工學(xué)模擬信號(hào)數(shù)字化技術(shù)

第4章模擬信號(hào)數(shù)字化技術(shù)§4.1抽樣定理§4.2量化§4.3編碼1精選ppt模擬信號(hào)數(shù)字傳輸根本原理模擬信源編碼模擬信源解碼數(shù)字傳輸交換系統(tǒng)模擬信號(hào)模擬信源模擬信宿模擬信號(hào)模/數(shù)(A/D)變換數(shù)/模(D/A)變換數(shù)字隨機(jī)序列10110100101101011

數(shù)字隨機(jī)序列10110100101101011

2精選ppt第一個(gè)例子：數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)第一代(1G)（模擬）第二代(2G)（數(shù)字）第三代(3G)（數(shù)字）3精選ppt第二個(gè)例子：模擬接入數(shù)字公用網(wǎng)數(shù)字傳輸交換系統(tǒng)模擬話機(jī)2模擬話機(jī)1交換網(wǎng)絡(luò)用戶模塊交換機(jī)模擬信源編解碼脈沖編碼調(diào)制〔PCM：PulseCodeModulation〕技術(shù)4精選ppt抽樣數(shù)字通信系統(tǒng)模擬信源量化編碼01101010011111110101000重建時(shí)間信號(hào)解碼模擬信宿5精選ppt§4.1抽樣定理低通抽樣定理帶通抽樣定理6精選ppt低通抽樣定理[問(wèn)題的引出]對(duì)截止頻率為fH赫茲的低通信號(hào),如何進(jìn)行抽樣(多長(zhǎng)間隔取一個(gè)樣值)才能保證接收端可以無(wú)失真地恢復(fù)出原始信號(hào)？[定理]一個(gè)頻帶限制在(0,fH)赫茲內(nèi)的時(shí)間連續(xù)信號(hào)x(t)，如果抽樣頻率fs大于或等于2fH，那么可以由樣值序列{x(nTs)}無(wú)失真地重建原始信號(hào)x(t)。7精選ppt低通抽樣定理的證明與理想抽樣x(t)xs(t)發(fā)送端理想抽樣LPFh(t)H(

)接收端信號(hào)重建8精選pptTst

T(t)tfs(t)fFs(f)0fF(f)10-fHtf(t)fHf-2fs-fs2fs0fs

T(f)（a）低通模擬信號(hào)波形及其頻譜（b）抽樣序列及其頻譜結(jié)構(gòu)（c）抽樣信號(hào)及其頻譜結(jié)構(gòu)9精選ppttTs

T(t)tfs(t)Fs(f)f0fF(f)10-fHtf(t)fHf-2fs-fs2fs0fs

T(f)（a）低通模擬信號(hào)波形及其頻譜（b）抽樣序列及其頻譜結(jié)構(gòu)（c）抽樣信號(hào)及其頻譜結(jié)構(gòu)10精選ppt信號(hào)重建波形示意圖11精選ppt帶通抽樣定理問(wèn)題的引出對(duì)下截止頻率為fL，上截止頻率為fH的信號(hào)，如果信號(hào)帶寬B=fH-fL遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于中心頻率f0=(fH+fL)/2，所需要的抽樣頻率fs是否必須大于2fH?例如對(duì)于f0=100MHz的信號(hào)，如果B=20kHz，所需要的取樣速率為多少？低通抽樣定理：fs200.04MHz帶通抽樣定理：fs=40kHz12精選ppt0fHfLffs2fs-fH-fL-2fs-fs3fs-3fsB0ffs2fs-2fs-fs3fs-3fsB3B5B-3B-5B-B0ffs2fs-2fs-fs3fs-3fs（a）帶通型信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)（b）抽樣脈沖序列頻譜結(jié)構(gòu)（c）抽樣信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)13精選ppt0fHfLffs2fs-fH-fL-2fs-fs3fs-3fsB0ffs2fs-2fs-fs3fs-3fsB3B5B-3B-B-5B0ffs2fs-2fs-fs3fs-3fs（a）帶通型信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)（b）抽樣脈沖序列頻譜結(jié)構(gòu)（c）抽樣信號(hào)頻譜混疊示意圖14精選ppt0fHfLffs2fs-fH-fL-2fs-fs3fs-3fsB0ffs2fs-2fs-fs3fs-3fsB3B5B-3B-B-5B0ffs2fs-2fs-fs3fs-3fs第5個(gè)頻譜分量第5個(gè)頻譜分量（a）帶通模擬信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)（b）頻譜混疊結(jié)構(gòu)示意圖（c）消除頻譜混疊結(jié)構(gòu)示意圖15精選pptfs與fH的關(guān)系B2B3B4B6B5BfHfs2BB3B4B0圖5-416精選ppt17精選ppt實(shí)際抽樣過(guò)程自然抽樣平頂抽樣18精選pptTt

tfs(t)τ內(nèi)脈沖幅度隨信號(hào)幅度而變化fF(f)10-fHtf(t)fH-fs|C(f)|-1/

fs01/

ffFs(f)0-fs-1/

fs1/

（a）模擬信號(hào)及其頻譜結(jié)構(gòu)（b）抽樣脈沖序列及其頻譜結(jié)構(gòu)（c）自然抽樣信號(hào)及其頻譜結(jié)構(gòu)19精選ppttfs(t)fFs(f)0th(t)

fH(f)-1/

01/

tTfH(t)

f-1/

01/

FH(f)（b）脈沖形成及其頻譜結(jié)構(gòu)（a）抽樣信號(hào)及其頻譜結(jié)構(gòu)（c）平頂抽樣及其頻譜結(jié)構(gòu)20精選ppt§4.2量化均勻量化：量化間隔是均勻設(shè)置的非均勻量化：量化間隔是不均勻的21精選ppt

量化的輸入和輸出22精選ppt均勻量化23精選ppt量化過(guò)程及量化誤差24精選ppt－(4.77＋6.02n1)－(4.77＋6.02n2)－(4.77＋6.02n3)－3.011.76＋6.02n11.76＋6.02n21.76＋6.02n30均勻量化時(shí)的信噪比特性曲線25精選ppt例：見(jiàn)書(shū)上26精選ppt

非均勻量化的模擬壓擴(kuò)法27精選ppt非均勻量化030輸入x輸出y10203040102040030102030402壓縮特性擴(kuò)張?zhí)匦暂敵鰕201040

壓縮器和擴(kuò)張器的特性28精選ppt

A律壓縮特性29精選ppt輸入x輸出y11/82/84/85/86/87/81

13折線特性曲線30精選ppt

μ律壓縮特性31精選ppt輸入x輸出y11/82/83/84/85/86/87/8115折線特性曲線32精選ppt4.3編

碼tf(t)基帶信號(hào)脈沖載波PAMPDMPPM33精選ppt34精選ppt量化值序號(hào)量化電壓極性自然二進(jìn)制碼折疊二進(jìn)制碼15141312111098正極性111111101101110010111010100110001111111011011100101110101001100076543210負(fù)極性0111011001010100001100100001000000000001001000110100010101100111二進(jìn)制碼型選擇35精選ppt36精選ppt37精選ppt抽樣保m(t)持整流器m1(t)極性判斷電平比較器記憶電路7/11變換電路恒流源本地譯碼器抽樣量化值b1b2b3b4b5b6b7b8IsIw逐次比較編碼原理38精選ppt例：見(jiàn)書(shū)上39精選ppt數(shù)字信道量化器編碼器解碼器預(yù)測(cè)器預(yù)測(cè)器DPCM碼流DPCM差分脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)40精選ppt輸出二進(jìn)制波形增量調(diào)制系統(tǒng)41精選ppt相減器判決器定時(shí)脈沖（積分器）本地譯碼器相減器m(t)增量調(diào)制碼流輸出m1(t)增量調(diào)制系統(tǒng)42精選ppt積分器mi(t)mo(t)t0t1t2t3t4t5t6t7ttmi(t)mo(t)積分器譯碼原理43精選pptt0m(t)mo(t)量化電平過(guò)載量化噪聲的產(chǎn)生44精選ppt45精選ppt課堂測(cè)驗(yàn)1.某音頻信號(hào)f(t)的頻譜結(jié)構(gòu)如以下圖所示。(1)假設(shè)將f(t)采用數(shù)字通信系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，那么數(shù)字化后不失真的最小抽樣頻率為多少？(2)假設(shè)對(duì)f(t)采用PCM進(jìn)行傳輸，其中在K時(shí)刻的抽樣值為＋786Δ1〔其中Δ＝2Δ1，Δ＝1／2048〕，求編碼器輸出的8位傳輸碼組。46精選pp