信號（也稱為訊號）是運載消息的工具，是消息的載體。

        從廣義上講，它包含光信號、聲信號和電信號等。例如，古代人利用點燃烽火台而產生的滾滾狼煙，向遠方軍隊傳遞敵人入侵的消息，這屬於光信號；當我們說話時，聲波傳遞到他人的耳朵，使他人瞭解我們的意圖，這屬於聲信號；遨遊太空的各種無線電波、四通八達的電話網中的電流等，都可以用來向遠方表達各種消息，這屬電信號。

人們通過對光、聲、電信號進行接收，才知道對方要表達的消息。

　

　

　

分類

        對信號的分類方法很多，信號按數學關係、取值特徵、能量功率、處理分析、所具有的時間函數特性、取值是否為實數等，可以分為確定性信號和非確定性信號（又稱隨機信號）、連續信號和離散信號（即模擬信號和數字信號）、能量信號和功率信號、時域信號和頻域信號、時限信號和頻限信號、實信號和覆信號等。

邊沿速率

        信號的邊沿速率是信號沿變化的響應時間，通常用信號的上升時間和下降時間來度量，如圖所示。器件的輸出驅動電流和信號的接口標準等都會影響該參數。由於器件的速度在不斷提高，所以可能導致差模電流增大，發生串擾和阻尼振蕩(振鈴)。

信號的邊沿特性

        快速的信號切換時間(邊沿速率)將導致回流、串擾、阻尼振蕩(振鈴)及反射等問題的增加。信號的邊沿速率與信號的工作頻率是兩個不同的概念，高的邊沿速率不一定是高的頻率。例如在實際的應用中，可能系統的工作頻率並不高。但如果信號的上升速率過快的話，將會產生較大振鈴現象，同樣會帶來信號完整性的問題。當振鈴信號達到器件所能容忍的極限值時會使器件內部的半導體特性發生變化(電子遷移)、器件發熱及功耗加大等現象，造成系統的可靠性降低，並且較快的邊沿速率其功耗也越大。

        信號的邊沿速率與器件的輸出強度(輸出驅動電流)有直接的關係，過強的輸出驅動電流除了能夠提高信號的邊沿速率之外，還會對周圍的器件及傳輸線造成干擾 (Crosstalk)。因此對電磁兼容性(EMI)非常敏感的系統，信號邊沿速率是重點需要考慮的，而系統的時鐘頻率反而放在第二位考慮。

　

　

　

模擬信號與數字信號

        不同的數據必須轉換為相應的信號才能進行傳輸：模擬數據一般採用模擬信號(AnalogSignal)，例如用一系列連續變化的電磁波(如無線電與電視廣播中的電磁波)，或電壓信號(如電話傳輸中的音頻電壓信號)來表示；數字數據則採用數字信號(Digital Signal)，例如用一系列斷續變化的電壓脈衝(如我們可用恆定的正電壓表示二進制數1，用恆定的負電壓表示二進制數0)，或光脈衝來表示。 當模擬信號採用連續變化的電磁波來表示時，電磁波本身既是信號載體，同時作為傳輸介質；而當模擬信號採用連續變化的信號電壓來表示時，它一般通過傳統的模擬信號傳輸線路(例如電話網、有線電視網)來傳輸。 當數字信號採用斷續變化的電壓或光脈衝來表示時，一般則需要用雙絞線、電纜或光纖介質將通信雙方連接起來，才能將信號從一個節點傳到另一個節點。

　

　

模擬信號與數字信號之間的相互轉換

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        模擬信號和數字信號之間可以相互轉換：模擬信號一般通過PCM脈碼調製(Pulse Code Modulation)方法量化為數字信號，即讓模擬信號的不同幅度分別對應不同的二進制值，例如採用8位編碼可將模擬信號量化為2^8=256個量級，實用中常採取24位或30位編碼；數字信號一般通過對載波進行移相(Phase Shift)的方法轉換為模擬信號。 計算機、計算機局域網與城域網中均使用二進制數字信號，目前在計算機廣域網中實際傳送的則既有二進制數字信號，也有由數字信號轉換而得的模擬信號。但是更具應用發展前景的是數字信號。

　

　

　

        數字信號指幅度的取值是離散的，幅值表示被限制在有限個數值之內。二進制碼就是一種數字信號，它受噪聲的影響較小，易於數字電路進行處理，所以得到廣泛的應用。數字信號特點：抗干擾能力強、無噪聲積累。

        在模擬通信中，為了提高信噪比，需要在信號傳輸過程中及時對衰減的傳輸信號進行放大，信號在傳輸過程中不可避免地疊加上的噪聲也被同時放大。隨著傳輸距離的增加，噪聲累積越來越多，以致使傳輸質量嚴重惡化。

        對於數字通信，由於數字信號的幅值為有限個離散值(通常取兩個幅值)，在傳輸過程中雖然也受到噪聲的干擾，但當信噪比惡化到一定程度時，即在適當的距離採用判決再生的方法，再生成沒有噪聲干擾的和原發送端一樣的數字信號，所以可實現長距離高質量的傳輸。

        信號的數字化需要三個步驟：抽樣、量化和編碼。抽樣是指用每隔一定時間的信號樣值序列來代替原來在時間上連續的信號，也就是在時間上將模擬信號離散化。量化是用有限個幅度值近似原來連續變化的幅度值，把模擬信號的連續幅度變為有限數量的有一定間隔的離散值。編碼則是按照一定的規律，把量化後的值用二進制數字表示，然後轉換成二值或多值的數字信號流。這樣得到的數字信號可以通過電纜、微波幹線、衛星通道等數字線路傳輸。在接收端則與上述模擬信號數字化過程相反，再經過後置濾波又恢復成原來的模擬信號。上述數字化的過程又稱為脈衝編碼調製。

　

　

        主要是與離散的數字信號相對的連續的信號。模擬信號分佈於自然界的各個角落，如每天溫度的變化，而數字信號是人為的抽像出來的在幅度取值上不連續的信號。電學上的模擬信號主要是指幅度和相位都連續的電信號，此信號可以被模擬電路進行各種運算，如放大，相加，相乘等。
　

        模擬信號是指用連續變化的物理量表示的信息，其信號的幅度，或頻率，或相位隨時間作連續變化，如目前廣播的聲音信號，或圖像信號等。

        由理論分析可知，ΔM的量化信噪比與抽樣頻率成三次方關係，即抽樣頻率每提高一倍則量化信噪比提高9dB。通常ΔM的抽樣頻率至少16KHz以上才能使量化信噪比達到15dB以上。32KHz時，量化信噪比約為26dB左右，可以用於一般的通信質量要求。如果設信道可用的最小信噪比為15dB，則信號的動態範圍僅有 11dB，遠遠不能滿足高質量通信要求的35-50dB的動態範圍，除非抽樣頻率提高到100KHz以上採用實用價值。上述理論分析的結論讀者可以通過改變仿真實驗的信號抽樣頻率觀察到。當抽樣頻率低於16KHz時，信號失真已十分明顯，當抽樣頻率為128KHz時失真較小。

        改進ΔM動態范圍的方法有很多，其基本原理是採用自適應方法使量階Δ的大小隨輸入信號的統計特性變化而跟蹤變化。如量階能隨信號瞬時壓擴，則稱為瞬時壓擴ΔM，記作 ADM。若量階Δ隨音節時間問隔（5一20ms）中信號平均斜率變化，則稱為連續可變斜率增量調製，記作CVSD。由於這種方法中信號斜率是根據碼流中連「1」或連「0」的個數來檢測的，所以又稱為數字檢測、音節壓擴的自適應增量調製，簡稱數字壓擴增量調製。

         數字壓擴增量調製與普通增量調製相比，其差別在於增加了連「1」連「0」數字檢測電路和音節平滑電路。由於CVSD的自適應信息（即控制電壓）是從輸出碼流中提取的，所以接收端不需要發送端傳送專門的自適應信息就能自適應於原始信號，電路實現起來比較容易。對於數字壓擴增量調製感興趣的讀者可以在上述仿真實驗的基礎上加入連「1」連「0」數字檢測電路和音節平滑電路，重新仿真並觀察改善情況。

        模擬信號的主要優點是其精確的分辨率，在理想情況下，它具有無窮大的分辨率。與數字信號相比，模擬信號的信息密度更高。由於不存在量化誤差，它可以對自然界物理量的真實值進行盡可能逼近的描述。

        模擬信號的另一個優點是，當達到相同的效果，模擬信號處理比數字信號處理更簡單。模擬信號的處理可以直接通過模擬電路組件（例如運算放大器等）實現，而數字信號處理往往涉及複雜的算法，甚至需要專門的數字信號處理器。