第18讲 模拟信号的抽样、模拟脉冲调制.ppt

通信原理电子教案 广东海洋大学信息学院 2012年11月 《通信原理》电子教案 授课班级：通信1103班、通信1104班 授课教师：广东海洋大学信息学院 梁能 模拟信号数字化的3步骤：抽样、量化和编码。 作业： P295习题9-2 。 * 第1章 绪论 通信原理 * 第7章 模拟信号的数字传输 通信原理 第7章 模拟信号的数字传输 研究内容： 7.1 引言 7.2 抽样定理 7.3 脉冲振幅调制（PAM） 7.4 模拟信号的量化 7.5 脉冲编码调制（PCM） 7.6 增量调制（△M） 7.7 PCM和?M的性能比较 7.8 差分脉冲编码调制（DPCM） 7.9 时分复用和多路数字电话系统 7.10 语音和图像的压缩编码 第7章 模拟信号的数字传输 7.1 引言 通信系统：模拟通信系统；数字通信系统。 模拟信号的数字传输---模拟信号数字化后，用数字通信方式传输。 系统框图: 研究重点：模拟信号数字化（A/D）及反过程（D/A）。 抽样　→　量化　→　编码 抽样信号 抽样信号 量化信号 t 011 011 011 100 100 100 100 编码信号 7.2 抽样定理 －－模拟信号数字化的理论基础。 7.2.1 低通型连续信号的抽样 1. 抽样定理 一频带限制在(0, fH)赫内的时间连续信号m(t)，若以fs≥2fH 速率对m(t)等间隔（Ts＝1/fs≤1/2fH）抽样，则m(t)将被所得抽样函数ms(t)完全确定。 2.原理 实现抽样和恢复的原理框图如图7-2所示。 信道 理想抽样 理想 LPF ) ( ? t m ) ( t m s ) ( t m s ) ( t h ) ( t m ) ( t T d 图 7 - 2 抽样与恢复 (a) m(t) (d) ms(t) (c) ?T(t) 0 -3T -2T -T T 2T 3T 抽样脉冲：δT(t)－－周期为Ts的冲激序列。 －－理想抽样。 条件：Ts≤1/2fH,或fs≥2fH时，没必要传送m(t)本身，就可恢复m(t)。 fs=2fH－－奈奎斯特频率； Ts＝1/2fH－－奈奎斯特间隔。 结合该图证明抽样定理：验证条件的必要性。 信道 理想抽样 理想 LPF ) ( ? t m ) ( t m s ) ( t m s ) ( t h ) ( t m ) ( t T d 图 7 - 2 抽样与恢复 （7.2.4） 抽样： （1）Ms(ω)中包含无穷多个M(ω) ，仅需一个理想LPF即可恢复 　 　M (ω)： 式中理想LPF：截止频率ωH ，增益为1。传输函数： （2）若fs≤2fH? ，则产生重叠。 注：ms(t)还属模拟信号，其可视作m(t)经脉冲调制所得。 （7.2.6） 恢复： 频域恢复: 时域恢复 由式 （7.2.6） 根据时域卷积定理，得 （7.2.7） 可见 （7.2.8a） （7.2.8b） 式中：mn---m(t)的第n个抽样值。 上式表明： 任何一个频带有限的信号m(t)可以展成以抽样函数为基本信号的无穷级数，级数中各分量的相应系数就是原信号在相应抽样时刻上的抽样值。 这就是说，任何一个带限的连续信号完全可以用其抽样值来表示。 （7.2.8a） 式中：mn---m(t)的第n个抽样值。 图7-4 抽样定理全过程 带限 还属模拟 信号 Sa函数： 形状对应HL矩形； 幅度正比于mn 包含无穷多个M(ω),仅需一个LPF即可恢复M(ω)。 7.2.2 带通型连续信号的抽样－－软件无线电技术的理论基础 带通型：信号m(t)频谱限于（fL, fH） 带宽 Ｂ=fH-fL 1. fH（ fL当然）为B的整数倍时 结论：最小抽样频率 fs≥2B即可，不必fs≥2fH 。 2. fH不为B 的整数倍时 　 式中n是小于fH/B的最大整数。 结论：最小抽样频率 （7.2.11） （7.2.9） 讨论： （1）当fH（亦即fL）为B的整数倍时，k=0，fs=2B； （2）随着n的增大，fs趋近于2B； （3）实际中广泛应用的窄带（带宽为B）高频信号，其抽样频率近似为2B－－因这时n很大，不论fH是否为B的整数倍， fs也近似等于2B； （4）从统计的观点 ， 对频带受限的广义平稳的随机信号进行 抽样，也服从抽样定理。 7.3 脉冲调制（PAM） －－脉冲幅度调制 7.3.1 引言－－脉冲调制的概念 调