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文档简介
通信原理课程负责人:殷玲Telmail:258475723@项目5模拟信号的数字化项目描述
将模拟输入信号数字化后,通常变成二进制码元,用二进制码元表示的过程也是一种编码过程,实际上,这也是信源编码的一个基本功能。数字化过程包括三个步骤:抽样,量化和编码。
模拟信号首先被抽样,模拟信号被抽样后,成为抽样信号,它在时间上是离散的,但是其取值仍然是连续的,所以是离散模拟信号。第二步是量化,量化的结果使抽样信号变成量化信号,其取值是离散的,故量化信号已经是数字信号了,它可以看成是多进制的数字脉冲信号。第三步是编码,最基本最常用的编码方法是脉冲编码调制。教学目标了解模拟信号的数字化过程;掌握抽样定理。百学须先立志思政育人懂模数转换,看现象本质,培养深入发现问题、解决问题的能力;多维度看问题,培养发散思维。百学须先立志抽样任务11.1模拟信号数字化描述数字化过程示意图抽样:量化:编码:通常,把以上数字化过程简称为编码。语音信号的数字化过程称为语音编码。图像信号的数字化过程称为图像编码。它们都属于信源编码的范畴。1.2抽样定理
采样是以一定的时间间隔采集模拟信号m(t)在相应时刻的函数值。采样的结果是一个时间上离散而幅度上随m(t)变化的样值序列ms(t)。能否由ms(t)还原m(t)?其理论依据是采样定理。定理:设频带限制在(0,fH
)内的模拟信号m(t),若以采样间隔(或采样速率):
或
对其采样,则m(t)可由其等间隔(均匀)的采样值序列ms(t)唯一确定。证明:设采样脉冲序列是一个周期
等于采样间隔的单位冲激序列:
采样过程可看作是与的相乘,因此,理想采样信号为:
的频谱为:
采样过程的各点波形及其频谱示意图:模拟信号模拟信号频谱抽样序列抽样序列频谱抽样信号抽样信号频谱
混叠失真
若
,则会发生混叠失真,见下图。此时不可能无失真重建原信号。因此,采样速率必须满足
,这就证明了采样定理。采样与恢复原理框图实际采样自然采样原理:与理想采样过程相似,只需把
用窄脉冲序列来替代。信号特征:每个样值脉冲的顶部不是平的,而是曲顶。波形及频谱示意图:模拟信号及其频谱抽样序列及其频谱抽样信号及其频谱
自然采样与理想采样比较:两者相似之处:频谱都是由无限多个间隔为
的
频谱之和组成,都可用低通滤波器从
中滤出
。
两者不同之处:理想采样信号的频谱被常数1/Ts加权,因而信号带宽为无穷大;而自然采样信号的频谱包络按Sa函数随频率增高而下降,因而所需带宽是有限的,且带宽与脉宽有关。平顶采样
信号特征:每个样值脉冲的顶部是平坦的。
实现方法:抽样保持电路。设保持电路传输函数为
,则其输出的平顶采样信号
的频谱为
式中,
是理想采样信号的频谱,于是
收端恢复:在低通滤波器之前加一个传输函数为1/H(w)的修正滤波器,就能无失真地恢复原模拟信号。1.3脉冲幅度调制
脉冲幅度调制(PAM)原理:使周期性脉冲串的某个参量随信号m(t)的规律而变化。方式:脉幅调制、脉宽调制(PDM)和脉位调制(PPM)。PAM是脉冲串的幅度
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