Warum können nur analoge Signale durch Luft (Funkkanal) geleitet werden?

Ich habe folgendes in einem Buch gelesen:

"Wenn das übertragene Signal mit elektromagnetischen Wellen durch die Luft geleitet wird, muss es die Form einer kontinuierlichen (analogen) Wellenform haben."

Warum ist das so? Warum kann das Signal nicht die Form einer digitalen Wellenform haben?

Hinzufügen zu Toms Antwort:

Der Wortlaut ist nicht sehr klar, aber dies bedeutet, dass digitale Signale in der Realität nicht existieren. Alle Signale sind analog.

Wenn wir entscheiden, dass eine Spannung über einem bestimmten Schwellenwert eine "1" ist, eine Spannung unter einem bestimmten Schwellenwert eine "0" ist und der Zwischenraum "undefiniert" ist, interpretieren wir ein analoges Signal als digitalen Wert. Es ist jedoch nur eine sehr bequeme Annäherung, die die Arbeit des Designers erheblich vereinfacht.

Digital ist abstrakte Information. Es ist eine Bedeutung, die wir physischen Werten zuweisen. Aus diesem Grund können Sie kein digitales Signal als Funkwelle über Funk senden. Es muss zuerst in etwas umgewandelt werden, das außerhalb der Abstraktion existiert, wie ein analoges Signal, das die zu übertragenden Informationen darstellt.

Das reale Signal besteht aus physikalischen Analogwerten: Spannung, Licht, Strom, Felder, Schalldruck, was auch immer.

Für Ihre Funkanwendung können Sie Ihre digitalen Bits in die Frequenz eines Trägers oder dessen Phase oder eine andere Codierung codieren, von der es viele gibt. Jetzt haben Sie ein analoges Signal, das Ihre Informationen überträgt, und Sie können es senden, dann empfangen und Ihre Bits wiederherstellen.

Der wichtige Punkt zum Mitnehmen ist, dass Sie eine kontinuierliche Wellenform benötigen, wenn Sie elektromagnetische Wellen verwenden. Das heißt nicht, dass Sie kein Signal haben können, das digitale Daten darstellt, sondern dass das Signal selbst kontinuierlich sein muss.

Betrachten Sie eine Rechteckwelle oder sogar eine Folge von Binärspannungen (1 0 1 1 0 usw.). Wenn Sie die FFT eines solchen Signals nehmen, werden Sie feststellen, dass es über eine unendliche Bandbreite spektralen Inhalt hat. Mit anderen Worten, um eine perfekte Schrittänderung zu erzielen, benötigen Sie einen Kanal mit unendlicher Bandbreite.

Es gibt keinen Kanal mit unendlicher Bandbreite. Beim drahtlosen Senden von Signalen auf der Basis elektromagnetischer Wellen haben wir eine massive Einschränkung der Bandbreite, die verhindert, dass eine nicht kontinuierliche Wellenform (dh solche mit schrittweisen Änderungen) gesendet wird.

Nur weil Sie kein Signal senden können, das nicht kontinuierlich ist, heißt das nicht, dass Sie kein Signal senden können, das eines darstellt. Alle digitalen Modulationsschemata tun genau das. OOK ist das grundlegendste Beispiel - eine Null wird durch kein Signal dargestellt, eine Eins wird durch einen einfachen Ton dargestellt.

Digitale Signale sind eine Abstraktion, mit der Menschen Dinge beschreiben und verstehen, indem sie Informationen weglassen, an denen wir nicht interessiert sind.

Betrachten Sie beispielsweise Folgendes: 1001010101000101010

Ist das ein digitales oder ein analoges Signal? Wenn Sie sich nur für das Muster von Einsen und Nullen interessieren, dann ist es ein digitales Signal. Aber die tatsächliche physische Sache, die Sie betrachten, ist völlig analog, da sich jede Ziffer in einer etwas anderen physischen Position befindet und eine etwas andere Helligkeit hat und so weiter.

Es mag Ausnahmen in der Quantenmechanik geben, aber das ist hier nicht relevant.

Stellen Sie sich einen elektromagnetischen Kanal so vor, dass Sie beispielsweise Spannungen innerhalb von -5 V und +5 V senden und empfangen können (Kabel, Funk mit unterschiedlichen Modulationen usw.), wenn Sie allen Spannungspegeln in diesem Bereich unterschiedliche Relevanz geben (z. B. für den Betrieb) ein Sprecher), dann befinden Sie sich in einem analogen Regime. Wenn Sie zwei Spannungsintervalle wählen, z. B. (-4, -2) und (2, 4), und es Ihnen nur wichtig ist, ob die Spannung in das eine oder andere fällt - in eines könnte "0" bedeuten und in das andere " 1 ”, sonst würde es nichts bedeuten - dann befinden Sie sich in einem digitalen Regime.

Elektromagnetische Wellen oder Signale, die durch Raum oder Luft gehen, existieren aufgrund des Energieaustauschs zwischen der elektrischen Welle und der magnetischen Welle.

Dieser Energieaustausch erfolgt mit einer festen Frequenz oder Farbe für Lichtwellen. Die Frequenz wird durch die Quelle bestimmt, die die Energie ausstrahlt.

Wellen mit unterschiedlichen Frequenzen können gemischt werden, aber sie existieren als separate Wellen colours, die nicht geändert werden können, wenn sie durch den Raum wandern. Deshalb kann weißes Sonnenlicht in die Farben des Regenbogens getrennt werden.