yk 通信原理 模拟信号的数字传输 5new

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1、通信原理模拟信号的数字传输目标要求一、基本要求1.掌握模拟信号的抽样，了解PAM、PDM、PPM；2.掌握抽样信号的量化，包括均匀量化和非均匀量化；3.掌握脉冲编码调制（PCM）、差分脉冲编码调制（DPCM）、增量调制（DM）系统的原理。目标要求二、重点、难点1.重点抽样定理的掌握、抽样过程的波形和频谱特性分析；非均匀量化法中A律和μ律的原理、近似实现和压缩特性的理解和掌握；几种编码调制方式的掌握。2.难点脉冲编码调制；抽样信号的量化。主要内容¾5.1引言¾5.2模拟信号的抽样¾5.3抽样信号的量化¾5.4脉冲编码调制¾5.5增量调制¾小结

2、¾习题5.1引言1.两类信源模拟信号、数字信号2.模/数变换的三步骤抽样、量化和编码5.1引言计算机声卡：模拟语音反混叠失真抽量编数字语音信号输入滤波器样化码信号输出5.2模拟信号的抽样抽样连续离散还原（一定条件）问题：1.抽样后离散信号的频谱是什么样的？它与未被取样的连续信号的频谱有什么关系？2.连续信号被取样后，是否保留了原信号的所有信息？即在什么条件下，可以从抽样信号还原成原始信号？5.2模拟信号的抽样一、低通模拟信号的抽样1.基本原理通常是在等时间间隔T上抽取样值理论上，抽样过程＝周期性单位冲激脉冲×模拟信号实际上，抽样过程＝周期性

3、单位窄脉冲×模拟信号模拟s(t)信号模拟信号的抽样5.2模拟信号的抽样一、低通模拟信号的抽样1.基本原理抽样定理：若连续模拟信号s(t)（频带限制在（0，f）H内）的最高频率小于fH，则以间隔时间为T≤1/2fH的周期性冲激脉冲对其抽样时，s(t)将被这些抽样值所完全确定。抽样定理为模拟信号的数字化奠定了理论基础。模拟s(t)信号模拟信号的抽样5.2模拟信号的抽样－低通模拟信号的抽样2.抽样定理的证明设：s(t)－最高频率小于f的信号，Hδ(t)－周期性单位冲激脉冲，其重复周期为T，T重复频率fs=1/T则抽样信号为：st)(=ts)(δt

4、)(=∑s(kT)kT设s(t)的傅里叶变换为S(f)，则有：kkS(f)=S(f)∗Δ(f)kΩ式中，S(f)－s(t)的频谱Δ(f)－δ(t)的频谱ΩT5.2模拟信号的抽样－低通模拟信号的抽样2.抽样定理的证明Δ(f)是周期性单位冲激脉冲的频谱：Ω∞1ΔΩ(f)=∑δ(f−nfs)Tn=−∞将其代入S(f)=S(f)∗Δ(f)kΩ得到∞∞1⎡⎤1Sk(f)=⎢S(f)∗∑δ(f−nfs)⎥=∑S(f−nfs)T⎣n=−∞⎦T−∞5.2模拟信号的抽样－低通模拟信号的抽样∞∞1⎡⎤1Sk(f)=⎢S(f)∗∑δ(f−nfs)⎥=∑S(f−n

5、fs)T⎣n=−∞⎦T−∞若上式中的频率间隔fs≥2f，则S(f)中包含的每个原信号频谱HkS(f)之间互不重叠。这样就能够从S(f)中分离出信号s(t)的频谱S(f)，并能够容易地从kS(f)得到s(t)；能由抽样信号决定原信号。这里，恢复原信号的条件是：f≥2fsH2f称为奈奎斯特(Nyquist)速率，与此相应的最H小抽样时间间隔称为奈奎斯特间隔。5.2模拟信号的抽样－低通模拟信号的抽样3.由抽样信号恢复原信号的方法：•从频域看：当f≥2f时，用一个截止频率为f的理想低sHH通滤波器就能够从抽样信号中分离出原信号。•从时域中看，当用抽

6、样脉冲序列冲激此理想低通滤波器时，滤波器的输出就是一系列冲激响应之和。这些冲激响应之和就构成了原信号。•理想滤波器是不能实现的。实用滤波器的截止边缘不可能做到如此陡峭。所以，实用的抽样频率f必须比2f大较sH多。5.2模拟信号的抽样－低通模拟信号的抽样5.2模拟信号的抽样问题：1.抽样后离散信号的频谱是什么样的？它与未被取样的连续信号的频谱有什么关系？2.连续信号被取样后，是否保留了原信号的所有信息？即在什么条件下，可以从抽样信号还原成原始信号？答：1.离散信号的频谱是连续信号频谱以抽样频率为间隔周期地重复而得到的。2.当抽样频率是模拟信号

7、最高频率的两倍时，可以从抽样信号还原成原始信号。5.2模拟信号的抽样二、带通模拟信号的抽样带通信号的频带限制在f和f之间，即其频谱低LH端截止频率明显大于零。问题：是否抽样频率也要不小于2f呢？H要求抽样频率f：s2kBkf=2B+=2B1(+)式中，snnB－信号带宽，n－小于fH/B的最大整数，0

8、s2kBk而不是f＝2f。21()sHfs=2B+n=B+n5.2模拟信号的抽样三、模拟脉冲调制1.脉冲振幅调制PAM2.脉冲宽度调制PDM3.脉冲位置调制PPM(a)基带信号(