《模擬通信系統(tǒng)簡介》課件

模擬通信系統(tǒng)簡介課程大綱1模擬通信系統(tǒng)概述定義、特點和應(yīng)用領(lǐng)域2信號和系統(tǒng)信號的分類、系統(tǒng)的分類、傅里葉分析3線性時不變系統(tǒng)卷積運算、頻域分析、差分方程4調(diào)制技術(shù)振幅調(diào)制、頻率調(diào)制、脈沖調(diào)制5噪聲噪聲的概念、信噪比、噪聲對系統(tǒng)的影響6總結(jié)和展望回顧課程內(nèi)容，展望模擬通信技術(shù)的發(fā)展趨勢模擬通信系統(tǒng)概述模擬通信系統(tǒng)是利用連續(xù)的信號來傳輸信息的系統(tǒng)。它通常使用電壓、電流或頻率等物理量來表示信息，并通過無線或有線的方式將信息傳遞給接收者。1.1定義模擬通信系統(tǒng)利用連續(xù)變化的物理量，例如電壓或電流，來表示信息，并通過無線電波或電纜傳輸。模擬信號通常是連續(xù)的，隨時間變化，它模擬了真實世界的信息，例如聲音或圖像。1.2特點信息形式模擬通信系統(tǒng)以連續(xù)的波形來表示信息。信號處理模擬信號可以直接進(jìn)行處理和放大，無需進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換。傳輸方式模擬信號可以通過無線電波、光波或電纜進(jìn)行傳輸。1.3應(yīng)用領(lǐng)域傳統(tǒng)電話系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)在傳統(tǒng)的電話網(wǎng)絡(luò)中起著至關(guān)重要的作用，提供可靠的語音通信。廣播電視模擬信號在廣播電視領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)無線信號的傳輸和接收。衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信系統(tǒng)采用模擬信號傳輸，為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供通信服務(wù)。2.信號和系統(tǒng)信號的分類模擬信號是連續(xù)變化的信號，而數(shù)字信號是離散的信號。系統(tǒng)的分類線性系統(tǒng)滿足疊加原理，時不變系統(tǒng)是時間無關(guān)的系統(tǒng)。2.1信號的分類確定性信號確定性信號可以用數(shù)學(xué)公式精確描述，其未來的值可以完全預(yù)測。隨機(jī)信號隨機(jī)信號是無法用數(shù)學(xué)公式精確描述的，其未來的值具有隨機(jī)性。周期信號周期信號是指在時間上重復(fù)出現(xiàn)的信號，其周期為T，即信號在T時間內(nèi)重復(fù)一次。非周期信號非周期信號是指在時間上不重復(fù)出現(xiàn)的信號，其在任何時間段內(nèi)都只有唯一的值。系統(tǒng)的分類1線性系統(tǒng)滿足疊加原理和齊次性原理的系統(tǒng)。2非線性系統(tǒng)不滿足疊加原理和齊次性原理的系統(tǒng)。3時變系統(tǒng)系統(tǒng)參數(shù)隨時間變化的系統(tǒng)。4時不變系統(tǒng)系統(tǒng)參數(shù)不隨時間變化的系統(tǒng)。2.3傅里葉分析時域信號的分解傅里葉分析將時域信號分解為一系列不同頻率的正弦波的疊加。頻譜分析通過傅里葉變換將時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，方便分析信號的頻率成分。信號處理的基礎(chǔ)傅里葉分析是模擬通信系統(tǒng)中信號處理和濾波的基礎(chǔ)，為理解和分析信號提供了強(qiáng)大的工具。線性時不變系統(tǒng)定義線性時不變系統(tǒng)是模擬通信系統(tǒng)中的一種基本模型，其輸出信號與輸入信號之間存在線性關(guān)系，并且系統(tǒng)的特性不隨時間改變。特點線性時不變系統(tǒng)具有疊加性和時不變性，可以利用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行分析和設(shè)計。3.1卷積運算1定義兩個函數(shù)的卷積是通過積分來描述兩個函數(shù)如何相互重疊。2性質(zhì)交換律、分配律、結(jié)合律。3應(yīng)用線性時不變系統(tǒng)的輸出信號可以通過卷積運算得到。3.2頻域分析1傅里葉變換將時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，以便更好地分析信號的頻率成分。2頻譜表示信號中不同頻率成分的幅度和相位信息。3頻域特性通過分析頻譜，可以了解信號的帶寬、頻率范圍和主要頻率成分。3.3差分方程1線性時不變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述差分方程用于描述線性時不變系統(tǒng)。2輸入輸出關(guān)系它表示系統(tǒng)輸出信號與輸入信號之間的關(guān)系。3系統(tǒng)特性通過差分方程可以分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、頻率響應(yīng)等特性。振幅調(diào)制振幅調(diào)制(AM)是一種模擬調(diào)制技術(shù)，其中載波信號的振幅根據(jù)調(diào)制信號的變化而變化。優(yōu)點實現(xiàn)簡單電路設(shè)計成本低缺點帶寬利用率低抗噪聲能力弱4.1正弦波調(diào)制基本原理利用載波信號的振幅隨調(diào)制信號的變化而變化公式表示S(t)=A[1+m*s(t)]*cos(2πfct)優(yōu)點實現(xiàn)簡單，成本低缺點頻帶利用率低，抗噪聲能力弱4.2雙邊帶調(diào)制載波頻率上下同時偏移調(diào)制信號包含正負(fù)頻率分量頻譜包含上下邊帶4.3單邊帶調(diào)制頻譜特性單邊帶調(diào)制信號僅包含一個邊帶，因此節(jié)省了帶寬。解調(diào)方式單邊帶調(diào)制信號需要使用相應(yīng)的解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)，以恢復(fù)原始信號。應(yīng)用領(lǐng)域單邊帶調(diào)制廣泛應(yīng)用于無線通信，例如短波廣播、無線電導(dǎo)航等。5.頻率調(diào)制基本原理將載波的頻率隨調(diào)制信號的變化而改變調(diào)制信號類型模擬信號正弦波聲音信號5.1基本原理載波頻率變化調(diào)頻信號的頻率圍繞著載波頻率變化，變化的幅度與調(diào)制信號的幅度成正比。瞬時頻率調(diào)頻信號的瞬時頻率，即在某一時刻的頻率，由調(diào)制信號決定。5.2頻率偏離定義頻率偏離是指調(diào)制信號的頻率與載波頻率之間的差值。影響因素頻率偏離的大小取決于調(diào)制信號的幅度和調(diào)頻指數(shù)。重要性頻率偏離是調(diào)頻系統(tǒng)的重要參數(shù)，它決定了信號的帶寬和抗噪聲性能。5.3調(diào)頻系統(tǒng)設(shè)計頻率穩(wěn)定度調(diào)頻系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定度非常重要，它直接影響信號的質(zhì)量和可靠性。線性度調(diào)頻系統(tǒng)的線性度決定了頻率偏差與調(diào)制信號幅度的線性關(guān)系，保證信號的失真度。信噪比調(diào)頻系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮信噪比，以最大程度地減少噪聲對信號的影響。帶寬調(diào)頻系統(tǒng)需要足夠的帶寬來容納頻率變化，確保信號傳輸完整。6.脈沖調(diào)制脈沖調(diào)幅(PAM)通過改變脈沖幅度來表示模擬信號。脈沖調(diào)時(PPM)通過改變脈沖位置來表示模擬信號。脈沖編碼調(diào)制(PCM)將模擬信號數(shù)字化，然后用脈沖序列來表示。6.1脈沖調(diào)幅原理脈沖調(diào)幅（PAM）是一種模擬信號的數(shù)字化方法，通過對模擬信號進(jìn)行采樣并將其幅值轉(zhuǎn)換為脈沖幅度，從而實現(xiàn)信號的數(shù)字化。應(yīng)用PAM廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信系統(tǒng)中，例如數(shù)據(jù)傳輸、圖像和音頻信號的數(shù)字化。6.2脈沖調(diào)時脈沖寬度調(diào)制通過改變脈沖寬度來表達(dá)信息。脈沖位置調(diào)制通過改變脈沖位置來表達(dá)信息。6.3脈沖編碼調(diào)制1采樣將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的第一步，在特定時間間隔內(nèi)獲取模擬信號的值。2量化將采樣值映射到有限數(shù)量的離散級別，以減少信息量。3編碼將量化后的值轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼，以便在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸。噪聲1不可預(yù)測的信號噪聲是模擬通信系統(tǒng)中不可避免的干擾。2影響信號質(zhì)量噪聲會導(dǎo)致信號失真，降低信號質(zhì)量。3噪聲源自然現(xiàn)象和人為因素都可能導(dǎo)致噪聲產(chǎn)生。7.1噪聲的概念不可預(yù)測的隨機(jī)信號，干擾通信過程，降低信號質(zhì)量來自各種來源，包括自然現(xiàn)象、電子元件、人為干擾等影響信號的傳輸、接收和處理，可能導(dǎo)致信號失真、誤差7.2信噪比1定義信號功率與噪聲功率的比值。10dB通常用分貝表示，信噪比越高，信號質(zhì)量越好。100影響影響通信系統(tǒng)的可靠性和性能。噪聲對系統(tǒng)的影響1信號失真噪聲會疊加在信號上，導(dǎo)致信號失真，影響信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。2誤碼率增加噪聲會影響信號的識別，導(dǎo)致誤碼率增加，降