通信（模擬）技術(shù)基礎(chǔ)陳紅2023年09月一、模擬通信基礎(chǔ)(2學(xué)時(shí)）1、通信基本概念2、信號(hào)及其分類3、模擬信號(hào)--調(diào)制4、模擬通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)1、通信基本概念返回信息—是對(duì)客觀事物的反映。通信--信息的傳遞就是通信。信息的表達(dá)方式--語(yǔ)言、文字、圖像、數(shù)據(jù)等。通信方式--很多，目前使用最廣泛的方式是電通信方式。用電信號(hào)控制攜帶所要傳遞的信息，然后經(jīng)過各種媒體（通道）也就是信道進(jìn)行傳輸，達(dá)到通信的目的。通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成信源變換器信道反變換器信宿噪聲源信源—

是指發(fā)出信息的信息源，或者說是信息的發(fā)出者。變換器—是把信源發(fā)出的信息變換成適合在信道上傳輸?shù)男盘?hào)。信道—是信號(hào)傳輸?shù)拿浇榕c通道。現(xiàn)有的信道有兩大類：一類是有線信道；另一類是無線信道。逆變器—將接收到的信號(hào)恢復(fù)成信源發(fā)出信息的特性。信宿—是指信息傳送的終點(diǎn)，也就是信息接收者。噪聲源—噪聲源并不是一個(gè)人為實(shí)現(xiàn)的實(shí)體，但在實(shí)際通信系統(tǒng)中又是客觀存在的。返回2、通信信號(hào)及其分類通信信號(hào)—指信息的電編碼或電磁編碼，分為電信號(hào)或電磁波信號(hào)。以電信號(hào)為例,依照參數(shù)的狀態(tài)劃分為：（1）模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)；（2）周期信號(hào)與非周期信號(hào)；*確定信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)；*能量信號(hào)與功率信號(hào);（3）基帶信號(hào)與頻帶信號(hào)。返回（1）Analogsignalanddigitalsignal脈沖編碼調(diào)制（PCM）的主要波形模擬信號(hào)——時(shí)間上連續(xù)，包含無窮多個(gè)信號(hào)值。數(shù)字信號(hào)——時(shí)間上離散，包含有限數(shù)量的信號(hào)值。模擬信號(hào)比較適合傳輸數(shù)字信號(hào)則比較適合于處理模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)是可以相互轉(zhuǎn)換的返回（2）周期信號(hào)與非周期信號(hào)周期信號(hào)（單一頻率）–—s(t)=Ascos(pt+θ)

As——信號(hào)幅值；p——信號(hào)角頻率；θ

——信號(hào)初始角f=1/T,p=2πf

fP/2

S(f)0周期信號(hào)的波形與頻譜圖T周期信號(hào)–—是每隔固定的時(shí)間又重現(xiàn)本身的信號(hào)，固定的時(shí)間稱為周期。通信系統(tǒng)中常用于測(cè)試的正（余）弦信號(hào)、雷達(dá)中的矩形脈沖系列都是周期信號(hào)。

返回信號(hào)的波形與頻譜圖話音信號(hào)的波形與頻譜圖非周期信號(hào)（多頻率）——u(t)=A1cos(p1t+θ1)+A2cos(p2t+θ2)+…Ancos(pnt+θn)非周期信號(hào)–—是無此固定周期的信號(hào)。而語(yǔ)音信號(hào)、溫度、濕度等傳感器輸出的信號(hào)是非周期信號(hào)。返回信號(hào)的頻率范圍(語(yǔ)音0.3-3.4kHz）

信號(hào)帶寬

時(shí)域法與頻域法頻域法–研究電信號(hào)在頻率域中頻率的分布情況，也稱為信號(hào)的頻譜分析，可以用頻譜分析儀觀察信號(hào)的頻譜。時(shí)域法–研究電信號(hào)（電壓、電流或功率）隨時(shí)間變化的情況。有觀察波形和函數(shù)式表達(dá)兩種研究方法。返回3、模擬信號(hào)--調(diào)制設(shè)定信號(hào)波(基帶信號(hào)）s(t)是以單一的角頻率p變化的正弦波：s(t)=Ascospt

載波(正弦波）f(t)具有比信號(hào)波的角頻率高得多的角頻率ωc>>p：f(t)=Accosωct

返回調(diào)幅（AmplitudeModulation—AM）調(diào)幅波（AmplitudeModulation—AM）fAM(t)=(Ac+Ascospt)cosωct=Accosωct+0.5AS

cos(ωc+p)t+0.5AS

cos(ωc-p)t調(diào)制度M=AS/AC<1否則過調(diào))返回調(diào)幅AM波三部分組成：載波、上邊波和下邊波，含三個(gè)角頻率：ωc、(ωc+p)和(ωc-p)

調(diào)幅（AM）波頻譜如信號(hào)波象電話信號(hào)一樣，頻率成分具有從ω1到ω2的帶寬，則調(diào)幅波AM頻譜如圖所示，占有信號(hào)波最高頻率ω2兩倍的帶寬2ω2--即雙邊帶調(diào)制方式

返回調(diào)制（Modulaton）--是載波的某個(gè)參數(shù)隨調(diào)制波（基帶信號(hào)波）變化的過程。作為載波的正弦波有三個(gè)參數(shù)振幅Ac、頻率ωc和相位，因此相對(duì)應(yīng)的有幅度調(diào)制（AM)、頻率調(diào)制(FM)和相位角調(diào)制(PM)三種。應(yīng)用實(shí)例-單邊帶調(diào)制電話（語(yǔ)音）信號(hào)帶寬為0.3kHz～3.4kHz之間，同軸電纜的可用頻帶0～1GHz（信道帶寬），若一個(gè)4kHZ帶寬語(yǔ)音信號(hào)占用一根同軸電纜信道，效率很低。在頻率軸上將單邊帶調(diào)制的信號(hào)互相不重疊的進(jìn)行排列，提高信道效率。NTT（日本電信局）使用的C-60M方式，就是用60MHz帶寬的標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜構(gòu)成1個(gè)10800頻道的電話線路。返回?zé)o線信道頻率范圍與用途名稱頻率范圍波長(zhǎng)范圍主要傳播方式用途長(zhǎng)波30～300kHz1～10km地表面波傳播遠(yuǎn)距離通信、導(dǎo)航中波300～3000kHz0.1～1km地表面波傳播調(diào)幅廣播、船舶通信、飛行通信短波3～30MHz10～100m地表面波傳播電離層反射傳播調(diào)幅廣播、調(diào)幅與單邊帶通信超短波30～300MHz1～10m直射波傳播對(duì)流層散射傳播調(diào)頻廣播與通信、雷達(dá)與導(dǎo)航、移動(dòng)通信微波300MHz以上1m直射波傳播微波接力通信、衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信返回信道帶寬–信道上能夠傳輸?shù)男盘?hào)的最大頻率范圍。2-（3）基帶信號(hào)與頻帶信號(hào)基帶信號(hào)—從直流低頻直至幾兆赫茲有限高頻的原始模擬與 數(shù)字信號(hào)。如電話機(jī)（0.3－3.4kHz）、計(jì)算機(jī)發(fā)出的

原始信號(hào)。頻帶信號(hào)—基帶信號(hào)經(jīng)過頻率變換而形成的信號(hào)為頻帶信號(hào)。短波通信的頻率范圍是3～30MHz調(diào)頻廣播的頻率范圍是88～108MHz語(yǔ)音基帶信號(hào)的頻率范圍在0.3～3.4kHz為了有效地利用信道的頻率資源，必須將基帶信號(hào)的頻率搬移（調(diào)制）至適合于信道傳輸?shù)钠渌l率范圍，而在接收之后再搬移至原來的頻率范圍。返回多路復(fù)用技術(shù)DEMUX復(fù)用器解復(fù)用器共享信道MUX信源信宿多路復(fù)用技術(shù)—多個(gè)信息源共享一個(gè)公共信道。提高線路利用率。適用場(chǎng)合—當(dāng)信道的傳輸能力大于每個(gè)信源的平均傳輸需求時(shí)。類比公共運(yùn)輸系統(tǒng)(鐵路、海運(yùn)、航空)返回頻分復(fù)用FDM(FrequencyDivisionMultiplexing)波分復(fù)用WDM(WaveDivisionMultiplexing)時(shí)分復(fù)用TDM(TimeDivisionMultiplexing)CH2CH1CH3原帶寬CH1CH2CH3移頻后帶寬MUXCH1CH2CH3帶寬復(fù)用信號(hào)f復(fù)用器頻分復(fù)用-FDM原理：信道整個(gè)傳輸頻帶被劃分為若干個(gè)頻率通道，每路信號(hào)占用一個(gè)頻率通道進(jìn)行傳輸。頻率通道之間留有防護(hù)頻帶以防相互干擾。在電視、電話、收音機(jī)上廣泛應(yīng)用。返回F2F1F3光譜F1F2F3共享光纖的光譜

光纖2光纖3光纖1共享光纖

棱柱/衍射光柵波分復(fù)用原理：整個(gè)波長(zhǎng)頻帶被劃分為若干個(gè)波長(zhǎng)范圍，每路信號(hào)占用一個(gè)波長(zhǎng)范圍來進(jìn)行傳輸。返回4、模擬通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)衡量通信系統(tǒng)性能優(yōu)劣的基本指標(biāo)有兩個(gè)：系統(tǒng)的有效性和可靠性。有效性——傳輸一定的信息量所消耗的信道資源數(shù) （帶寬或時(shí)間）；可靠性——接收信息的準(zhǔn)確程度。有效性和可靠性這兩個(gè)指標(biāo)通常是矛盾的。返回有效性與可靠性有效性——用有效傳輸帶寬度量，(傳輸一定的信息量所消耗)頻帶寬度越窄，則有效性越好。可靠性——用接收端最終輸出的信號(hào)平均功率與噪聲平 均功率的比—即信噪比度量。

信噪比越大，通信質(zhì)量越高。如普通電話要求信噪比在20dB以上，電視圖像則要求信噪比在40dB以上。分貝單位：1dB=10lg()返回練習(xí)與思考題11、什么是基帶信號(hào)？試舉出幾個(gè)基帶信號(hào)的實(shí)例。2、什么是模擬信號(hào)？什么是數(shù)字信號(hào)？請(qǐng)舉出幾個(gè)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的實(shí)例。3、什么是周期信號(hào)？什么是非周期信號(hào)？并舉出幾個(gè)周期信號(hào)與非周期信號(hào)的實(shí)例。返回練習(xí)與思