第4章模擬信號的數(shù)字傳輸

1、2022-6-131第第4章章 模擬調(diào)制及模擬信號的模擬調(diào)制及模擬信號的數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 模擬信號的抽樣模擬信號的抽樣 模擬脈沖調(diào)制模擬脈沖調(diào)制 抽樣信號的量化抽樣信號的量化 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制 信息科學與技術(shù)學院2022-6-132模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 幅度調(diào)制（幅度調(diào)制（線性調(diào)制線性調(diào)制）原理）原理調(diào)幅調(diào)幅雙邊帶與單邊帶調(diào)制雙邊帶與單邊帶調(diào)制一般模型一般模型相干解調(diào)與包絡檢波相干解調(diào)與包絡檢波 角度調(diào)制（角度調(diào)制（非線性調(diào)制非線性調(diào)制）原理）原理基本概念基本概念調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào)調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào) 信息科學與技術(shù)學院2022-6-133基本概念基本概

2、念調(diào)制就是使載波的某個參量隨基帶信號的規(guī)律變化。與調(diào)制相對應，在通信系統(tǒng)的接收端則需要解調(diào)，通過解調(diào)恢復出發(fā)送的基帶信號。對載波進行調(diào)制的信號稱為調(diào)制信號，經(jīng)過調(diào)制的帶通信號稱為已調(diào)信號。調(diào)制有如下目的： 第一，通過調(diào)制把基帶信號變?yōu)閹ㄐ盘?，即把信號的頻譜變換到載波頻率附近。第二，通過調(diào)制提高信號通過信道傳輸?shù)目垢蓴_能力。第三，通過調(diào)制可以實現(xiàn)多路信號復用，在同一條線路中實現(xiàn)多路信號的傳輸。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-134基本概念（續(xù)）基本概念（續(xù)）調(diào)制 把信號轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過程。廣義調(diào)制 分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制（也稱載波調(diào)制）。 狹義調(diào)制 僅指帶通調(diào)制。在無線通

3、信和其他大多數(shù)場合，調(diào)制一詞均指載波調(diào)制。調(diào)制信號 指來自信源的基帶信號 載波調(diào)制 用調(diào)制信號去控制載波的參數(shù)的過程。載波 未受調(diào)制的周期性振蕩信號，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。已調(diào)信號 載波受調(diào)制后稱為已調(diào)信號。解調(diào)（檢波） 調(diào)制的逆過程，其作用是將已調(diào)信號中的調(diào)制信號恢復出來。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-135基本概念（續(xù)）基本概念（續(xù)）調(diào)制的目的還包括 n提高無線通信時的天線輻射效率。n把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，以實現(xiàn)信道的多路復用，提高信道利用率。n擴展信號帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還可實現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。調(diào)制方式 n調(diào)制可分為數(shù)字調(diào)制和模擬

4、調(diào)制。根據(jù)調(diào)制器的頻譜變換特性的不同，調(diào)制可分為線性調(diào)制和非線性調(diào)制。n線性調(diào)制的已調(diào)信號頻譜結(jié)構(gòu)和調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，只是調(diào)制信號頻譜沿頻率軸平移的結(jié)果。非線性調(diào)制其已調(diào)信號的頻譜結(jié)構(gòu)已經(jīng)和調(diào)制信號頻譜結(jié)構(gòu)有很大不同，除了頻譜搬移之外，還增加了許多新的頻率成分。常見的模擬調(diào)制n幅度調(diào)制：調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶和殘留邊帶n角度調(diào)制：頻率調(diào)制、相位調(diào)制 信息科學與技術(shù)學院2022-6-136幅度調(diào)制原理幅度調(diào)制原理0( )coscc tAt( )( )cosmcstAm tt一般原理n表示式：設：正弦型載波為式中，A 載波幅度； c 載波角頻率； 0 載波初始相位（以后假定0 0）。 則根據(jù)調(diào)

5、制定義，幅度調(diào)制信號（已調(diào)信號）一般可表示成式中， m(t) 基帶調(diào)制信號。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-137幅度調(diào)制原理（續(xù)）幅度調(diào)制原理（續(xù)）頻譜設調(diào)制信號m(t)的頻譜為M()，則已調(diào)信號的頻譜為由以上表示式可見，在波形上，已調(diào)信號的幅度隨基帶信號的規(guī)律而正比地變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移(精確到常數(shù)因子)。由于這種搬移是線性的，因此，幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制。但應注意，這里的“線性”并不意味著已調(diào)信號與調(diào)制信號之間符合線性變換關(guān)系。事實上，任何調(diào)制過程都是一種非線性的變換過程。 ( )()2mccASMM 信息科學與技術(shù)學院2022-6-13

6、8調(diào)幅（調(diào)幅（AM）00( )( )coscos( )cosAMcccstAm ttAtm tt01( ) ()()()()2AMccccSAMM 時域表示式式中 m(t) 調(diào)制信號，均值為0； A0 常數(shù)，表示疊加的直流分量。頻譜：若m(t)為確知信號，則AM信號的頻譜為若m(t)為隨機信號，則已調(diào)信號的頻域表示式必須用功率譜描述。調(diào)制器模型 信息科學與技術(shù)學院2022-6-139調(diào)幅（續(xù)）調(diào)幅（續(xù)）波形圖n由波形可以看出，當滿足條件：|m(t)| A0 時，其包絡與調(diào)制信號波形相同，因此用包絡檢波法很容易恢復出原 始調(diào)制信號。n否則，出現(xiàn)“過調(diào)幅”現(xiàn)象。這時用包絡檢波將發(fā)生失真。但是，可以

7、采用其他的解調(diào)方法，如同步檢波。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1310調(diào)幅（續(xù)）調(diào)幅（續(xù)）載頻分量載頻分量上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶頻譜圖n由頻譜可以看出，AM信號的頻譜由載頻分量上邊帶下邊帶三部分組成。n上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1311雙邊帶與單邊帶調(diào)制雙邊帶與單邊帶調(diào)制ttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS雙邊帶調(diào)制（DSB）時域表示式：無直流分量A0頻譜：無載頻分量 曲線： 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1312雙邊帶與單邊帶調(diào)制（續(xù)）雙邊帶與單邊帶調(diào)制（續(xù)）調(diào)制效率：100優(yōu)點：節(jié)

8、省了載波功率缺點：解調(diào)不能用包絡檢波，需用相干（同步）檢波，較復雜。單邊帶調(diào)制（SSB）原理：n雙邊帶信號兩個邊帶中的任意一個都包含了調(diào)制信號頻譜M()的所有頻譜成分，因此僅傳輸其中一個邊帶即可。這樣既節(jié)省發(fā)送功率，還可節(jié)省一半傳輸頻帶，這種方式稱為單邊帶調(diào)制。n產(chǎn)生SSB信號的方法有兩種：濾波法和相移法。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1313雙邊帶與單邊帶調(diào)制（續(xù)）雙邊帶與單邊帶調(diào)制（續(xù)）1,( )( )0,cUSBcHH1,( )( )0,cLSBcHH濾波法及SSB信號的頻域表示n濾波法的原理方框圖 用邊帶濾波器，濾除不要的邊帶: 圖中，H()為單邊帶濾波器的傳輸函數(shù)，若它具有如下理

9、想高通特性：則可濾除下邊帶。若具有如下理想低通特性：則可濾除上邊帶。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1314雙邊帶與單邊帶調(diào)制（續(xù)）雙邊帶與單邊帶調(diào)制（續(xù)） ( )( )SSBDSBSSHnSSB信號的頻譜n上邊帶頻譜圖: 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1315一般模型一般模型)(cos)()(thttmtscm)()(21)(HMMSccm)()(thH濾波法模型在前幾節(jié)的討論基礎上，可以歸納出濾波法線性調(diào)制的一般模型如下： 按照此模型得到的輸出信號時域表示式為：按照此模型得到的輸出信號頻域表示式為：式中，只要適當選擇H()，便可以得到各種幅度調(diào)制信號。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-

10、1316相干解調(diào)與包絡檢波相干解調(diào)與包絡檢波相干解調(diào)n相干解調(diào)器的一般模型 n相干解調(diào)器原理：為了無失真地恢復原基帶信號，接收端必須提供一個與接收的已調(diào)載波嚴格同步（同頻同相）的本地載波（稱為相干載波），它與接收的已調(diào)信號相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，即可得到原始的基帶調(diào)制信號。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1317相干解調(diào)與包絡檢波（續(xù)）相干解調(diào)與包絡檢波（續(xù)）( )( )cosmcstm tt ( )cos11( )( )cos222pmccsts ttm tm tt 1( )2dstm tn相干解調(diào)器性能分析已調(diào)信號的一般表達式為 與同頻同相的相干載波c(t)相乘后，得經(jīng)低通濾波

11、器后，得到故上式中的sd(t)就是解調(diào)輸出. 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1318相干解調(diào)與包絡檢波（續(xù)）相干解調(diào)與包絡檢波（續(xù)）ttmAtscAMcos)()(0cHfRCf /1 0( )dstAm t包絡檢波n適用條件：AM信號，且要求|m(t)|max A0 ，n包絡檢波器結(jié)構(gòu)：通常由半波或全波整流器和低通濾波器組成。例如，n性能分析設輸入信號是 選擇RC滿足如下關(guān)系 式中fH 調(diào)制信號的最高頻率在大信號檢波時（一般大于0.5 V），二極管處于受控的開關(guān)狀態(tài)，檢波器的輸出為隔去直流后即可得到原信號m(t)。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1319AM信號解調(diào)器框圖信號解調(diào)器框圖

12、信息科學與技術(shù)學院2022-6-1320包絡檢波各點波形包絡檢波各點波形 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1321相干解調(diào)各點波形相干解調(diào)各點波形 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1322非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理前言n頻率調(diào)制簡稱調(diào)頻(FM)，相位調(diào)制簡稱調(diào)相(PM)。n這兩種調(diào)制中，載波的幅度都保持恒定，而頻率和相位的變化都表現(xiàn)為載波瞬時相位的變化。n角度調(diào)制：頻率調(diào)制和相位調(diào)制的總稱。n已調(diào)信號頻譜不再是原調(diào)制信號頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率成分，故又稱為非線性調(diào)制。n與幅度調(diào)制技術(shù)相比，角度調(diào)制最突出的優(yōu)勢是其較高的

13、抗噪聲性能。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1323基本概念基本概念)(cos)(ttAtscmFM和PM信號的一般表達式角度調(diào)制信號的一般表達式為式中，A 載波的恒定振幅； ct +(t) (t) 信號的瞬時相位； (t) 瞬時相位偏移。dct +(t)/dt = (t) 稱為瞬時角頻率d(t)/dt 稱為瞬時頻偏。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1324基本概念（續(xù)）)()(tmKtp)(cos)(tmKtAtspcPM)(cos)(ttAtscm相位調(diào)制(PM)：瞬時相位偏移隨調(diào)制信號作線性變化，即式中Kp 調(diào)相靈敏度，含義是單位調(diào)制信號幅度引起PM信號的相位偏移量，單位是rad/V

14、。將上式代入一般表達式得到PM信號表達式 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1325基本概念（續(xù)）基本概念（續(xù)）)()(tmKdttdf( )( )ftKmd( )cos( )FMcfstAtKmd)(cos)(ttAtscm頻率調(diào)制(FM)：瞬時頻率偏移隨調(diào)制信號成比例變化，即式中 Kf 調(diào)頻靈敏度，單位是rad/sV。 這時相位偏移為將其代入一般表達式得到FM信號表達式 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1326基本概念（續(xù)）基本概念（續(xù)）)(cos)(tmKtAtspcPM( )cos( )FMcfstAtKmdPM與 FM的區(qū)別n比較上兩式可見， PM是相位偏移隨調(diào)制信號m(t)線性變化，

15、FM是相位偏移隨m(t)的積分呈線性變化。n如果預先不知道調(diào)制信號m(t)的具體形式，則無法判斷已調(diào)信號是調(diào)相信號還是調(diào)頻信號。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1327單音調(diào)制單音調(diào)制FM與與PM( )coscos2mmmmm tAtAf t)(cos)(tmKtAtspcPMPM( )coscoscpmmstAtK AtcosscpmAtm cot 設調(diào)制信號為單一頻率的正弦波，即 用它對載波進行相位調(diào)制時，將上式代入 得到式中，mp = Kp Am 調(diào)相指數(shù)，表示最大的相位偏移。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1328單音調(diào)制單音調(diào)制FM與與PM （續(xù)）（續(xù)）( )coscos2mmm

16、mm tAtAf tFM( )coscoscfmmstAtK Ad ( )cos( )FMcfstAtKmdcosncfmAtm sitfmfmmmK AfmffmK Afmfmf 用它對載波進行頻率調(diào)制時，將代入得到FM信號的表達式式中調(diào)頻指數(shù)，表示最大的相位偏移最大角頻偏 最大頻偏。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1329PM 信號和信號和FM 信號波形信號波形 (a) PM 信號波形 (b) FM 信號波形 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1330FM與與PM之間的關(guān)系之間的關(guān)系)(cos)(tmKtAtspcPM( )cos( )FMcfstAtKmd由于頻率和相位之間存在微分與積分

17、的關(guān)系，所以FM與PM之間是可以相互轉(zhuǎn)換的。 比較下面兩式可見如果將調(diào)制信號先微分，而后進行調(diào)頻，則得到的是調(diào)相波，這種方式叫間接調(diào)相；同樣，如果將調(diào)制信號先積分，而后進行調(diào)相，則得到的是調(diào)頻波，這種方式叫間接調(diào)頻。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1331FM與與PM之間的關(guān)系（續(xù)）之間的關(guān)系（續(xù)）（a）直接調(diào)頻 （b）間接調(diào)頻(c) 直接調(diào)相 (d) 間接調(diào)相 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1332調(diào)頻信號的產(chǎn)生調(diào)頻信號的產(chǎn)生0( )( )iftK m t直接調(diào)頻法：用調(diào)制信號直接去控制載波振蕩器的頻率，使其按調(diào)制信號的規(guī)律線性地變化。n壓控振蕩器：每個壓控振蕩器(VCO)自身就是一個F

18、M調(diào)制器，因為它的振蕩頻率正比于輸入控制電壓，即方框圖nLC振蕩器：用變?nèi)荻O管實現(xiàn)直接調(diào)頻。n直接調(diào)頻法的主要優(yōu)缺點：優(yōu)點：可以獲得較大的頻偏。缺點：頻率穩(wěn)定度不高 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1333調(diào)頻信號的產(chǎn)生（續(xù)）調(diào)頻信號的產(chǎn)生（續(xù)）間接法調(diào)頻 阿姆斯特朗（Armstrong）法 n原理：先將調(diào)制信號積分，然后對載波進行調(diào)相，即可產(chǎn)生一個窄帶調(diào)頻(NBFM)信號，再經(jīng)n次倍頻器得到寬帶調(diào)頻 (WBFM) 信。n方框圖 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1334調(diào)頻信號的解調(diào)調(diào)頻信號的解調(diào)( )cos( )tFMcfstAtKmdo( )( )fm tK m t可采用非相干解調(diào)和相干

19、解調(diào)非相干解調(diào)：調(diào)頻信號的一般表達式為n解調(diào)器的輸出應為n完成這種頻率-電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系的器件是頻率檢波器，簡稱鑒頻器。n鑒頻器的種類很多，例如振幅鑒頻器、相位鑒頻器、比例鑒頻器、正交鑒頻器、斜率鑒頻器、頻率負反饋解調(diào)器、鎖相環(huán)(PLL)鑒頻器等。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1335調(diào)頻信號的解調(diào)（續(xù)）調(diào)頻信號的解調(diào)（續(xù)） NBFM( )st LPF BPF )(tSi o( )m t ( )c t 微分 )(tSp ( )ds t 相干解調(diào)相干解調(diào)：相干解調(diào)僅適用于NBFM信號 由于NBFM信號可分解成同相分量與正交分量之和，因而可以采用線性調(diào)制中的相干解調(diào)法來進行解調(diào)，如下圖所示。 信息

20、科學與技術(shù)學院2022-6-1336模擬信號的數(shù)字化模擬信號的數(shù)字化模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程稱為數(shù)字化。模擬信號數(shù)字化共需要經(jīng)過3個步驟：抽樣、量化和編碼。抽樣的目的是使在時間和幅度上都連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換為在時間上離散僅幅度連續(xù)變化的抽樣信號。量化的目的是將抽樣后幅度連續(xù)變化的抽樣信號變成幅度離散的數(shù)字（抽樣）信號。編碼的目的是對幅度量化后的抽樣信號改用二進制數(shù)字碼組表示。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1337模擬信號的抽樣模擬信號的抽樣抽樣信號抽樣信號量化信號t011011011100100100100編碼信號數(shù)字化3步驟：抽樣抽樣、量化量化和編碼編碼 信息科學與技術(shù)學院2022-6

21、-1338模擬信號的抽樣（續(xù)）模擬信號的抽樣（續(xù)）低通模擬信號的抽樣定理n抽樣定理抽樣定理：設一個連續(xù)模擬信號m(t)中的最高頻率 fH，則以間隔時間為T 1/2fH的周期性沖激脈沖對它抽樣時，m(t)將被這些抽樣值所完全確定?！咀C】設有一個最高頻率小于fH的信號m(t) 。將這個信號和周期性單位沖激脈沖T(t)相乘，其重復周期為T，重復頻率為fs = 1/T。乘積就是抽樣信號，它是一系列間隔為T 秒的強度不等的沖激脈沖。這些沖激脈沖的強度等于相應時刻上信號的抽樣值?，F(xiàn)用ms(t) = m(kT)表示此抽樣信號序列。故有用波形圖示出如下：)()()(ttmtmTs 信息科學與技術(shù)學院2022-

22、6-1339模擬信號的抽樣（續(xù)）模擬信號的抽樣（續(xù)）(a)m(t)(e)ms(t)(c)T(t)0-3T-2T-TT2T3T 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1340模擬信號的抽樣（續(xù)）模擬信號的抽樣（續(xù)）)()()(ffMfMsnsnffTf)(1)(Tfs/1nssnfffMTfM)()(1)(令M(f)、(f)和Ms(f)分別表示m(t)、T(t)和ms(t)的頻譜。按照頻率卷積定理，m(t)T(t)的傅里葉變換等于M(f)和(f)的卷積。因此，ms(t)的傅里葉變換Ms(f)可以寫為：而(f)是周期性單位沖激脈沖的頻譜，它可以求出等于：式中，將上式代入 Ms(f)的卷積式，得到 信息科

23、學與技術(shù)學院2022-6-1341模擬信號的抽樣（續(xù)）模擬信號的抽樣（續(xù)）nssnfffMTfM)()(1)()()()()()(tfdtfttf)(1)()(1)(snssnffMTnfffMTfM上式中的卷積，可以利用卷積公式：進行計算，得到上式表明，由于M(f - nfs)是信號頻譜M(f)在頻率軸上平移了nfs的結(jié)果，所以抽樣信號的頻譜Ms(f)是無數(shù)間隔頻率為fs的原信號頻譜M(f)相疊加而成。 用頻譜圖示出如下： 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1342模擬信號的抽樣（續(xù)）模擬信號的抽樣（續(xù)）ffs1/T2/T0-1/T-2/T (f)f-fHfH0fs|Ms(f)|-fHfHf|

24、M(f)| 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1343模擬信號的抽樣（續(xù)）模擬信號的抽樣（續(xù)）Hsff2 因為已經(jīng)假設信號因為已經(jīng)假設信號m(t)的最高頻率小于的最高頻率小于fH，所以若，所以若頻率間隔頻率間隔fs 2fH，則，則Ms(f)中包含的每個原信號頻譜中包含的每個原信號頻譜M(f)之間互不重疊，如上圖所示。這樣就能夠從之間互不重疊，如上圖所示。這樣就能夠從Ms(f)中用一個低通濾波器分離出信號中用一個低通濾波器分離出信號m(t)的頻譜的頻譜M(f)，也就，也就是能從抽樣信號中恢復原信號。是能從抽樣信號中恢復原信號。 這里，恢復原信號的條件是：這里，恢復原信號的條件是： 即抽樣頻率即抽樣

25、頻率fs應不小于應不小于fH的兩倍。這一最低抽樣速的兩倍。這一最低抽樣速率率2fH稱為稱為奈奎斯特速率奈奎斯特速率。與此相應的最小抽樣時間間。與此相應的最小抽樣時間間隔稱為隔稱為奈奎斯特間隔奈奎斯特間隔。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1344模擬信號的抽樣（續(xù)）模擬信號的抽樣（續(xù)）t 恢復原信號的方法：從上圖可以看出，當fs 2fH時，用一個截止頻率為fH的理想低通濾波器就能夠從抽樣信號中分離出原信號。從時域中看，當用抽樣脈沖序列沖激此理想低通濾波器時，濾波器的輸出就是一系列沖激響應之和，如下圖所示。這些沖激響應之和就構(gòu)成了原信號。 理想濾波器是不能實現(xiàn)的。實用濾波器的截止邊緣不可能做到如

26、此陡峭。所以，實用的抽樣頻率fs必須比2fH 大一些。 例如，典型電話信號的最高頻率通常限制在3400 Hz，而抽樣頻率通常采用8000 Hz。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1345模擬脈沖調(diào)制模擬脈沖調(diào)制模擬脈沖調(diào)制的種類n周期性脈沖序列有4個參量：脈沖重復周期、脈沖振幅、脈沖寬度和脈沖相位（位置）。 n其中脈沖重復周期（抽樣周期）一般由抽樣定理決定，故只有其他3個參量可以受調(diào)制。n3種脈沖調(diào)制：n脈沖振幅調(diào)制(PAM)n脈沖寬度調(diào)制(PDM)n脈沖位置調(diào)制(PPM)n仍然是模擬調(diào)制，因為其代表信息的參量仍然是可以連續(xù)變化的。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1346模擬脈沖調(diào)制（續(xù)）模

27、擬脈沖調(diào)制（續(xù)）模擬脈沖調(diào)制的波形（a）模擬基帶信號 (b) PAM信號 (c) PDM信號 (d) PPM信號 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1347模擬脈沖調(diào)制（續(xù)）模擬脈沖調(diào)制（續(xù)）PAM調(diào)制nPAM調(diào)制信號的頻譜設：基帶模擬信號的波形為m(t)，其頻譜為M(f)；用這個信號對一個脈沖載波s(t)調(diào)幅，s(t)的周期為T，其頻譜為S(f)；脈沖寬度為，幅度為A；并設抽樣信號ms(t)是m(t)和s(t)的乘積。則抽樣信號ms(t)的頻譜就是兩者頻譜的卷積：式中 sinc(nfH) = sin(nfH) / (nfH)nHHsnffMfncTAfSfMfM)2()(sin)()()( 信

28、息科學與技術(shù)學院2022-6-1348模擬脈沖調(diào)制（續(xù)）模擬脈沖調(diào)制（續(xù)）nPAM調(diào)制過程的波形和頻譜圖tAt(e)(c)0T2T3T-T-2T-3T(a)m(t)s(t)ms(t)fH-fHfM(f)(b)01/T0-1/Tfs|S(f)|(d)f(f)fs-fHf 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1349抽樣信號的量化抽樣信號的量化量化原理n設模擬信號的抽樣值為m(kT)，其中T是抽樣周期，k是整數(shù)。此抽樣值仍然是一個取值連續(xù)的變量。若僅用N個不同的二進制數(shù)字碼元來代表此抽樣值的大小，則N個不同的二進制碼元只能代表M = 2N個不同的抽樣值。因此，必須將抽樣值的范圍劃分成M個區(qū)間，每個區(qū)間

29、用一個電平表示。這樣，共有M個離散電平，它們稱為量化電平。用這M個量化電平表示連續(xù)抽樣值的方法稱為量化量化。 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1350量化原理舉例量化原理舉例 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1351抽樣信號的量化（續(xù)）抽樣信號的量化（續(xù)）n量化過程圖M個抽樣值區(qū)間是等間隔劃分的，稱為均勻量化。M個抽樣值區(qū)間也可以不均勻劃分，稱為非均勻量化。 m1m2m4m3m5q5q4q3q2q1T2T3T4T5T6T7Tt量化誤差信號實際值信號量化值m(t)m(6T)mq(6T)q6 信號實際值 信號量化值 信息科學與技術(shù)學院2022-6-1352抽樣信號的量化（續(xù)）抽樣信號的量化（續(xù)）n量化一般公式設：m