通信原理：模拟信号数字化PPT教学课件.pptx

模拟信号数字化第4章1

知识要点低通抽样定理和带通抽样定理脉冲幅度调制原理，自然抽样和平顶抽样均匀量化和非均匀量化量化信噪比的概念和计算脉冲编码调制、差分脉冲编码调制和增量调制基本原理时分复用2

4.1引言3

4.1引言数字通信系统抗干扰能力强传输差错可控易于加密便于集成模拟信号如何在数字系统传输？模拟信号数字化4

4.1引言模拟信号数字化抽样连续信号的时间离散化模拟脉冲调制(PAM，PDM，PPM)量化时间离散、幅值离散均匀量化、非均匀量化编码量化信号转变为二进制或多进制数字脉冲信号压缩编码PCM，DM，DPCM，ADPCM5

模拟信号数字化过程抽样信号时间离散抽样幅值仍然保持了连续性仍旧是模拟信号量化信号时间离散，幅值也离散，是数字信号量化信号与抽样信号之间存在明显误差，称为量化误差6

模拟信号数字化过程模拟信号数字化模拟信号数字化过程是有损的，为了保证数字通信系统的可靠性，必须要把量化误差控制在一定范围之内模拟信号数字化后得到的数据量十分巨大，必须采用编码技术对数据进行压缩，以提高系统的有效性模拟信号的数字化过程的设计，必须充分考虑系统的有效性和可靠性7

4.1抽样过程8

4.1抽样过程抽样抽样产生离散抽样序列模拟信号能否由离散抽样序列来表示？p(t)为周期性脉冲序列9

4.1抽样过程抽样的实际问题抽样序列必须包含模拟信号的全部信息尽量用最少的离散序列来表示模拟信号接收端能够从离散序列中无失真地重构原来的模拟信号选择合适的抽样速率（抽样间隔）抽样定理低通信号抽样定理带通信号抽样定理10

周期性抽样序列理想抽样序列11

周期性抽样序列矩形脉冲序列12

4.2.1低通信号抽样定理低通信号抽样定理理想抽样（瞬时抽样）g(t)离散抽样13

4.2.1低通信号抽样定理低通信号抽样定理g(t)14

4.2.1低通信号抽样定理不发生混叠离散抽样序列包含了g(t)中的全部信息fs=2W为满足条件的最小抽样速率15fs=2Wfs2W

4.2.1低通信号抽样定理重构离散序列的恢复16

低通信号抽样定理内插公式17

低通信号抽样定理最高频率小于WHz的时间连续信号，完全可由抽样相隔小于等于1/(2W)秒的瞬时信号值表示。最高频率小于WHz的时间连续信号，完全可从抽样速率大于等于每秒2W的样值序列中恢复出来。2W：奈奎斯特速率1/(2W)：奈奎斯特间隔18

4.2.1低通信号抽样定理混叠欠抽样19

4.2.1低通信号抽样定理抗混叠抗混叠滤波器衰减不重要的高频分量抽样速率稍高于奈奎斯特速率增加保护频带重构滤波器存在从W到fs-W的过渡带（正频率部分）20f

例4.1语音信号的带宽为3400Hz，若对其抽样的保护频带为1200Hz，确定其抽样速率。【解】21

4.2.2带通信号抽样定理带通信号抽样定理若带通模拟信号的频率范围为[fL，fH]，信号的带宽B=fH–fL，则此带通信号的最小抽样速率为m=fH/B–n：fH/B的小数部分n：fH/B的整数部分

22

带通信号抽样定理（1）fH是B的整数倍“+”表示正频率部分“-”表示负频率部分可见各抽样频谱分量刚好错开，不会发生混叠23

带通信号抽样定理（2）fH不是B的整数倍下移fL，将带宽扩展为B’最小抽样速率24

4.2.2带通信号抽样定理带通信号抽样定理当fL=0，低通信号抽样带宽B远大于fL，也可按低通信号抽样语音信号[300,3400]kHz，带宽3100kHz300Hz，奈奎斯特抽样速率为6800kHz，加上保护频带1200kHz，实际抽样速率为8000kHz当fL很大时，意味着一个窄带信号，则无论fH是否为信号带宽的整数倍，理论上都可以近似地取25

例4.2基群语音信号的频率范围为60kHz~108kHz，确定此基群信号的抽样速率。【解】基群信号的带宽为48kHz，故有抽样速率为因此26

4.2.3实际抽样脉冲调制载波为周期性窄脉冲序列脉冲幅度调制PAM脉冲持续时间调制PDM脉冲位置调制PPM27

4.2.3实际抽样脉冲幅度调制PAM自然抽样抽样脉冲的顶部与调制信号的波形相同接收端可采用低通滤波无失真重构平顶抽样抽样脉冲的顶部是平的抽样保持电路孔径效应28

4.2.3实际抽样自然抽样29

自然抽样自然抽样30接收端可采用低通滤波无失真重构

4.2.3实际抽样平顶抽样31

4.2.3实际抽样平顶抽样接收端需要在低通滤波器后面加一个均衡器孔径效应32

4.2.3实际抽样平顶抽样信号重构理想幅度响应当占空因数τ/Ts?0.1时，幅度失真低于0.5%，可以省去均衡器。33

4.2.3实际抽样其他脉冲调制PDM载波脉冲的宽度随消息信号的抽样值而变化持续时间较长