樊昌信通信原理第7章

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1、1通信原理第7章模拟信号的数字传输2第7章模拟信号的数字传输7.1引言数字化3步骤：抽样、量化和编码抽样信号抽样信号量化信号t011011011100100100100编码信号3第7章模拟信号的数字传输7.2模拟信号的抽样7.2.1低通模拟信号的抽样定理抽样定理：设一个连续模拟信号m(t)中的最高频率

2、列间隔为T秒的强度不等的冲激脉冲。这些冲激脉冲的强度等于相应时刻上信号的抽样值。现用ms(t)=m(kT)表示此抽样信号序列。故有用波形图示出如下：4第7章模拟信号的数字传输(a)m(t)(e)ms(t)(c)T(t)0-3T-2T-TT2T3T5第7章模拟信号的数字传输ffs1/T2/T0-1/T-2/T(f)f-fHfH0fs

3、Ms(f)

4、-fHfHf

5、M(f)

6、6第7章模拟信号的数字传输因为已经假设信号m(t)的最高频率小于fH，所以若频率间隔fs2fH，则Ms(f)中包含的每个原信号频谱M(f)之间互不重叠，如上图所示。这样就能够从M

7、s(f)中用一个低通滤波器分离出信号m(t)的频谱M(f)，也就是能从抽样信号中恢复原信号。这里，恢复原信号的条件是：即抽样频率fs应不小于fH的两倍。这一最低抽样速率2fH称为奈奎斯特速率。与此相应的最小抽样时间间隔称为奈奎斯特间隔。7第7章模拟信号的数字传输7.2.2带通模拟信号的抽样定理设带通模拟信号的频带限制在fL和fH之间，如图所示。即其频谱最低频率大于fL，最高频率小于fH，信号带宽B=fH－fL。可以证明，此带通模拟信号所需最小抽样频率fs等于式中，B－信号带宽；n－商(fH/B)的整数部分，n=1，2，…；k－商(fH/B)的小数部分，

8、0

9、量可以受调制。3种脉冲调制：脉冲振幅调制(PAM)脉冲宽度调制(PDM)脉冲位置调制(PPM)仍然是模拟调制，因为其代表信息的参量仍然是可以连续变化的。10第7章模拟信号的数字传输模拟脉冲调制波形（a）模拟基带信号(b)PAM信号(c)PDM信号(d)PPM信号11第7章模拟信号的数字传输PAM调制过程的波形和频谱图tAt(e)(c)0T2T3T-T-2T-3T(a)m(t)s(t)ms(t)fH-fHfM(f)(b)01/T0-1/Tfs

10、S(f)

11、(d)f(f)fs-fHf12第7章模拟信号的数字传输由上图看出，若s(t)的周期T(1/2fH)，

12、或其重复频率fs2fH，则采用一个截止频率为fH的低通滤波器仍可以分离出原模拟信号。自然抽样和平顶抽样在上述PAM调制中，得到的已调信号ms(t)的脉冲顶部和原模拟信号波形相同。这种PAM常称为自然抽样。在实际应用中，则常用“抽样保持电路”产生PAM信号。这种电路的原理方框图如右：H(f)m(t)T(t)mH(t)ms(t)Ms(f)MH(f)保持电路13第7章模拟信号的数字传输平顶抽样输出波形平顶抽样输出频谱设保持电路的传输函数为H(f)，则其输出信号的频谱MH(f)为：上式中的Ms(f)用代入，得到t14第7章模拟信号的数字传输7.4抽样信号的

13、量化7.4.1量化原理设模拟信号的抽样值为m(kT)，其中T是抽样周期，k是整数。此抽样值仍然是一个取值连续的变量。将抽样值的范围划分成M个区间，每个区间用一个电平表示。这样，共有M个离散电平，它们称为量化电平。用这M个量化电平表示连续抽样值的方法称为量化。15第7章模拟信号的数字传输量化过程图M个抽样值区间是等间隔划分的，称为均匀量化。M个抽样值区间也可以不均匀划分，称为非均匀量化。m1m2m4m3m5q5q4q3q2q1T2T3T4T5T6T7Tt量化误差信号实际值信号量化值m(t)m(6T)mq(6T)q6－信号实际值－信号量化值1

14、6第7章模拟信号的数字传输7.4.2均匀量化均匀量化的表示式设模拟抽样信号的取值范围在a和b之