Analoogsignaal

Allikas: Vikipeedia
Analoogsignaali näide.

Analoogsignaal on pidev signaal, ehk signaal, millel on lõpmatu arv olekuid ning mis on igal ajahetkel määratud (s.t. mida saab igal ajahetkel mõõta).

Kuna enamik looduslike ja tehislike protsesse on pidevatoimelised, siis kajastavad analoogsignaalid neid vägagi adekvaatselt.

Enamlevinud on elektriliste analoogsignaalide kasutamine, kuid kasutamist leiavad ka pneumaatilised, optilised jt. signaalid.

Elektrilise analoogsignaali kasutamise puhul andmed protsessi või objekti mingi parameetri kohta kohta on esitatavad kas otseselt voolutugevuse, pinge või kogulaengu, või siis nende muutuste kujul, või ka kaudselt läbi amplituudi, sageduse, faasi või mõne muu elektrisignaalile iseloomuliku parameetri (näiteks, impulsi pikkus).

Andmed (mõnel juhul käsitletavad ka kui informatsioon) mingist füüsikalise suuruse kohta (heli, temperatuur, rõhk, asend, valgus) muundatakse elektriliseks signaaliks kasutades selle suuruse andurit ehk muundurit, mis otsese toimega seadmete puhul muundab energiat ühest liigist teise (näiteks mikrofon, termopaar, piesoandur),[1] või toimib mingil muul printsiibil (takistusandur, asendiandur, kiirendusandur jt.)

Eelised[muuda | muuda lähteteksti]

Analoogsignaalide eeliseks on nende mingi parameetri otsene (analoogne) vastavus sellele füüsikalisele parameetrile (infole), mida nad esindavad (kannavad). Nende resolutsiooni peetakse potentsiaalselt lõpmatult suureks.[2] Seetõttu on analoogsignaalid on oma olemuse poolest suurema (info)tihedusega, kui digitaalsignaalid.[3]

Teiseks analoogsignaalide kasutamise eeliseks on see, et nende töötlemiseks saab kasutada suhteliselt lihtsaid signaalitöötluse vahendeid.[2] Näiteks saab signaalide suurust muuta võimendamise teel ja sagedusala saab mürade nõrgestamiseks piirata suhteliselt lihtsate madalpääsfiltritega.

Helisignaali puhul pole analoogsignaali kujul esitatud heli tänapäevaste vahendite kasutamisel digitaalsest esitusest praktiliselt üldse halvem. Kuna helisalvestuse tegemisel kasutatakse samu mikrofone ja taasesitamisel samu elektroakustilisi seadmeid, siis tavakuulaja jaoks pole kõrgekvaliteediline analoogsalvestus ja digitaalsalvestus (või vastavad signaaliedastused) eristatavad. Kõrge helikvaliteedi puhul osutub analoogsalvestus tihti mingis mõttes paremaks ja on seetõttu paljude asjatundjate poolt eelistatud variant. Eriti palju parem on heli analoogesitus (grammofon, magnetofon, ja ka FM-raadio) aga võrdluses kompresseeritud digitaalset helisalvestust ja heliedastust kasutavate lahendustega (mp3, digitaal-/Interneti-raadio, digi-TV, digi-filmid/-kino). See paremus ei pruugi muidugi ilmneda igapäevases kasutuses (helitaustana kuulamisel), küll aga originaalhelide tasemel taasesitamisel (sellisel helitugevuse tasemel, nagu see on/oli kontserdil või stuudios).

Videosignaali puhul on analoodsignaali kasutamisel eeliseks suur liigsus, mis tuleneb pildikaadrite paljukordses skaneerimises (tavaliselt 25 kaadrit sekundis). Selle tõttu on hea pildi kvaliteedi korral nõutav lai sagedusriba (4...8 MHz vastavalt 500...800 realise pildi puhul). Heledus- ja värvussignaali osas vastab analoogsignaalil põhinev TV ja videosalvestus 6...8 bitisele digitaalesitusele.

Kuvarite osas on analoogliides kasutatav kuni HD-kvaliteedini ilma mingite nähtavate erinevusteta pildi kvaliteedi osas võrreldes digitaalse versiooniga (1 V diapasoon 1 mV eraldusvõime ja lineaarsusega vastab 10 bitile). Seda küll teatavate piirangutega kaadrite arvu osas sekundis (video puhul on see niikuinii 25 või 30 kaadrit sekundis), mis reeglina staatilise pildi kuvamisel aga ei oma tähtsust, erijuhtudel aga võib omada (arvutimängud vms.).


Puudused[muuda | muuda lähteteksti]

Analoogsignaalide kasutamisel on küllalt suureks probleemiks müra ja muud aditiivsed häired ehk juhuslikud või ka deterministlikud signaalid (elektrivõrgust lähtuvad häired), mis liituvad kasulikule signaalile selle edastamisel, vastuvõtmisel, savestamisel, kopeerimisel ja töötlemisel.

Mida kaugemale signaali edastatakse, seda nõrgemaks muutub kasulik signaal selle vastuvõtja jaoks, samal ajal kui vastuvõtul lisanduvad mürad üldjuhul oluliselt ei muutu (näiteks raadiovastuvõtja omamüra). Mida rohkem on kasulikule signaalile liitunud müra, seda suurem on signaali järgi algse informatsiooni taastamise viga.[4] Mõõtesüsteemides tähendab see lugemi võtmisel teatavat ebatäpsust ehk mõõtemääramatust (antud juhul liituvat ehk aditiivset viga).

Helisignaali puhul tähendab mürataseme tõus reeglina taustakahina (sahina) tugevnemist. Kasulik helisignaal ise jääb selle juures peaaegu muutumatuks. Kuna reeglina on algses lähtehelisignaalis müratase üsna madal (näiteks võiks rääkida suurusjärgust 1/1000 ehk -60 dB kasulikust signaalist), siis kopeerimise korral see mürataseme mõningane tõus erilist probleemi ei tekita (müratase kasvab 3 dB võrra). Küll aga tekib müraga probleeme helisignaali paljukordsel retransleerimisel, mida kasutati traat- ja raadiosides side loomiseks kauge maa taha), kus transleerimise lõigul liituv müra moodustab signaalist palju suurema osa (näiteks 1/20 ehk -26 dB).

Videosignaali puhul on analoogkujul pildi edastamise ja salvestamise puhul probleemiks suur liigsus videosignaalis. Pildi järgnevad kaadrid erinevad üksteisest väga vähe, kuid pideval pildi skaneerimisel ja edastamisel põhinev videosüsteem ei võimalda sellest liigsusest vabaneda. Samal ajal on analoogkujul toimuv pildiedastus selle tõttu ka kindlam (vaadake eespool eeliste osa), sest ka väga halbades müratingimustes on pildist võimalik midagi välja lugeda (aga digitaalpilti rasketes vastuvõtu oludes reeglina enam ei saagi näidata). Analoogedastusega pildis kajastub müra ainult originaalis sellel mitte olnud juhusliku iseloomuga elementide ilmumise kujul (pildil ilmneb nn. lumesaju efekt). Selleks peab aga müra tase olema nii kõrge, et saavutab võrreldava taseme pildi heledus- või värvussignaaliga. Märkusena olgu siinkohal märgitud, et sageli analoogedastuse puuduseks loetav pildi sünkroniseeringu probleem pole mitte analoogsignaali puudus, vaid vastuvõtuseadmes kasutatud sünkronisatsioonisüsteemide puudus. Sama probleemi esinemisel digitaalsignaali puhul ei toimuks enam mitte mingit pildiedastust.

Kopeerimise korral on nii, et mida rohkem kordi signaali salvestust on juba kord tehtud koopia pealt edasi kopeeritud, seda rohkem müra liitub igal uue koopia tegemisel selleks vajaliku taasesitamise ajal kasulikule signaalile. Juhuslike ja sõltumatute mürade korral liitub müra õnneks ruutjuurseaduspärasuse järgi, nii et müra tase kahekordistub alles neljandal kopeerimisel, jne. Otse originaali pealt kopeerimisel see probleem langeb praktiliselt ära. Sama kehtib ka signaali moonutuste kohta.

Modulatsioon[muuda | muuda lähteteksti]

Kandevsignaali amplituudi (AM) ja sageduse (FM) moduleerimine madalsagedusliku signaaliga (ülemine) .
Next.svg Pikemalt artiklis Modulatsioon (ülekandetehnika).

Modulatsiooni kasutatakse signaali edastamiseks mingis teises reeglina ette antud või piiratud sagedusvahemikus (näiteks heli ülekandeks raadiosageduste alas).

Levinumad kandevsagedusliku signaali moduleerimise tehnikad on amplituudmodulatsioon (AM), mille korral muudetakse kandelaine (sinusoidi) amplituudi, ja sagedusmodulatsioon (FM), mille korral muudetakse kandelaine sagedust. Väga laialdaselt kasutatakse kaasajal aga faasmodulatsiooni (PM).[5]

Vaata ka[muuda | muuda lähteteksti]

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. Singmin 2001, lk. 9
  2. 2,0 2,1 Butterworth-Heinemann "Digital Signal Processing: Instant access." lk. 2-3
  3. "Concise Dictionary of Computing." Penguin Reference, Penguin Books, lk. 11-12.
  4. What is an Analog Signal? (Kasutatud 14.11.2011) (Inglise keeles).
  5. Mark R. Miller. Electronics the Easy Way. Barron's Educational Series. 2002 ISBN 0764119811. lk 232-239

Kirjandus[muuda | muuda lähteteksti]