模拟通信基础ppt课件

通信技术基础,陈红2014年3月,一、模拟通信基础(2学时）,1、通信基本概念2、信号及其分类3、模拟信号-调制4、模拟通信系统的性能指标,1、通信基本概念,信息是对客观事物的反映。,通信-信息的传递就是通信。信息的表达方式-语言、文字、图像、数据等。,通信方式-很多，目前使用最广泛的方式是电通信方式。用电信号控制携带所要传递的信息，然后经过各种媒体（通道）也就是信道进行传输，达到通信的目的。,返回,通信系统模型,信源是指发出信息的信息源，或者说是信息的发出者。变换器是把信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。信道是信号传输的媒介与通道。现有的信道有两大类：一类是有线信道；另一类是无线信道。逆变器信宿是指信息传送的终点，也就是信息接收者。噪声源噪声源并不是一个人为实现的实体，但在实际通信系统中又是客观存在的。,返回,2、信号及其分类,信号指信息的电编码或电磁编码。,以信号参数的状态划分：（1）模拟信号和数字信号；（2）周期信号与非周期信号；（3）基带信号与频带信号。*确定信号与随机信号；*能量信号与功率信号;,返回,（1）Analogsignalanddigitalsignal,脉冲编码调制（PCM）的主要波形,模拟信号时间上连续，包含无穷多个信号值。如话音信号、电视图像信号以及来自各种传感器的检测信号等。再如Watcheswithhands,数字信号时间上离散，包含有限数量的信号值。如DigitalWatches。,模拟信号比较适合传输，数字信号则比较适合于处理。模拟信号与数字信号是可以相互转换的。,返回,（2）周期信号与非周期信号,周期信号（单一频率）s(t)=Ascos(pt+),As信号幅值；p信号角频率；信号初始角,f=1/T,p=2f,周期信号是每隔固定的时间又重现本身的信号，固定的时间称为周期。通信系统中常用于测试的正（余）弦信号、雷达中的矩形脉冲系列都是周期信号。,返回,信号的波形与频谱图,话音信号的波形与频谱图,非周期信号（多频率）u(t)=A1cos(p1t+1)+A2cos(p2t+2)+Ancos(pnt+n),非周期信号是无此固定时间长度的信号。而语音信号、开关启闭形成的瞬态则是非周期信号。,返回,时域法与频域法,频域法研究的是信号的电量在频率域中的分布情况，也称为信号的频谱分析，可以用频谱分析仪观察信号的频谱。,时域法研究的是信号的电量（电压、电流或功率）随时间变化的情况。有观察波形和函数式表达两种研究方法。,信道带宽信道上能够传输的信号的最大频率范围。,信号带宽信号的频率范围。,返回,（3）基带信号与频带信号,基带信号从直流低频直至几兆赫兹有限高频的原始模拟与数字信号（未经调制信号）。如电话机（3004000Hz）、计算机发出的原始信号。,频带信号基带信号经过频率变换而形成的信号为频带信号。,调频广播的频率范围是88108MHz，短波通信的频率范围是330MHz。话音基带信号的频率范围在3003400Hz，为了有效地利用信道的频率资源，必须将基带信号的频率搬移至适合于信道传输的其它频率范围，而在接收之后再搬移至原来的频率范围。,返回,无线信道频率范围与用途,返回,3、模拟信号-调制,设定信号波(基带信号）s(t)是以单一的角频率p变化的正弦波：s(t)=Ascospt,载波(正弦波）f(t)具有比信号波的角频率高得多的角频率c(=2fc)p：f(t)=Accosct,调制（Modulaton）-是载波的某个参数随调制波（基带信号波）变化的过程。作为载波的正弦波有三个参数振幅、频率和相位，因此相对应的正弦波的调制有幅度调制（AM)、频率调制(FM)和相位角调制(PM)三种。,返回,调幅（AmplitudeModulationAM）,调幅波（AmplitudeModulationAM）fAM(t)=(Ac+Ascospt)cosct=Accosct+0.5AScos(c+p)t+0.5AScos(c-p)t,调制度M=AS/AC1,否则过调,返回,调幅（AM）波频谱,AM波由载波、上边波和下边波三部分组成，含三个角频率成分c、(c+p)和(c-p)。,如果信号波象电话信号一样，频率成分具有从1到2的带宽，则AM波频谱如图所示占有信号波最高频率2两倍的带宽22双边带调制方式。,信号波成分具有带宽时AM波的频谱,返回,应用实例-频分复用,电话传送的基带为0.3kHz3.4kHz之间，同轴电缆的可用频带01GHz，4kHZ左右幅宽声音信号占用一个信道，效率很差。在频率轴上将单边带调制的信号互相不重叠的进行排列，在同一信道使用多址传送方式，提高信道效率即频分复用。,NTT（日本电信局）使用的C-60M方式，就是用60MHz带宽的标准同轴电缆构成1个10800频道的电话线路。,返回,多路复用技术,复用多个信息源共享一个公共信道。提高线路利用率。适用场合当信道的传输能力大于每个信源的平均传输需求时。类比公共运输系统(铁路、海运、航空),频分复用FDM(FrequencyDivisionMultiplexing)波分复用WDM(WaveDivisionMultiplexing)时分复用TDM(TimeDivisionMultiplexing),返回,频分复用-FDM,原理：整个传输频带被划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率带通道进行传输。频率通道之间留有防护频带以防相互干扰。在电视、电话、收音机上广泛应用。,返回,4、模拟通信系统的性能指标,衡量通信系统性能优劣的基本指标有两个：系统的有效性和可靠性。,有效性传输一定的信息量所消耗的信道资源数（带宽或时间）；可靠性接收信息的准确程度。有效性和可靠性这两个指标通常是矛盾的。,返回,模拟通信系统有效性与可靠性,有效性用有效传输带宽度量，模拟通信系统频带宽度越窄，则有效性越好。可靠性用接收端最终输出的信号平均功率与噪声平均功率的比即信噪比度量，以分贝为单位。,分贝单位：1dB=10lg(),返回,信噪比越大，通信质量越高。如普通电话要求信噪比在20dB以上，电视图像则要求信噪比在40dB以上。,练习与思考题1,1、什么是周期信号？什么是非周期信号？并举出几个周期信号与非周期信号的实例。2、什么是模拟信号？什么是数字信号？请举出几个模拟信号与数字信号的实例。3、试解释什么是模拟信号的幅度调制（AM)、频率调制(FM)和相位角调制(PM)。4、什么是基带信号？试举出几个基带信号的实例。5、什么是信号带宽？什么是信道带宽？6、试解释什么是频分复用（FDM）？7、试述分贝（dB）单位的含义？,返回,练习与思考题2,8、如果用最高频率为4kHz信号波