通信原理课件2 第二章 模拟信号的数字化传输.ppt

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1、第二章：模拟信号的数字化传输1本章介绍：概述模拟信号数字化的基本原理脉冲编码调制（PCM）增量调制（ΔM）数字复接技术第二章模拟信号的数字化传输第二章：模拟信号的数字化传输22.1数字通信概述本章介绍：在信源输出信号为模拟信号时，如何利用数字通信系统进行传输。1、模拟信号要在数字系统中传输的方法是：发端对模拟信号进行模—数转换，使之变成数字信号后再进行传输，在接收端要将收到的数字信号进行数—模转换，使之还原成模拟信号再送至收信者。§2.1概述第二章：模拟信号的数字化传输32.1概述2、目前，将模拟信号变为数字信号再进行传输的方式主要分为两大类：脉冲编码调制（PCM）通信；增量调制（ΔM）

2、通信。第二章：模拟信号的数字化传输4本章的重点内容模拟信号数字化的基本原理脉冲编码调制（PCM）的原理和性能增量调制（M）的原理和性能第二章：模拟信号的数字化传输5本节介绍：模拟信号的抽样信号的量化编码§2.2模拟信号数字化的基本原理第二章：模拟信号的数字化传输6将模拟信号变成数字信号可由如下框图说明:2.2模拟信号数字化的基本原理第二章：模拟信号的数字化传输7抽样：将时间连续的模拟信号变成时间离散的PAM信号。量化：将抽样得到的时间离散信号的幅度离散化，使之变成不仅时间离散，而且幅度也是离散的数字信号。编码：将量化后得到的多电平信号变成二电平信号。2.2模拟信号数字化的基本原理第二章

3、：模拟信号的数字化传输8一、抽样定理抽样定理是模拟信号数字化的理论基础，是模拟信号数字化的第一步，也是收端将获得的样值信号能不失真地恢复成原信号的理论保证。1、抽样定理：一个频带限制在Fm赫以内的时间连续的函数f（t），如果以Ts≤1/2Fm的等间隔时间抽样，则所得的样值可以完全的确定原信号f（t）。2.2.1模拟信号的抽样第二章：模拟信号的数字化传输9其数学表达式为：式中k=0、1、2…，Ts=1/2Fm为抽样时间间隔，f(kTs）为kTs时刻的抽样值。2.2.1模拟信号的抽样第二章：模拟信号的数字化传输102、证明：模拟信号的抽样，可看成是模拟信号f(t)与周期为Ts的单位冲激函

4、数δTs（t）的乘积。如下图所示：2.2.1模拟信号的抽样第二章：模拟信号的数字化传输11为了解抽样后的fs(t)的频谱特性，我们分别对f(t)和进行付氏变换2.2.1模拟信号的抽样第二章：模拟信号的数字化传输122.2.1模拟信号的抽样第二章：模拟信号的数字化传输13显然Fs（t）是以中心频率为kfs的无穷多个原始信号频谱的叠加。fs（t）的频率谱特性可经付氏变换得到：2.2.1模拟信号的抽样第二章：模拟信号的数字化传输14第二章：模拟信号的数字化传输15由上图可见：1）当fs≥2Fm时，抽样信号的各频率分量互不重叠，因而，只要让信号通过一个截止频率为Fm的理想低通滤波器，就可以取得原

5、信号的频谱F(f)，也就是可以不失真恢复原信号f(t)。2）如果fs<2Fm会出现上图（d)的状况，即频谱出现交叠现象，就不可能不失真的恢复原信号。由此证明了对于频带限制在Fm赫以内时间连函数f(t)，只有当Ts≤1/2Fm的间隔时间抽样时，抽样值才可以完全地确定原信号。2.2.1模拟信号的抽样第二章：模拟信号的数字化传输16抽样定理的实现框图如下图所示×低通滤波器fs(t)δTs（t）fs(t)f(t)f(t)2.2.1模拟信号的抽样第二章：模拟信号的数字化传输17此外，还可以用数学方法进行证明：设理想低通滤波器的传输函数为：其冲激响应为则2.2.1模拟信号的抽样第二章：模拟信号的数字

6、化传输18k(t)为抽样函数，这样f(t)就可以表示成许多强度不同的抽样函数之和，如图2－3所示2.2.1模拟信号的抽样第二章：模拟信号的数字化传输19Ts=1/2Fm为奈奎斯特间隔（或周期），是不失真抽样的最大时间间隔。因为δTs（t）是周期性单位冲激响应函数，滤波器为理想低通滤波器，所以上述抽样为理想抽样。其全过程可用下图表示：2.2.1模拟信号的抽样第二章：模拟信号的数字化传输20第二章：模拟信号的数字化传输213、实际信号在抽样中存在的问题：实际的抽样并不是理想抽样，f(t)总是时间有限的函数，它的频谱成分不可能完全的限制在Fm内，所以抽样信号的恢复难免有失真。2.2.1模拟信

7、号的抽样第二章：模拟信号的数字化传输22通常的解决方法是：第一：在抽样之前加截止频率为Fm的低通滤波器，滤出Fm赫以上的频谱成分，从而消除折叠现象和避免由此引起的失真。2.2.1模拟信号的抽样第二章：模拟信号的数字化传输23第二：由于收端的低通滤波器不可能做成理想的，特别是在截止频率附近，与理想的特性相差甚大。为了减弱因幅度和相位不理想造成的失真，通常选择的抽样频率略大于2Fm。2.2.1模拟信号的抽样第二章：模拟信号的数字化传输2