنال اصلی را دقیقاً بازسازی کرد. به بسامد دو برابر مزبور بسامد نایکویست گفته می‌شود و در سیستم‌های عملی جهت ملاحظات خاصی ۲.۲ در نظر گرفته می‌شود. حاصل نمونه‌برداری از سیگنال آنالوگ را سیگنال گسسته گویند.

 

 

سیگنال گسسته را جهت دیجیتال‌سازی باید به مقادیر خاصی محدود کرد، به این عملیات، کوانتیزه‌سازی گویند. یک دلیل کوانتیزه سازی آن است که دستگاه‌های کنونی قدرت تشخیص صد در صد یک سیگنال و ذخیره سازی آن را ندارند.