七章模拟信号的数字传输.ppt

第七章 模拟信号的数字传输 7.1 引言 7.2 抽样定理 7.3 脉冲振幅调制 7.4 模拟信号的量化 7.5 脉冲编码调制 7.6 增量调制 7.1 引言 模拟信号的数字传输,从通信中的调制概念来看,可以认为是模拟信号调制脉冲序列,载波是脉冲序列 PAM Pulse Amplitude Modulation PDM Pulse Duration Modulation PPM Pulse Position Modulation PCM Pulse Code Modulation 7.2 抽样定理 一个频带限制在（0，fH）内，时间连续信号m（t），如果以不大于1/2fH秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m（t）将被所得到的抽样值完全确定。 带通抽样定理 信号频谱范围fL ~ fH 抽样频率fS应满足 fS =2B（1+k/n） B= fH – fL n fH/B的最大整数 k= fH/B – n 0≤ k 1 例 若fH = 3B 按低通抽样定理,则要求 fS≥6B 若fS=2B, 怎样? 若fH =nB+kB 0k1 即fH 不再是B的整数倍. fS =2B, n=5, k≠0 情形: 推广到一般情况 于是得 7.3 脉冲振幅调制（PAM） Pulse Amplitude Modulation 脉冲振幅调制，即脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。 已抽样信号的脉冲顶部随m（t）变化 — 曲顶脉冲调幅（自然抽样） 平顶脉冲调幅 平顶抽样的PAM频谱 是由 加权后的周期性重复的 组成。 是 的函数，不是常数，所以采用低通滤波器不能直接从 中滤出所需基带信号。  7.4 模拟信号的量化 量化是将取值连续的抽样变成取值离散的抽样 量化信号 与m(原信号)的近似程度用信号,量化噪声功率比衡量 7.4.1 均匀量化 把输入信号的取值域按等距离分割的量化 在均匀量化中,每个量化区间的量化电平取在各区间的中点. 输入信号的最小值a,最大值b,量化电平数M 量化间隔 (量化台阶) 量化器输出 第i个量化区间的终点 第i个量化区间的量化电平 量化噪声功率 均匀量化时,量化噪声的均方根值固定不变,当m(t)较小时,则信号量化噪声功率比就很小. 满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围. 均匀量化时的信号动态范围将受到较大限制 7.4.2 非均匀量化 根据信号的不同区间来确定量化间隔，对信号取值小的区间，量化间隔Δv也小，反之，量化间隔就大，因此，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例，改善了小信号时量化信噪比。 实现方法：抽样值先压缩，再均匀量化 y=f（x） f — 非线性变换 接收端 x=f-1（y） 采用扩张器恢复x 1. μ压缩律 x，y归一化压缩器输入、输出电压 μ压扩参数 当量化级划分较多时，每一量化级中的压缩特性曲线均可看成直线。 当μ1时, 是压缩后量化级精度提高的倍数,也就是非均匀量化对均匀的信噪比改善程度 当μ=100 小信号 x→0 [Q]dB=26.7dB 大信号 x=1 [Q]dB=-13.3dB 2 A压缩律 7.5 脉冲编码调制 常用的二进制码有自然二进码和折叠二进码两种 样值脉冲极性 自然二进码 折叠二进码 量化级 1 1 1 1 1 1 1 1 15 正 1 1 1 0 1 1 1 0 14 … … 1 0 0 0 1 0 0 0 8 0 1 1 1 0 0 0 0 7 负