신호 이론의 신호 및 신호 속성 이해

오늘날의 디지털 세계에서 신호는 한 장소에서 다른 장소로 정보를 전송하는 데 중요한 역할을 합니다. 라디오 및 텔레비전 신호에서 셀룰러 및 위성 통신에 이르기까지 어디에나 있습니다. 신호 이론은 신호의 특성과 신호가 처리, 조작 및 전송되는 방법을 연구하는 전기 공학의 한 분야입니다. 이 글에서는 신호 이론의 기초, 신호의 속성, 신호를 분석하고 처리하는 방법에 대해 알아봅니다.

 

신호란 무엇입니까?

신호는 시간, 공간 또는 기타 변수에 따라 달라지는 물리량이며 한 장소에서 다른 장소로 전송할 수 있는 정보를 포함합니다. 신호의 예로는 소리, 빛, 전파 및 전기 신호가 있습니다. 신호는 아날로그 또는 디지털일 수 있습니다.

 

아날로그 신호는 시간이나 공간에 따라 부드럽게 변하는 연속적인 신호이며 해당 값은 범위 내의 모든 값을 가질 수 있습니다. 아날로그 신호의 예로는 악기에서 생성되는 음파, 전기 회로의 변화하는 전압 레벨 또는 전파의 변화하는 진폭이 있습니다.

 

반면에 디지털 신호는 시간이나 공간의 특정 지점에서 특정 값만 취하는 이산 신호입니다. 1과 0으로 구성된 이진 코드를 사용하여 표현되며 디지털 통신 및 컴퓨팅 시스템에서 일반적으로 사용됩니다.

 

신호의 속성

신호에는 처리 및 분석 방법을 이해하는 데 필수적인 몇 가지 속성이 있습니다. 가장 중요한 속성 중 일부는 다음과 같습니다.

1. 진폭: 신호의 진폭은 신호의 크기 또는 강도를 나타냅니다. 예를 들어 오디오 신호에서 진폭은 소리의 크기에 해당합니다.
2. 주파수: 신호의 주파수는 초당 사이클 수 또는 헤르츠(Hz)를 나타냅니다. 오디오 신호에서 주파수는 소리의 피치에 해당합니다.
3. 위상: 신호의 위상은 주기 내에서 신호의 위치를 나타냅니다. 동일한 주파수를 가진 신호는 다른 위상을 가질 수 있으며 이들의 조합은 결과 신호에 영향을 줄 수 있습니다.
4. 파장: 신호의 파장은 위상이 같은 신호의 두 연속 지점 사이의 거리를 나타냅니다. 이것은 λ = c/f 공식으로 신호의 주파수와 관련이 있습니다. 여기서 λ는 파장, c는 빛의 속도, f는 주파수입니다.

시간 도메인 및 주파수 도메인

신호는 시간 영역과 주파수 영역의 두 가지 영역에서 분석할 수 있습니다. 시간 영역에서 신호는 시간의 함수로 표현되며 시간에 따른 특성을 분석할 수 있습니다. 주파수 영역에서 신호는 주파수의 함수로 표현되며 신호의 특성은 주파수 범위에서 분석할 수 있습니다.

 

푸리에 변환은 두 영역에서 신호를 분석할 수 있는 수학적 기법입니다. 시간 영역에서 주파수 영역으로 또는 그 반대로 신호를 변환합니다. 주파수 도메인의 결과 신호를 주파수 스펙트럼이라고 하며 원래 신호의 주파수 내용을 나타냅니다.

 

신호 처리

신호 처리는 정보를 추출하거나 속성을 향상시키기 위해 신호를 조작하는 것입니다. 통신, 오디오 및 비디오 처리, 의료 영상, 레이더 및 소나 시스템을 포함한 많은 분야에서 필수적입니다.

가장 일반적인 신호 처리 기술에는 필터링, 변조 및 복조가 포함됩니다.

1. 필터링은 신호에서 원치 않는 구성 요소를 제거하는 프로세스입니다. 잡음이나 원하지 않는 주파수를 제거하기 위해 일반적으로 오디오 및 이미지 처리에 사용됩니다.
2. 변조는 정보를 인코딩하기 위해 반송파 신호의 속성을 변경하는 프로세스입니다. 예를 들어 무선 통신에서 반송파 신호의 진폭, 주파수 또는 위상을 변경하여 음성이나 데이터를 전송합니다.
3. 복조는 변조된 반송파 신호에서 원래 신호를 복구하는 프로세스입니다. 변조된 반송파 신호에서 오디오 또는 비디오 신호를 복구하기 위해 라디오 및 TV 수신기에 사용됩니다.