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1、第4章 模拟信号数字化技术,4.1 抽样定理 4.2 量化 4.3 编码,1,工学模拟信号数字化技术,模拟信号数字传输基本原理,模拟信源编码,模拟信源解码,2,工学模拟信号数字化技术,第一个例子：数字蜂窝移动通信系统,3,工学模拟信号数字化技术,第二个例子：模拟电话接入数字公用网,模拟 信源 编解 码,脉冲编码调制（PCM：Pulse Code Modulation）技术,4,工学模拟信号数字化技术,5,工学模拟信号数字化技术,4.1 抽样定理,低通抽样定理 带通抽样定理,6,工学模拟信号数字化技术,低通抽样定理,问题的引出对截止频率为fH赫兹的低通信号,如何进行抽样(多长间隔取一个样值)才能
2、保证接收端可以无失真地恢复出原始信号？ 定理一个频带限制在(0,fH)赫兹内的时间连续信号x(t)，如果抽样频率fs大于或等于2fH，则可以由样值序列x(nTs)无失真地重建原始信号x(t)。,7,工学模拟信号数字化技术,低通抽样定理的证明与理想抽样,x(t),xs(t),发送端,理想抽样,LPF,接收端,信号重建,8,工学模拟信号数字化技术,9,工学模拟信号数字化技术,10,工学模拟信号数字化技术,信号重建波形示意图,11,工学模拟信号数字化技术,带通抽样定理,问题的引出 对下截止频率为fL，上截止频率为fH的信号，如果信号带宽B=fH-fL远远小于中心频率f0=(fH+fL)/2，所需要的
3、抽样频率fs是否必须大于2fH? 例如对于f0=100MHz的信号，如果B=20kHz，所需要的取样速率为多少？ 低通抽样定理：fs200.04MHz 带通抽样定理：fs=40kHz,12,工学模拟信号数字化技术,13,工学模拟信号数字化技术,14,工学模拟信号数字化技术,15,工学模拟信号数字化技术,fs与fH的关系,B,2B,3B,4B,6B,5B,fH,fs,0,图5-4,16,工学模拟信号数字化技术,17,工学模拟信号数字化技术,实际抽样过程,自然抽样 平顶抽样,18,工学模拟信号数字化技术,19,工学模拟信号数字化技术,20,工学模拟信号数字化技术,4.2 量化,均匀量化：量化间隔是
4、均匀设置的 非均匀量化：量化间隔是不均匀的,21,工学模拟信号数字化技术,量化的输入和输出,22,工学模拟信号数字化技术,均匀量化,23,工学模拟信号数字化技术,量化过程及量化误差,24,工学模拟信号数字化技术,均匀量化时的信噪比特性曲线,25,工学模拟信号数字化技术,例：见书上,26,工学模拟信号数字化技术,非均匀量化的模拟压扩法,27,工学模拟信号数字化技术,非均匀量化,压缩器和扩张器的特性,28,工学模拟信号数字化技术,A律压缩特性,29,工学模拟信号数字化技术,13折线特性曲线,30,工学模拟信号数字化技术,律压缩特性,31,工学模拟信号数字化技术,15折线特性曲线,32,工学模拟信号
5、数字化技术,4.3 编 码,33,工学模拟信号数字化技术,34,工学模拟信号数字化技术,二进制码型选择,35,工学模拟信号数字化技术,36,工学模拟信号数字化技术,37,工学模拟信号数字化技术,逐次比较编码原理,38,工学模拟信号数字化技术,例：见书上,39,工学模拟信号数字化技术,DPCM差分脉冲编码调制系统,40,工学模拟信号数字化技术,增量调制系统,41,工学模拟信号数字化技术,增量调制系统,42,工学模拟信号数字化技术,积分器译码原理,43,工学模拟信号数字化技术,过载量化噪声的产生,44,工学模拟信号数字化技术,45,工学模拟信号数字化技术,课堂测验,1.已知某音频信号f(t)的频谱
6、结构如下图所示。 (1)若将f(t)采用数字通信系统进行传输，则数字化后不失真的最小抽样频率为多少？ (2)若对f(t)采用PCM进行传输，其中在K时刻的抽样值为7861（其中21，12048），求编码器输出的8位传输码组。,46,工学模拟信号数字化技术,2.已知均匀量化器的量化范围为(-12,+12V),量化电平数为32个,输入正弦信号时,其振幅为5V.求该量化器在信噪比指标为20dB时的动态范围有多大?,47,工学模拟信号数字化技术,3.已知某信号为 抽样频率 。求（1）抽样信号的频谱图。（2）接收端为了无失真恢复 信号，则选取的滤波器的特性参数为多少？（3）无失真恢复 的最低抽样频率为多少？,48,工学模拟信号数字化技术,