SnS-第5章抽樣、調(diào)制與解調(diào)課件

信號與系統(tǒng)——多媒體教學(xué)課件(第5章Part1)信號與系統(tǒng)——多媒體教學(xué)課件(第5章Part1)12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課2第5章抽樣、調(diào)制與解調(diào)5.0引言5.1抽樣定理5.2內(nèi)插公式5.3模擬調(diào)制5.4模擬信號的解調(diào)5.5頻分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課2第5章抽樣12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課3§5.0引言傅里葉變換應(yīng)用于通信系統(tǒng)有著久遠(yuǎn)的歷史和寬闊的范圍，現(xiàn)代通信系統(tǒng)的發(fā)展也緊密伴隨著傅里葉變換方法的精心運(yùn)用。本章將初步介紹這些應(yīng)用中最主要的兩個(gè)方面—抽樣、調(diào)制與解調(diào)。10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課3§5.012十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課4§5.0引言時(shí)域與頻域運(yùn)算的映射關(guān)系時(shí)域頻域(傅里葉變換域)10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課4§5.012十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課5§5.0引言線性系統(tǒng)分析的基本思路信號分解成基本信號求基本信號的響應(yīng)求基本信號響應(yīng)的疊加10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課5§5.012十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課6各分量被加權(quán)各分量被相移§5.0引言系統(tǒng)分析的圖解10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課6各分量被加12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課7§5.1抽樣定理“抽樣”：利用抽樣脈沖序列p(t)按一定的時(shí)間間隔T從連續(xù)時(shí)間信號f(t)中抽取一系列的離散樣值(抽取樣本值)，這種離散信號通常稱為“抽樣信號”，以fs(t)表示?！俺闃雍瘮?shù)”：與“抽樣”或“抽樣信號”具有完全不同的含義。抽樣也稱為“采樣”或“取樣”。連續(xù)時(shí)間信號被抽樣后，它是否保留了原信號f(t)的全部信息？10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課7§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課8§5.1抽樣定理

抽樣定理在通信系統(tǒng)、信息傳輸理論方面占有十分重要的地位，許多近代通信方式都以此定理作為理論基礎(chǔ)。解決了連續(xù)時(shí)間信號與離散時(shí)間信號的等效問題。

(1)如何從抽樣信號中恢復(fù)原始連續(xù)信號;(2)在什么條件下才可以無失真地完成這種恢復(fù)。10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課8§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課9§5.1.1時(shí)域抽樣定理相乘相卷時(shí)域抽樣頻域周期重復(fù)“沖擊抽樣”或“理想抽樣”10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課9§5.1.12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課10§5.1.1時(shí)域抽樣定理相乘卷積FTFTFT時(shí)域抽樣的傅里葉變換10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課10§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課11§5.1.1時(shí)域抽樣定理非理想抽樣乘積卷積10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課11§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課12§5.1.1時(shí)域抽樣定理關(guān)于非理想抽樣10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課12§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課13§5.1.1時(shí)域抽樣定理10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課13§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課14§5.1.1時(shí)域抽樣定理

一個(gè)頻率有限信號f(t)，如果頻譜只占據(jù)

的范圍，則信號f(t)可以由等間隔的抽樣值f(nTs)來唯一地表示。而抽樣間隔必須不大于，或者說最低抽樣頻率為

其中fm為信號最高頻率.奈奎斯特(Nyquist)頻率：奈奎斯特(Nyquist)間隔：10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課14§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課15不滿足抽樣定理時(shí)產(chǎn)生頻率混疊現(xiàn)象§5.1.1時(shí)域抽樣定理時(shí)域抽樣定理的圖示10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課15不滿足抽12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課16§5.1.1時(shí)域抽樣定理抽樣信號的頻譜10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課16§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課17§5.1.1時(shí)域抽樣定理【例5-1】設(shè)f(t)是限帶信號，信號最高頻率為fm，分別求f(3t),f(t/3),f2(t),f(t)*f(t)的帶寬(只計(jì)算正頻率分量)、奈奎斯特頻率fsmin及奈奎斯特間隔Tsmin。解:(1)(2)(3)(4)10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課17§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課18§5.1.1時(shí)域抽樣定理由抽樣信號恢復(fù)原連續(xù)信號取主頻帶：時(shí)域卷積定理：10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課18§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課19FT卷積包絡(luò)相乘FTIFT§5.1.1時(shí)域抽樣定理由抽樣信號恢復(fù)原連續(xù)信號(圖解)10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課19FT卷積12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課20§5.1.1時(shí)域抽樣定理圖5-2由抽樣信號恢復(fù)連續(xù)信號

10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課20§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課21若信號f(t)為時(shí)域有限信號，它集中在的時(shí)間范圍內(nèi)，若在頻域中，以不大于的頻率間隔ws對f(t)的頻譜F(jw)進(jìn)行抽樣，則抽樣后的頻譜可以唯一地表示原信號f(t)的頻譜F(jw)，從而也可以唯一地表示原信號f(t)。§5.1.2頻域抽樣定理10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課21若信號f12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課22§5.1.2頻域抽樣定理根據(jù)時(shí)域和頻域?qū)ΨQ性，可推出頻域抽樣定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式為10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課22§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課23圖5-3頻域抽樣信號頻譜與對應(yīng)的時(shí)域信號§5.1.2頻域抽樣定理10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課23圖5-312十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課24§5.2內(nèi)插公式實(shí)踐上，近似于沖激的大幅度窄脈沖是非常難以產(chǎn)生和傳輸在數(shù)字通信系統(tǒng)中經(jīng)常采用其它抽樣方式最常見的是所謂零階抽樣保持(或零階保持抽樣，也簡稱為抽樣保持)形式，這種系統(tǒng)在一給定抽樣瞬時(shí)對f(t)抽樣，并保持該值直到下一個(gè)抽樣瞬時(shí)10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課24§5.212十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課25零階抽樣保持信號f(t)經(jīng)理想抽樣后得到的抽樣信號為要從fs(t)得到零階保持的輸出f0(t)，原理上可以將fs(t)通過具有矩形沖激響應(yīng)的LTI系統(tǒng)來得到該抽樣信號的頻譜10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課25零階抽樣12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課26零階抽樣保持故零階保持的輸出f0(t)為f0(t)的頻譜為

10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課26零階抽樣12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課27零階抽樣保持經(jīng)過在通帶內(nèi)不再具有等幅增益的低通濾波器，可從F0(jw)中提取出F0(jw)10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課27零階抽樣12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課28一階抽樣保持另一種簡單而有用的內(nèi)插形式是線性內(nèi)插(又稱為一階保持)，在相鄰的抽樣點(diǎn)之間用直線連接，即用線性函數(shù)來擬合相鄰抽樣點(diǎn)之間的信號變化。10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課28一階抽樣12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課29一階抽樣保持通過具有如下頻率響應(yīng)的LTI系統(tǒng),可從F1(jw)中提取出F0(jw)10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課29一階抽樣12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課30§5.2內(nèi)插公式小結(jié)本質(zhì)：由樣本值重建原函數(shù)Sa內(nèi)插：精確恢復(fù)零階保持：階躍逼近一階保持：線性內(nèi)插10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課30§5.212十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課31作業(yè)5-1(1)(3)5-210十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課31作業(yè)5-信號與系統(tǒng)——多媒體教學(xué)課件(第5章Part1)信號與系統(tǒng)——多媒體教學(xué)課件(第5章Part1)12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課33第5章抽樣、調(diào)制與解調(diào)5.0引言5.1抽樣定理5.2內(nèi)插公式5.3模擬調(diào)制5.4模擬信號的解調(diào)5.5頻分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課2第5章抽樣12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課34§5.0引言傅里葉變換應(yīng)用于通信系統(tǒng)有著久遠(yuǎn)的歷史和寬闊的范圍，現(xiàn)代通信系統(tǒng)的發(fā)展也緊密伴隨著傅里葉變換方法的精心運(yùn)用。本章將初步介紹這些應(yīng)用中最主要的兩個(gè)方面—抽樣、調(diào)制與解調(diào)。10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課3§5.012十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課35§5.0引言時(shí)域與頻域運(yùn)算的映射關(guān)系時(shí)域頻域(傅里葉變換域)10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課4§5.012十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課36§5.0引言線性系統(tǒng)分析的基本思路信號分解成基本信號求基本信號的響應(yīng)求基本信號響應(yīng)的疊加10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課5§5.012十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課37各分量被加權(quán)各分量被相移§5.0引言系統(tǒng)分析的圖解10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課6各分量被加12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課38§5.1抽樣定理“抽樣”：利用抽樣脈沖序列p(t)按一定的時(shí)間間隔T從連續(xù)時(shí)間信號f(t)中抽取一系列的離散樣值(抽取樣本值)，這種離散信號通常稱為“抽樣信號”，以fs(t)表示?！俺闃雍瘮?shù)”：與“抽樣”或“抽樣信號”具有完全不同的含義。抽樣也稱為“采樣”或“取樣”。連續(xù)時(shí)間信號被抽樣后，它是否保留了原信號f(t)的全部信息？10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課7§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課39§5.1抽樣定理

抽樣定理在通信系統(tǒng)、信息傳輸理論方面占有十分重要的地位，許多近代通信方式都以此定理作為理論基礎(chǔ)。解決了連續(xù)時(shí)間信號與離散時(shí)間信號的等效問題。

(1)如何從抽樣信號中恢復(fù)原始連續(xù)信號;(2)在什么條件下才可以無失真地完成這種恢復(fù)。10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課8§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課40§5.1.1時(shí)域抽樣定理相乘相卷時(shí)域抽樣頻域周期重復(fù)“沖擊抽樣”或“理想抽樣”10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課9§5.1.12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課41§5.1.1時(shí)域抽樣定理相乘卷積FTFTFT時(shí)域抽樣的傅里葉變換10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課10§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課42§5.1.1時(shí)域抽樣定理非理想抽樣乘積卷積10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課11§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課43§5.1.1時(shí)域抽樣定理關(guān)于非理想抽樣10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課12§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課44§5.1.1時(shí)域抽樣定理10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課13§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課45§5.1.1時(shí)域抽樣定理

一個(gè)頻率有限信號f(t)，如果頻譜只占據(jù)

的范圍，則信號f(t)可以由等間隔的抽樣值f(nTs)來唯一地表示。而抽樣間隔必須不大于，或者說最低抽樣頻率為

其中fm為信號最高頻率.奈奎斯特(Nyquist)頻率：奈奎斯特(Nyquist)間隔：10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課14§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課46不滿足抽樣定理時(shí)產(chǎn)生頻率混疊現(xiàn)象§5.1.1時(shí)域抽樣定理時(shí)域抽樣定理的圖示10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課15不滿足抽12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課47§5.1.1時(shí)域抽樣定理抽樣信號的頻譜10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課16§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課48§5.1.1時(shí)域抽樣定理【例5-1】設(shè)f(t)是限帶信號，信號最高頻率為fm，分別求f(3t),f(t/3),f2(t),f(t)*f(t)的帶寬(只計(jì)算正頻率分量)、奈奎斯特頻率fsmin及奈奎斯特間隔Tsmin。解:(1)(2)(3)(4)10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課17§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課49§5.1.1時(shí)域抽樣定理由抽樣信號恢復(fù)原連續(xù)信號取主頻帶：時(shí)域卷積定理：10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課18§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課50FT卷積包絡(luò)相乘FTIFT§5.1.1時(shí)域抽樣定理由抽樣信號恢復(fù)原連續(xù)信號(圖解)10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課19FT卷積12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課51§5.1.1時(shí)域抽樣定理圖5-2由抽樣信號恢復(fù)連續(xù)信號

10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課20§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課52若信號f(t)為時(shí)域有限信號，它集中在的時(shí)間范圍內(nèi)，若在頻域中，以不大于的頻率間隔ws對f(t)的頻譜F(jw)進(jìn)行抽樣，則抽樣后的頻譜可以唯一地表示原信號f(t)的頻譜F(jw)，從而也可以唯一地表示原信號f(t)。§5.1.2頻域抽樣定理10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課21若信號f12十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課53§5.1.2頻域抽樣定理根據(jù)時(shí)域和頻域?qū)ΨQ性，可推出頻域抽樣定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式為10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課22§5.112十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課54圖5-3頻域抽樣信號頻譜與對應(yīng)的時(shí)域信號§5.1.2頻域抽樣定理10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課23圖5-312十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課55§5.2內(nèi)插公式實(shí)踐上，近似于沖激的大幅度窄脈沖是非常難以產(chǎn)生和傳輸在數(shù)字通信系統(tǒng)中經(jīng)常采用其它抽樣方式最常見的是所謂零階抽樣保持(或零階保持抽樣，也簡稱為抽樣保持)形式，這種系統(tǒng)在一給定抽樣瞬時(shí)對f(t)抽樣，并保持該值直到下一個(gè)抽樣瞬時(shí)10十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課24§5.212十二月2022信號與系統(tǒng)第5章第1次課