信號(hào)基礎(chǔ)知識(shí)
信號(hào)是運(yùn)載消息的工具，是消息的載體。那么你對(duì)信號(hào)了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于信號(hào) 知識(shí)的內(nèi)容，希望大家喜歡!
信號(hào)是消息載體
信號(hào)(也稱為訊號(hào))是運(yùn)載消息的工具，是消息的載體。從廣義上講，它包含光信號(hào)、聲信號(hào)和電信號(hào)等。例如，古代人利用點(diǎn)燃烽火臺(tái)而產(chǎn)生的滾滾狼煙，向遠(yuǎn)方軍隊(duì)傳遞敵人入侵的消息，這屬于光信號(hào);當(dāng)我們說(shuō)話時(shí)，聲波傳遞到他人的耳朵，使他人了解我們的意圖，這屬于聲信號(hào);遨游太空的各種無(wú)線電波、四通八達(dá)的電話網(wǎng)中的電流等，都可以用來(lái)向遠(yuǎn)方表達(dá)各種消息，這屬電信號(hào)。人們通過(guò)對(duì)光、聲、電信號(hào)進(jìn)行接收，才知道對(duì)方要表達(dá)的消息。
信號(hào)的分類
對(duì)信號(hào)的分類方法很多，信號(hào)按數(shù)學(xué)關(guān)系、取值特征、能量功率、處理分析、所具有的時(shí)間函數(shù)特性、取值是否為實(shí)數(shù)等，可以分為確定性信號(hào)和非確定性信號(hào)(又稱隨機(jī)信號(hào))、連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)(即模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào))、能量信號(hào)和功率信號(hào)、時(shí)域信號(hào)和頻域信號(hào)、時(shí)限信號(hào)和頻限信號(hào)、實(shí)信號(hào)和復(fù)信號(hào)等。
信號(hào)的邊沿速率
信號(hào)的邊沿速率是信號(hào)沿變化的響應(yīng)時(shí)間，通常用信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間來(lái)度量，如圖所示。器件的輸出驅(qū)動(dòng)電流和信號(hào)的接口標(biāo)準(zhǔn)等都會(huì)影響該參數(shù)。由于器件的速度在不斷提高，所以可能導(dǎo)致差模電流增大，發(fā)生串?dāng)_和阻尼振蕩(振鈴)。
信號(hào)的邊沿特性
快速的信號(hào)切換時(shí)間(邊沿速率)將導(dǎo)致回流、串?dāng)_、阻尼振蕩(振鈴)及反射等問題的增加。信號(hào)的邊沿速率與信號(hào)的工作頻率是兩個(gè)不同的概念，高的邊沿速率不一定是高的頻率。例如在實(shí)際的應(yīng)用中，可能系統(tǒng)的工作頻率并不高。但如果信號(hào)的上升速率過(guò)快的話，將會(huì)產(chǎn)生較大振鈴現(xiàn)象，同樣會(huì)帶來(lái)信號(hào)完整性的問題。當(dāng)振鈴信號(hào)達(dá)到器件所能容忍的極限值時(shí)會(huì)使器件內(nèi)部的半導(dǎo)體特性發(fā)生變化(電子遷移)、器件發(fā)熱及功耗加大等現(xiàn)象，造成系統(tǒng)的可靠性降低，并且較快的邊沿速率其功耗也越大。
信號(hào)的邊沿速率與器件的輸出強(qiáng)度(輸出驅(qū)動(dòng)電流)有直接的關(guān)系，過(guò)強(qiáng)的輸出驅(qū)動(dòng)電流除了能夠提高信號(hào)的邊沿速率之外，還會(huì)對(duì)周圍的器件及傳輸線造成干擾(Crosstalk)。因此對(duì)電磁兼容性(EMI)非常敏感的系統(tǒng)，信號(hào)邊沿速率是重點(diǎn)需要考慮的，而系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率反而放在第二位考慮。
虛擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的裝換
(1)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)
不同的數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號(hào)才能進(jìn)行傳輸：模擬數(shù)據(jù)一般采用模擬信號(hào)(AnalogSignal)，例如用一系列連續(xù)變化的電磁波(如無(wú)線電與電視廣播中的電磁波)，或電壓信號(hào)(如電話傳輸中的音頻電壓信號(hào))來(lái)表示;數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)則采用數(shù)字信號(hào)(DigitalSignal)，例如用一系列斷續(xù)變化的電壓脈沖(如我們可用恒定的正電壓表示二進(jìn)制數(shù)1，用恒定的負(fù)電壓表示二進(jìn)制數(shù)0)，或光脈沖來(lái)表示。當(dāng)模擬信號(hào)采用連續(xù)變化的電磁波來(lái)表示時(shí)，電磁波本身既是信號(hào)載體，同時(shí)作為傳輸介質(zhì);而當(dāng)模擬信號(hào)采用連續(xù)變化的信號(hào)電壓來(lái)表示時(shí)，它一般通過(guò)傳統(tǒng)的模擬信號(hào)傳輸線路(例如電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng))來(lái)傳輸。當(dāng)數(shù)字信號(hào)采用斷續(xù)變化的電壓或光脈沖來(lái)表示時(shí)，一般則需要用雙絞線、電纜或光纖介質(zhì)將通信雙方連接起來(lái)，才能將信號(hào)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
(2)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換
模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間可以相互轉(zhuǎn)換：模擬信號(hào)一般通過(guò)PCM脈碼調(diào)制(PulseCodeModulation)方法量化為數(shù)字信號(hào)，即讓模擬信號(hào)的不同幅度分別對(duì)應(yīng)不同的二進(jìn)制值，例如采用8位編碼可將模擬信號(hào)量化為2^8=256個(gè)量級(jí)，實(shí)用中常采取24位或30位編碼;數(shù)字信號(hào)一般通過(guò)對(duì)載波進(jìn)行移相(PhaseShift)的方法轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)與城域網(wǎng)中均使用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，在計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)中實(shí)際傳送的則既有二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，也有由數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換而得的模擬信號(hào)。但是更具應(yīng)用發(fā)展前景的是數(shù)字信號(hào)。
鐵路信號(hào)
“鐵路信號(hào)”是鐵路部門為保證列車運(yùn)行安全和提高運(yùn)輸效率而形成的一門學(xué)科。建國(guó)后，特別是1958年以來(lái)，鐵道部所屬的有關(guān)院校如北京鐵道學(xué)院(現(xiàn)北方交通大學(xué))及上海鐵道學(xué)院等的電信系都設(shè)置了“信號(hào)”專業(yè)，為我國(guó)的鐵路信號(hào)事業(yè)培養(yǎng)了大批的專門人才。鐵路信號(hào)主要研究如何把“車站聯(lián)鎖”“集中”起來(lái)由車站值班員統(tǒng)一操控，以及如何實(shí)施單線或復(fù)線區(qū)間的“閉塞”，以防止列車迎面相撞或追尾，因之“信號(hào)”學(xué)科包括了信號(hào)、集中和閉塞三個(gè)方面，簡(jiǎn)稱為“信集閉”。
信號(hào)是指示列車運(yùn)行及調(diào)車作業(yè)的命令，有關(guān)行車人員必須嚴(yán)格執(zhí)行。
鐵路信號(hào)分為視覺信號(hào)和聽覺信號(hào)。
視覺信號(hào)又分晝間、夜間及晝夜通用信號(hào)。
視覺信號(hào)的基本顏色：
紅色——停車;
黃色——注意或減低速度;
綠色——按規(guī)定速度運(yùn)行。
聽覺信號(hào)：號(hào)角、口笛、響墩發(fā)出的音響和機(jī)車、軌道車的鳴笛聲。
鐵路信號(hào)按信號(hào)機(jī)是否可移動(dòng)又可分為固定信號(hào)、移動(dòng)信號(hào)和手信號(hào)。
按停車信號(hào)的顯示意義可分為絕對(duì)信號(hào)和非絕對(duì)信號(hào)(亦稱容許信號(hào))兩種。絕對(duì)信號(hào)是指當(dāng)顯示停止運(yùn)行的信號(hào)時(shí)，列車、調(diào)車必須無(wú)條件遵守的信號(hào)顯示。進(jìn)站、出站、進(jìn)路和通過(guò)信號(hào)機(jī)的燈光熄滅、顯示不明或顯示不正確時(shí)，均視為停車信號(hào)。接近信號(hào)機(jī)的燈光熄滅、顯示不明或顯示不正確時(shí)，均視為進(jìn)站信號(hào)機(jī)為關(guān)閉狀態(tài)。裝有容許信號(hào)的通過(guò)信號(hào)機(jī)，顯示停車信號(hào)時(shí)，準(zhǔn)許鐵路局規(guī)定停車后起動(dòng)困難的貨物列車，在該信號(hào)機(jī)前不停車，以最高不超過(guò)20km/h，運(yùn)行到次一通過(guò)信號(hào)機(jī)，按其顯示的要求運(yùn)行。
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