《抽樣量化》PPT課件

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1、通信原理2.6語音信號數(shù)字化1引言數(shù)字化3步驟：抽樣、量化和編碼抽樣信號抽樣信號量化信號t011011011100100100100編碼信號22.6.1模擬信號的抽樣2.6.1.1、低通模擬信號的抽樣定理抽樣定理：設(shè)一個(gè)連續(xù)模擬信號m(t)中的最高頻率

2、秒的強(qiáng)度不等的沖激脈沖。這些沖激脈沖的強(qiáng)度等于相應(yīng)時(shí)刻上信號的抽樣值?，F(xiàn)用ms(t)=?m(kT)表示此抽樣信號序列。故有用波形圖示出如下：3(a)m(t)(e)ms(t)(c)?T(t)0-3T-2T-TT2T3T4令M(f)、??(f)和Ms(f)分別表示m(t)、?T(t)和ms(t)的頻譜。按照頻率卷積定理，m(t)?T(t)的傅里葉變換等于M(f)和??(f)的卷積。因此，ms(t)的傅里葉變換Ms(f)可以寫為：而??(f)是周期性單位沖激脈沖的頻譜，它可以求出等于：式中，將上式代入Ms(f)的卷積式

3、，得到5上式中的卷積，可以利用卷積公式：進(jìn)行計(jì)算，得到上式表明，由于M(f-nfs)是信號頻譜M(f)在頻率軸上平移了nfs的結(jié)果，所以抽樣信號的頻譜Ms(f)是無數(shù)間隔頻率為fs的原信號頻譜M(f)相疊加而成。用頻譜圖示出如下：6ffs1/T2/T0-1/T-2/T??(f)f-fHfH0fs

4、Ms(f)

5、-fHfHf

6、M(f)

7、7因?yàn)橐呀?jīng)假設(shè)信號m(t)的最高頻率小于fH，所以若頻率間隔fs?2fH，則Ms(f)中包含的每個(gè)原信號頻譜M(f)之間互不重疊，如上圖所示。這樣就能夠從Ms(f)中用一個(gè)低通濾波器分

8、離出信號m(t)的頻譜M(f)，也就是能從抽樣信號中恢復(fù)原信號。這里，恢復(fù)原信號的條件是：即抽樣頻率fs應(yīng)不小于fH的兩倍。這一最低抽樣速率2fH稱為奈奎斯特速率。與此相應(yīng)的最小抽樣時(shí)間間隔稱為奈奎斯特間隔。8恢復(fù)原信號的方法：從上圖可以看出，當(dāng)fs?2fH時(shí)，用一個(gè)截止頻率為fH的理想低通濾波器就能夠從抽樣信號中分離出原信號。從時(shí)域中看，當(dāng)用抽樣脈沖序列沖激此理想低通濾波器時(shí)，濾波器的輸出就是一系列沖激響應(yīng)之和，如下圖所示。這些沖激響應(yīng)之和就構(gòu)成了原信號。理想濾波器是不能實(shí)現(xiàn)的。實(shí)用濾波器的截止邊緣不可能做到如

9、此陡峭。所以，實(shí)用的抽樣頻率fs必須比2fH大一些。例如，典型電話信號的最高頻率通常限制在3400Hz，而抽樣頻率通常采用8000Hz。t92.6.1.2帶通模擬信號的抽樣定理設(shè)帶通模擬信號的頻帶限制在fL和fH之間，如圖所示。即其頻譜最低頻率大于fL，最高頻率小于fH，信號帶寬B=fH－fL?？梢宰C明，此帶通模擬信號所需最小抽樣頻率fs等于式中，B－信號帶寬；n－商(fH/B)的整數(shù)部分，n=1，2，…；k－商(fH/B)的小數(shù)部分，0

10、10由于原信號頻譜的最低頻率fL和最高頻率fH之差永遠(yuǎn)等于信號帶寬B，所以當(dāng)0?fL

11、上式又變成了fs=2B，即fs從3B又跳回2B。依此類推。B2B3B4B3BB2B4B5B6BfL0fs11由上圖可見，當(dāng)fL=0時(shí)，fs＝2B，就是低通模擬信號的抽樣情況；當(dāng)fL很大時(shí)，fs趨近于2B。fL很大意味著這個(gè)信號是一個(gè)窄帶信號。許多無線電信號，例如在無線電接收機(jī)的高頻和中頻系統(tǒng)中的信號，都是這種窄帶信號。所以對于這種信號抽樣，無論fH是否為B的整數(shù)倍，在理論上，都可以近似地將fs取為略大于2B。圖中的曲線表示要求的最小抽樣頻率fs，但是這并不意味著用任何大于該值的頻率抽樣都能保證頻譜不混疊。122.

12、6.1.3模擬脈沖調(diào)制模擬脈沖調(diào)制的種類周期性脈沖序列有4個(gè)參量：脈沖重復(fù)周期、脈沖振幅、脈沖寬度和脈沖相位（位置）。其中脈沖重復(fù)周期（抽樣周期）一般由抽樣定理決定，故只有其他3個(gè)參量可以受調(diào)制。3種脈沖調(diào)制：脈沖振幅調(diào)制(PAM)脈沖寬度調(diào)制(PDM)脈沖位置調(diào)制(PPM)仍然是模擬調(diào)制，因?yàn)槠浯硇畔⒌膮⒘咳匀皇强梢赃B續(xù)變化的。13模擬脈沖調(diào)制波形（a）模擬基帶信號(