通信电子线路 高如云 第10章 脉冲调课件.ppt

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1、第10章脉冲调10.1脉冲模拟调制10.2脉冲数字调制10.3基带传输10.4载波传输10.5脉冲数字调制应用10.1脉冲模拟调制10.1.1采样1.自然采样(1)低通信号采样。语音信号、图像信号、生物电信号等等都是低通信号。这些信号都是时间上、取值上连续的模拟信号，故又把它们叫做模拟基带信号。如一个低通信号f(t)，它的频带宽度为0~fm。采样脉冲为一个周期性的矩形脉冲序列s(t)。两个信号相乘得到采样信号fs(t)=f(t)×s(t)，如图10.1所示。称这种采样方式为自然采样。根据“信号与系统”的知识可知，当(10.1―1)图10

2、.1自然采样其中，ωs为采样角频率,Ts=2π/ωs。当采样频率fs≥2fm时，采样信号的频谱Fs(ω)如图10.2所示。不失真的恢复基带信号，采样频率fs一定要大于2fm，否则会产生频谱的重叠，高频端的频率分量就会叠加到低频端上，从而引起失真。若是语音信号就会影响语音信号的可懂度。如信号频率fm=60Hz，采样频率fs=100Hz，这样恢复出来的信号就会出现40Hz的频率成分，如图10.3所示。图10.2自然采样频谱图10.3fs<2fm时频谱重叠失真(2)带通信号采样。在实际应用中，如广播、邮电、通信等方面遇到的带通信号很多。像多路

3、载波电话，每路电话信号的频带等于4kHz，采用单边带调制，60路信号采用频率分割方法传送，共占频带240kHz，频率范围为312~552kHz。对于这样的带通信号，采样频率并不需要高于上限频率的两倍。图10.4示出了带通信号采样频率fs与带通信号上、下限频率的关系。由图10.4(c)可见采样频率fs应选取等于2B。由此可导出(10.1―2)图10.4带通信号采样的频谱(a)fH=B;(b)fH=1.5B;(c)fH=2B图10.4带通信号采样的频谱(a)fH=B;(b)fH=1.5B;(c)fH=2B2.瞬时采样自然采样在采样脉冲宽度期

4、间都包含着基带信号的信息，而实际上，只要把采样脉冲到来那个瞬时的基带信号的数值采样下来就可以了。为此，提出瞬时采样。瞬时采样的采样脉冲是冲击脉冲序列δTs(t)。把它与基带信号f(t)相乘，得到瞬时采样信号如图10.5(c)所示。经过保持电路，把f′s(t)变成宽度等于τ的矩形脉冲序列，脉冲的幅值等于相应时刻的瞬时采样值。这个矩形脉冲序列信号就是瞬时采样的采样信号fs(t)，如图10.5(e)所示。在时域，它的表示式可以写成(10.1―3)式中，h(t)为宽度等于τ的门函数，瞬时采样信号fs(t)的傅氏变换(10.1―4)式中，ωsδω

5、s(ω)是冲击脉冲序列信号的傅氏变换，H(ω)是门函数h(t)的傅氏变换(10.1―5)图10.5瞬时采样图10.6示出了瞬时采样信号的频谱。由图可见，瞬时采样信号频谱也是基带信号的频谱周期性加权，其加权值是H(ω)。由于H(ω)是随频率连续变化的函数，所以会引起频谱失真。这种失真通常叫做孔径失真。为了消除这种失真，在接收机中必须经过幅频特性等于1/H(ω)的低通滤波器。此外，瞬时采样保持时间τ越长，采样信号各个频率分量的幅值越高，信号的带宽越小，因而信号的传输质量也就越高。图10.6瞬时采样的频谱图10.6瞬时采样的频谱10.1.2脉

6、冲模拟调制脉冲模拟调制是用采样信号的采样值去控制脉冲序列信号的参数。脉冲序列信号有4个参数：脉冲幅度、脉冲宽度、脉冲位置、脉冲频率。因此脉冲模拟调制有4种方式：脉冲幅度调制(PAM)、脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)、脉冲位置调制(PPM)。这几种调制信号的波形如图5.3所示。1.PPM调制信号的产生脉冲位置调制信号的幅度和脉冲宽度均恒定不变，脉冲的位置相对于载波脉冲序列信号的位置产生一个Δτ的时延。载波脉冲序列信号的时域表示式可以写为(10.1―6)TC是脉冲序列的重复周期，Gτ(t)是脉冲宽度等于τ的门函数。脉冲位置调

7、制的每个脉冲偏离载波脉冲序列的时延(10.1―7)KPPM是脉冲位置调制的调制灵敏度，等于常数。脉冲位置调制信号(10.1―8)图10.7示出了脉冲位置调制信号产生电路的原理框图。图10.8示出了相应各点的波形，图中定时脉冲序列信号产生器产生一串等宽的采样脉冲。在采样保持电路中，采样脉冲对调制信号进行瞬时采样，得到图10.8(c)所示的脉冲幅度调制信号。同时把采样脉冲送入到锯齿波形成电路，形成双极性的锯齿波。锯齿波宽度与脉冲幅度调制信号的脉冲宽度相同，如图10.8(d)所示。脉冲幅度调制信号与锯齿波信号在加法器中相加，如图10.8(e)

8、所示。在电平比较器中，通过过零比较，得到与过零点对应的脉冲；再通过脉冲形成电路得到脉冲位置调制信号，见图10.8(f)。图10.7PPM信号形成电路框图图图10.8PPM信号形成波形图图10.8PPM信号形