第7章模拟信号的数字传输资料.ppt

第 7章 模拟信号的数字传输 ;7.1 抽样定律 ; 根据信号是低通型的还是带通型的，抽样定理分低通抽样定理和带通抽样定理； 根据用来抽样的脉冲序列是等间隔的还是非等间隔的，又分均匀抽样定理和非均匀抽样； 根据抽样的脉冲序列是冲击序列还是非冲击序列，又可分理想抽样和实际抽样。　　;　　所谓抽样，就是每隔一定时间间隔T，抽取模拟信号的一个瞬间幅度值（样值）。;　　xs(t)是一个周期为TS宽度为τ的脉冲序列，脉冲的幅度在开关接通的时间内正好与x(t)的幅度相同。 ;已抽样信号频谱可以表示为 ;　按照抽样波形的特征，可以把抽样分为三种： 　(1) 自然抽样 　　又称为曲顶抽样，是指抽样后的脉冲xs(t)在抽样时间以内的波形与x(t)的波形完全一样。; (3)理想抽样 理想抽样在原理上和自然抽样差不多，只是此时抽样函数s(t)用一个周期冲击函数代替，即此时 ;图7-3抽样信号的波形 (a)未抽样；(b)自然抽样；(c)平顶抽样；(d)理想抽样 ;7.1.2 低通信号的抽样定律 　　1、低通抽样定理：限带为fm的信号 f(t)，若以速率 fs≥2fm 进行均匀抽样，则可无失真恢复原信号 f(t)。 　　抽样定理告诉我们，任何一个模拟信号f(t) ，其限带(截频)为 fm，在抽样速率为 ;设抽样脉冲序列;(7-8) ;图7-4理想抽样信号及其相应的频谱示意图 ;图7-5 低通信号的抽样频谱图 ;结论： 　(1) 理想抽样得到的Xs (ω)具有无穷大的带宽； 　 (2) 只要抽样频率fs≥2fm，Xs (ω)中k值不同的频谱函数就不会出现重叠的现象； (3) Xs(ω) 中k=0时的成分是X(ω)/Ts ,与X(ω)的频谱函数只差一个系数1/Ts。因此，只要用一个带宽B满足fm≤B≤fs-fm 的理想低通滤波器，就可以取出X(ω)的成分，不失真地恢复出x(t)的波形。 ;图7-6 理想抽样信号的恢复 ;7.1.3 带通信号的抽样定律　　;一般情况下，抽样速率fs应满足如下关系： ;　　例如，某带通型信号的频带为 12.5 kHz ～17.5 kHz，B=5 kHz。;　　从图7-7(b)中分析的结果，可归纳如下两点结论： 　　(1) 与原始信号（f0～fm）可能重叠的频带都是下边带； 　　(2) 当nB≤f0≤(n+1)B时，在原始信号频带（f0～fm）的 低频侧，可能重叠的频带是n次下边带（如图7-7(b) 的二次下边带）；在高频侧可能重叠的频带为(n+1) 次下边带（如图7-7(b)的三次下边带）。;nfs - f0≤ f0 即 ;　　例7.1：试求载波60路群信号(312～552kHz)的抽样频率。 　　解　信号带宽 ;图7-8 带通信号的最低抽样速率 ;7.2 模拟信号的脉冲调制 ; 图7-9PAM、PDM、PPM信号的波形;7.2.1脉冲振幅调制(PAM) 　 1.自然抽样的脉冲调幅 　;　自然抽样PAM信号;图7-11 自然抽样的PAM信号波形及频谱 ;　自然抽样与理想抽样比较： 　 (1) 自然抽样与理想抽样中的抽样过程以及信号恢复的过程是完全相同的，差别只是s(t)用得不同。 (2) 自然抽样的Xs(ω)的包络的总趋势是随| f |上升而下降，因此带宽是有限的，而理想抽样的带宽是无限的。在图7-11中，s(t)为矩形脉冲序列时，包络的总趋势按Sa曲线下降，带宽与τ有关。τ越大，带宽越小，τ越小，带宽越大。 　　(3) τ的大小要兼顾通信中对带宽和脉冲宽度这两个互相矛盾的要求。通信中一般对信号带宽的要求是越小越好，因此要求τ大；但通信中为了增加时分复用的路数要求τ小，显然二者是矛盾的。 ;图7-12 平顶抽样信号及其产生原理框图 ;设基带信号为x(t)，理想抽样脉冲为sδ(t)，经过理想抽样后得 ;　　设脉冲形成电路的传输函数为Q(ω)?q(t)，则输出的平顶抽样信号xH(t)的频谱XH(ω)为 ;所以 ;图7-13 平顶抽样的频谱图 ;　 平顶抽样和自然抽样有极大的差异：在XH(ω)中，已经不存在X(ω)和X(ω-kωs)频谱成分，它们已经由Q(ω)加权而得。在k=0时，XH(ω)中得到的是 　　，它是ω的函数，如果直接用低通滤波器恢复，必然存在失真。　;　 为了从xH(t)中恢复原基带信号x(t)，通常采用以下两种方式： 　　（1） 在脉冲形成电路之后加一修正网络，修正网络的传输函数在信号的频带范围内满足1/Q(ω)，修正后的信号可通过低通滤波器便能无失真地恢