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第6章 模拟信号的数字化传输
西南交通大学电气工程学院
抽样的基本概念及抽样定理
量化、均匀和非均匀量化及量化噪声分析
PCM编码的方法及量化信噪比
频分复用、时分复用与数字复接技术
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引 言
西南交通大学电气工程学院
模拟信号的数字传输系统
要想在数字通信系统上传输模拟信号，就必须将模拟信号转换成数字信号，一般需经三个步骤：
把模拟信号数字化，即模数转换(A/D)；
进行数字方式传输；
把数字信号还原为模拟信号，即数模转换(D/A)。
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脉冲编码调制
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PCM系统原理框图
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脉冲编码调制
西南交通大学电气工程学院
PCM包括取样、量化和编码三个步骤：取样是把在时间上连续的模拟信号m(t)转换成一系列时间上离散的取样值；量化是把幅度上连续的模拟信号转换成幅度上离散的量化信号；编码是把时间离散且幅度离散的量化信号用若干位二进制表示，由此得到的二进制序列称为PCM信号。
PCM信号经数字通信系统传输到达接收端，接收端对它们进行适当的分组，重建量化值，然后经低通滤波器，便可得到重建信号m'(t)。
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脉冲编码调制
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Ts
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脉冲编码调制
西南交通大学电气工程学院
取样（采样、抽样）
m(t) ：模拟信号
Ts(t)：取样脉冲
ms(t) ： 取样信号
取样：将模拟信号与取样脉冲信号相乘。
m(t)
Ts(t)
ms(t)
Ts：取样间隔；
fs =1/Ts ：取样频率。
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脉冲编码调制
西南交通大学电气工程学院
取样过程的时间函数和对应的频谱图
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低通取样定理
脉冲编码调制
西南交通大学电气工程学院
一个频带限制在0~ fH范围内的模拟信号，若取样速率大于等于2 fH，则可由样值序列无失真地重建原始信号。否则取样信号将出现频谱混叠，不能从中恢复原始信号。
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fs=2fH为奈奎斯特速率，它是取样的最低速率；
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Ts=1/fs=1/(2fH)为奈奎斯特取样间隔，它是所允许的最大取样间隔。
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脉冲编码调制
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有混叠的取样信号频谱图
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脉冲编码调制
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实际应用时应注意的问题
在实际应用中，一般都用高度有限，宽度很窄的脉冲作为取样脉冲。当窄脉冲的宽度远小于其周期Ts时，可近似为周期冲激序列。
在实际应用中，接收端用于恢复原模拟信号的低通滤波器不可能是理想的。为能较好地恢复信号，要求发端取样器的取样频率fs>2fH（理论上fs=2fH就可以了），否则会使信号失真。考虑到实际滤波器的可实现特性，一般 fs=~3fH。
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