第九章 模拟信号的数字传输 9.1引言 9.2模拟信号的抽样 9.3模拟脉冲调制 9.4抽样信号的量化 9.5脉冲编码调制 9.6增量调制 9.7时分复用和复接
1 第九章 模拟信号的数字传输 9.1 引言 9.2 模拟信号的抽样 9.3 模拟脉冲调制 9.4 抽样信号的量化 9.5 脉冲编码调制 9.6 增量调制 9.7 时分复用和复接
9.1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 9.1 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
数字化3步骤：抽样、量化和编码 模拟信号 s(t 抽样信号 t 抽样信号 s(1 量化信号 0 2 3 011 100 100 011 011 100 100 编码信号 3
3 数字化3步骤：抽样、量化和编码 抽样信号 抽样信号 量化信号 t 011 100 100 011 011 100 100 编码信号
9.2模拟信号的抽样 一个频带限制在(0，f)内，时间连续信号 m(t),如果以不大于1/2f.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
4 9.2 模拟信号的抽样 • 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
模拟信号 m(t) -27 (a) 119·11 -3T-2T-T 0 T2T37 (c) m,(t) (e) 5
5 (a) m ( t ) (e) m s ( t ) (c) T( t ) - 3 T - 2 T - T 0 T 2 T 3 T
MO *f +42) 天→ -2/T -1/T 0 1/T 2/T IMOI 人人人八入 6
6 f fs - 2 / T - 1 / T 0 1 / T 2 / T (f) f -fH 0 fH fs |Ms(f)| -fH fH f |M(f)|
恢复原信号的方法：从上图可以看出，当f≥2时，用一个 截止频率为f的理想低通滤波器就能够从抽样信号中分离出 原信号。从时域中看，当用抽样脉冲序列冲激此理想低通滤 波器时，滤波器的输出就是一系列冲激响应之和，如下图所 示。这些冲激响应之和就构成了原信号。 理想滤波器是不能实现的。实用滤波器的截止边缘不可能做 到如此陡峭。所以，实用的抽样频率必须比2f大一些。 例如，典型电话信号的最高频率通常限制在3400Hz,而抽 样频率通常采用8000Hz。 7
7 恢复原信号的方法：从上图可以看出，当fs 2fH时，用一个 截止频率为fH的理想低通滤波器就能够从抽样信号中分离出 原信号。从时域中看，当用抽样脉冲序列冲激此理想低通滤 波器时，滤波器的输出就是一系列冲激响应之和，如下图所 示。这些冲激响应之和就构成了原信号。 理想滤波器是不能实现的。实用滤波器的截止边缘不可能做 到如此陡峭。所以，实用的抽样频率fs必须比2fH 大一些。 例如，典型电话信号的最高频率通常限制在3400 Hz，而抽 样频率通常采用8000 Hz。 t
带通抽样定理 信号频谱范围f~H 抽样频率f、应满足 fs =2B(1+k/n) B=fu-f n<fu/B的最大整数 k-fu/B-n 0≤k<1
8 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
4B n= n=2 n=3 n=4 B 2B 3B 4B fs =2B(1+k/n) f0→B fHB→2B n=1 fB→2B f12B-→3B n=2 带通信号的抽样频率在2B至4B间变动
9 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、=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
10 • 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