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第9章 模拟信号的数字传输
9.1 复习笔记
一、模拟信号的数字传输系统
图9-1 模拟信号的数字传输模型
利用数字通信系统传输模拟信号的步骤：（1）把模拟信号数字化，即模数转换(A/D)；（2）进行数字方式传输；（3）把数字信号还原为模拟信号，即数模转换(D/A)。
二、模拟信号的抽样 1．低通模拟信号的抽样定理
一个频带限制在(0，fH)Hz内的时间连续信号m(t)，如果以Ts≤1/(2fH)秒的间隔对它进行等间隔(均匀)抽样（如图9-2），则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。
图9-2 模拟信号的抽样
意义：
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www.100xuexi.com 输和时分复用。
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 （1）连续信号的无限样值可以由有限个样值确定，并能精确恢复，以便实现数字化传
（2）最低抽样速率2fH称为奈奎斯特速率。与此相应的抽样时间间隔称为奈奎斯特间隔。
抽样序列的频谱与原信号频谱的关系为：
抽样过程如图9-3所示。
图9-3 抽样过程的时间函数及对应频谱图
如果抽样间隔Ts＞1/(2fH)，则抽样后信号的频谱在相邻的周期内发生混叠（如图9-4所示），此时不可能无失真地重建原信号。
图9-4 混叠失真
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www.100xuexi.com 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 2．带通模拟信号的抽样定理
设带通模拟信号的频带限制在fL和fH之间，其信号频谱最低频率大于fL，最高频率小于fH，信号带宽为B=fH-fL，则此带通模拟信号所需要的采样频率等于n=1，2．．．，k为(fH/B)的小数部分。
三、模拟脉冲调制 1．自然抽样的脉冲调幅
自然抽样又称曲顶抽样，它是指抽样后的脉冲幅度（顶部）随被抽样信号m(t)变化，或者说保持了m(t)的变化规律。
，
图9-5 自然抽样的PAM原理框图
自然抽样后信号的时域和频域表达式为：
自然抽样过程如图9-6所示。
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图9-6 自然抽样的PAM波形及频谱
缺点：曲顶，不利于编码；窄脉冲时，衰减大，抗噪性能差。 2．平顶抽样的脉冲调幅
平顶抽样（瞬时抽样），与自然抽样的不同之处在于它的抽样后信号中的脉冲均具有相同的形状—顶部平坦的矩形脉冲，矩形脉冲的幅度即为瞬时抽样值。
图9-7 平顶抽样信号及其产生原理框图
平顶抽样后信号的时域和频域表达式为：
ms(t)?n????m(nT)?(t?nT)ss?
mq(t)?n????m(nT)q(t?nT)
?ss?1Mq(?)?Ms(?)Q(?)?Q(?)?M(??2n?H)Ts n??? ?1TSn????Q(?)M(??2n??H)由于脉冲加宽，造成MH(w)谱块失真，称孔径效应。可通过均衡接收解决，均衡器与LPF可以合并，实际抽样模型如图9-8所示。
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图9-8 实际抽样模型
四、抽样信号的量化
量化是把连续信号变换为取值域上的离散值。因为量化的结果使信号只能取有限个最化电平之一，所以量化过程不可避免地造成误差，这种量化误差产生的噪声叫做量化噪。量化可分为均匀量化和非均匀量化两大类。
1．均匀量化
把输入信号的取值域按等距离分割的量化称为均匀量化。在均匀量化中，每个量化区间的量化电平均取在各区间的中点。设输入信号m(t)在区间[-a,a]具有均匀概率密度函数，量化电平数M，则有：
均匀量化时的量化间为：量化噪声功率为：输出信号功率为：均匀量化的信噪比为：
（其中，M为量化电平数目）。
对于给定的量化器，量化电平数M和量化间隔?v都是确定的，所以，量化噪声Nq也是确定的，但信号的强度可能随时间变化，当信号小时，信号量噪比也小。所以，均匀量化对于小输入信号很不利。为了克服这个缺点，在实际应用中常采用非均匀量化。
2．非均匀量化
非均匀量化是一种在整个动态范围内量化间隔不相等的量化。换言之，非均匀量化是根据输入信号的概率密度函数来分布量化电平，以改善量化性能。通常的实现方法是将抽样值
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樊昌信《通信原理》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(模拟信号的数字传输)
