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第4章 模拟信号数字化技术,4.1 抽样定理 4.2 量化 4.3 编码,模拟信号数字传输基本原理,模拟信源编码,模拟信源解码,第一个例子:数字蜂窝移动通信系统,第二个例子:模拟电话接入数字公用网,模拟 信源 编解 码,脉冲编码调制(PCM:Pulse Code Modulation)技术,4.1 抽样定理,低通抽样定理 带通抽样定理,低通抽样定理,问题的引出对截止频率为fH赫兹的低通信号,如何进行抽样(多长间隔取一个样值)才能保证接收端可以无失真地恢复出原始信号? 定理一个频带限制在(0,fH)赫兹内的时间连续信号x(t),如果抽样频率fs大于或等于2fH,则可以由样值序列x(nTs)无失真地重建原始信号x(t)。,低通抽样定理的证明与理想抽样,x(t),xs(t),发送端,理想抽样,LPF,接收端,信号重建,信号重建波形示意图,带通抽样定理,问题的引出 对下截止频率为fL,上截止频率为fH的信号,如果信号带宽B=fH-fL远远小于中心频率f0=(fH+fL)/2,所需要的抽样频率fs是否必须大于2fH? 例如对于f0=100MHz的信号,如果B=20kHz,所需要的取样速率为多少? 低通抽样定理:fs200.04MHz 带通抽样定理:fs=40kHz,fs与fH的关系,B,2B,3B,4B,6B,5B,fH,fs,0,图5-4,实际抽样过程,自然抽样 平顶抽样,4.2 量化,均匀量化:量化间隔是均匀设置的 非均匀量化:量化间隔是不均匀的,量化的输入和输出,均匀量化,量化过程及量化误差,均匀量化时的信噪比特性曲线,例:见书上,非均匀量化的模拟压扩法,非均匀量化,压缩器和扩张器的特性,A律压缩特性,13折线特性曲线,律压缩特性,15折线特性曲线,4.3 编 码,二进制码型选择,逐次比较编码原理,例:见书上,DPCM差分脉冲编码调制系统,增量调制系统,增量调制系统,积分器译码原理,过载量化噪声的产生,课堂测验,1.已知某音频信号f(t)的频谱结构如下图所示。 (1)若将f(t)采用数字通信系统进行传输,则数字化后不失真的最小抽样频率为多少? (2)若对f(t)采用PCM进行传输,其中在K时刻的抽样值为7861(其中21,12048),求编码器输出的8位传输码组。,2.已知均匀量化器的量化范围为(-12,+12V),量化电平数为32个,输入正弦信号时,其振幅为5V.求该量化器在信噪比指标为20dB时的动态范围有多大?,3.已知某信号为 抽样频率 。求(1)抽样信号的频谱图
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