长沙理工大学：《通信原理》第七章 模拟信号的数字传输（单树民）

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

1 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

2 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1/2千秒的间隔对它进行 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~f 抽样频率f应满足 s=2B(1+k/n) B= n<fHB的最大整数 k=fH/B-n0≤k<1

3 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

4Bh 2 B B 2B 3B 4B s=2B(1+k/n) 0→B fuB→→2B fLB→2Bf;2B-→3B n 带通信号的抽样频率在2B至4B间变动

4 2B 4B S f L f B 2B 3B 4B n =1 n = 2 n = 3 n = 4 fS =2B（1+k/n） fL 0→B fH B→2B n=1 fL B→2B fH 2B→3B n=2 … 带通信号的抽样频率在2B至4B间变动

带通抽样定理在频域上的理解 以f。2B抽样,抽样后,各段频谱之间 不会发生混叠,采用带通濾波器,仍可 无失真地恢复原始信号

5 • 例 若fH = 3B 按低通抽样定理,则要求 fS≥6B 若fS=2B, 怎样? M () ( ) M  −S ( ) M  +S 带通抽样定理在频域上的理解 以 fs=2B抽样,抽样后,各段频谱之间 不会发生混叠,采用带通滤波器,仍可 无失真地恢复原始信号

若f;=nB+kB0<k<1即不再是B的整数倍 fs=2B,n=5,k≠0情形 M( 5.1B 2 5.1B M(O-n0,) 3.1B-1.1B0.9B2.9B49B 若要使频谱无混叠,则必须使50=20,6

6 若fH =nB+kB 0<k<1 即fH 不再是B的整数倍. fS =2B, n=5, k≠0 情形: M () 2 H  − = 5 1 ( ) n s M  n −5.1B 5.1B −3.1B −1.1B 0.9B 2.9B 4.9B 5 s 若要使频谱无混叠，则必须使  s  H 5 = 2

推广到一般情况 nO4=2(nB+B)27 ●于是得 f=2B(1+-)

7 推广到一般情况 •于是得 n s = 2(nB + kB)2 2 (1 ) n k f s = B +

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)变化一曲顶 脉冲调幅(自然抽样) 平顶脉冲调幅

8 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 M (t) H

M(O H() M( × 脉冲形成电路 δ,(t) 平顶抽样信号的产生 Mn()=M,()H() M()=H()∑M(-2nCn) ∑H(o)M(a-2nOn) n=-0

9 × 脉冲形成电路 m(t) (t)  T () M s H() () MH 平顶抽样信号的产生 M () M ()H() H = s =  −  n=− H H M n H T M ( ) ( 2 ) 1 ()    =  −  n=− H M n H T ( ) ( 2 ) 1   

平顶抽样的PAM频谱Mn()是由H(Oo)加权后 的周期性重复的M()组成 H(o)是o的函数,不是常数,所以采用低 通滤波器不能直接从Mn(o)中滤出所需基 带信号 M,(O) M,() 1/H(0) 低通 M(O 平顶抽样时PAM信号的解调方框图

10 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。 () MH H() M () 1/H(ω) 低通 H()  () MH () MH () M s M () 平顶抽样时PAM信号的解调方框图