第十四章-信号与系统概述.ppt

信号与系统概述,第十四章,教学难点：,教学难点：,调制的概念和方法。,1信号、信息的概念及相互关系。2调制、解调的概念，调制的方法。3通信系统的组成及通信网的网络结构形式。,第十四章信号与系统概述,学时分配：,第十四章信号与系统概述,第一节信号的基本知识,第二节信号的传输,第三节系统与网络,本章小结,第一节信号的基本知识,一、信息,二、信号,信息是人类对外界事物的感知。如人们听到的声音、看到的景象是信息，交流电也是一种信息。,一、信息,信号是信息的表现形式，信号可以是声音、图像、电压、电流和光等，如交通信号灯。诸多信号中电信号是最便于储存、处理、传输和再现的，因而是应用最广泛的。许多非电信号如力、温度、声音、光等都可以通过传感器变换成电信号。,电信号以信号频率划分，分为直流信号和交流信号；以信号参数的状态划分，分为模拟信号和数字信号；以信号变化的规律划分，分为确定信号和随机信号，以及周期信号和非周期信号。,二、信号,1直流信号和交流信号,直流信号大小恒定，具有确定极性；交流信号的大小和极性随时间而变化。许多信号的组成既有直流成分又有交流成分。图14-1(a)所示的信号，实际就是由图14-1(b)所示的直流信号和图14-1(c)所示的交流信号合成。,图14-1既有直流成分又有交流成分的信号,2模拟信号和数字信号,凡是数值和时间上都是连续变化的信号，称为模拟信号。声音、图像信号就是模拟信号。数字信号在数值上和时间上都是不连续变化的，具有离散且有限的状态，二进制信号就是数字信号。图14-2示出了几种数字信号。,模拟信号可通过A/D转换变为数字信号，数字信号可通过D/A转换变为模拟信号。,图14-2数字信号,3确定信号和随机信号,信号可用一个自变量的确定的函数来表示，对于任何指定时刻，都有一个确定的值相对应，这种信号称为确定信号，如正弦信号。,随机信号不能用自变量的一个确定的函数来表示，即：对每一自变量的取值，其信号值是不确定的，如噪声干扰信号。,4周期信号和非周期信号,一定的时间间隔后重现相同波形的信号，称为周期信号，如图14-3(a)所示，在变化的时间内，没有重复变化的规律的信号称为非周期信号，如图14-3(b)所示。,图14-3周期信号和非周期信号,第二节信号的传输,一、信道,二、调制和解调,三、波长,信道是信号传递的媒介或途径。如现场的声音信号是通过空气传播的，工频电信号是通过导线传输的，这里的空气和导线就是信道。信道分有线信道和无线信道两种。有线信道有双纹线，同轴电缆，光导纤维等。无线信道从极低频一直到微波波段。,一、信道,信号的频率都很低，为便于信号远距有效的传输，需要将信号进行一定的处理。调制是将所要传递的电信号“搬移”到高频正弦波上去的处理过程。要传递的信号称为调制信号，如图14-4(a)所示。用于调制的高频正弦波称为载波,如图14-4(b)所示。调制后的信号称为已调信号。相反的过程称为解调，即从已调信号中恢复出调制信号来。,二、调制和解调,图14-4信号的调制,常用的调制方法：,(1)调幅(AM)载波信号的幅度随调制信号的幅度变化而变化，如图14-4(c)所示。,(2)调频(FM)载波信号的频率随调制信号的幅度变化而变化，如图14-4(d)所示。,(3)相位调制(PM)载波信号的相位随调制信号的幅度变化而变化，如图14-4(e)所示。,(4)脉码调制(PCM)把声音等模拟信号变换成被编码的数字信号后传输的调制方法。,在一个周期时间内，已调信号在信道内传播的距离，叫波长。用表示。,在均匀媒质中，信号是匀速传播的，其波长等于信号在信道中的传播速度与周期的乘积，即,三、波长,第三节系统与网络,一、通信系统,二、通信网,通信是将信息从发信者传输给收信者。传输是利用通信系统完成。,通信系统是由发送终端、发射机、接收机、接收机终端和信道五部分组成，如图14-5所示。,一、通信系统,图14-5通信系统的组成框图,发送终端将原始信号转换成电信号，如送话器把声音变成电号。,发射机将该信号进行适当的处理，如放大、调制等。无线电发射机的输出端接高频天线，将高频电信号转换成电磁波向空间辐射。,接收机将收到的高频信号进行处理，如放大、滤波和解调，恢复为原来的电信号。,接收终端将电信号还原成原始信号，如喇叭。,图14-5通信系统的组成框图,通信网用于多用户的相互连接，目前通信网的网络结构主要有图14-6所示的四种形式，图中标有字母的小圆代表用户终端(在网络中称为节点)，连线代表通信链路。,二、通信网,1网型网各用户终端之间直接与通信链路连接。优点是接续质量高，网络稳定性好，但需要通信链路多，网络投资费用高。,2星型网用户终端通过转接中心进行连接，这种网节省通信链路。但需要转换设备，通信的质量和可靠性会受到一定的影响。,3环型网用户终端通过中继器连入网内，各中继器间链路首尾连接，信息单相沿环路逐点传送。特点是传输线路短，安装易，诊断准确但可靠性较差。,4总线型网采用公共总线作为传输介质，结点通过硬件接口连向总线，信号沿介质进行广播式传送。特点是安装易，可靠性高，但不易管理，故障诊断和隔离困难。,一、信号通过信道进行传输，表达信息。信道是信号传递的媒介或途径。信道分为有线信道和无线信道。,二、将要传输的低频信号加载到高频载波信号上，以便于信号的传输。解调是将原信号从已调信号中恢复出来。常