《模拟通信系统简介》课件

模拟通信系统简介课程大纲1模拟通信系统概述定义、特点和应用领域2信号和系统信号的分类、系统的分类、傅里叶分析3线性时不变系统卷积运算、频域分析、差分方程4调制技术振幅调制、频率调制、脉冲调制5噪声噪声的概念、信噪比、噪声对系统的影响6总结和展望回顾课程内容，展望模拟通信技术的发展趋势模拟通信系统概述模拟通信系统是利用连续的信号来传输信息的系统。它通常使用电压、电流或频率等物理量来表示信息，并通过无线或有线的方式将信息传递给接收者。1.1定义模拟通信系统利用连续变化的物理量，例如电压或电流，来表示信息，并通过无线电波或电缆传输。模拟信号通常是连续的，随时间变化，它模拟了真实世界的信息，例如声音或图像。1.2特点信息形式模拟通信系统以连续的波形来表示信息。信号处理模拟信号可以直接进行处理和放大，无需进行数字转换。传输方式模拟信号可以通过无线电波、光波或电缆进行传输。1.3应用领域传统电话系统模拟通信系统在传统的电话网络中起着至关重要的作用，提供可靠的语音通信。广播电视模拟信号在广播电视领域得到广泛应用，实现无线信号的传输和接收。卫星通信卫星通信系统采用模拟信号传输，为偏远地区提供通信服务。2.信号和系统信号的分类模拟信号是连续变化的信号，而数字信号是离散的信号。系统的分类线性系统满足叠加原理，时不变系统是时间无关的系统。2.1信号的分类确定性信号确定性信号可以用数学公式精确描述，其未来的值可以完全预测。随机信号随机信号是无法用数学公式精确描述的，其未来的值具有随机性。周期信号周期信号是指在时间上重复出现的信号，其周期为T，即信号在T时间内重复一次。非周期信号非周期信号是指在时间上不重复出现的信号，其在任何时间段内都只有唯一的值。系统的分类1线性系统满足叠加原理和齐次性原理的系统。2非线性系统不满足叠加原理和齐次性原理的系统。3时变系统系统参数随时间变化的系统。4时不变系统系统参数不随时间变化的系统。2.3傅里叶分析时域信号的分解傅里叶分析将时域信号分解为一系列不同频率的正弦波的叠加。频谱分析通过傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，方便分析信号的频率成分。信号处理的基础傅里叶分析是模拟通信系统中信号处理和滤波的基础，为理解和分析信号提供了强大的工具。线性时不变系统定义线性时不变系统是模拟通信系统中的一种基本模型，其输出信号与输入信号之间存在线性关系，并且系统的特性不随时间改变。特点线性时不变系统具有叠加性和时不变性，可以利用数学工具进行分析和设计。3.1卷积运算1定义两个函数的卷积是通过积分来描述两个函数如何相互重叠。2性质交换律、分配律、结合律。3应用线性时不变系统的输出信号可以通过卷积运算得到。3.2频域分析1傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，以便更好地分析信号的频率成分。2频谱表示信号中不同频率成分的幅度和相位信息。3频域特性通过分析频谱，可以了解信号的带宽、频率范围和主要频率成分。3.3差分方程1线性时不变系统的数学描述差分方程用于描述线性时不变系统。2输入输出关系它表示系统输出信号与输入信号之间的关系。3系统特性通过差分方程可以分析系统的稳定性、频率响应等特性。振幅调制振幅调制(AM)是一种模拟调制技术，其中载波信号的振幅根据调制信号的变化而变化。优点实现简单电路设计成本低缺点带宽利用率低抗噪声能力弱4.1正弦波调制基本原理利用载波信号的振幅随调制信号的变化而变化公式表示S(t)=A[1+m*s(t)]*cos(2πfct)优点实现简单，成本低缺点频带利用率低，抗噪声能力弱4.2双边带调制载波频率上下同时偏移调制信号包含正负频率分量频谱包含上下边带4.3单边带调制频谱特性单边带调制信号仅包含一个边带，因此节省了带宽。解调方式单边带调制信号需要使用相应的解调器进行解调，以恢复原始信号。应用领域单边带调制广泛应用于无线通信，例如短波广播、无线电导航等。5.频率调制基本原理将载波的频率随调制信号的变化而改变调制信号类型模拟信号正弦波声音信号5.1基本原理载波频率变化调频信号的频率围绕着载波频率变化，变化的幅度与调制信号的幅度成正比。瞬时频率调频信号的瞬时频率，即在某一时刻的频率，由调制信号决定。5.2频率偏离定义频率偏离是指调制信号的频率与载波频率之间的差值。影响因素频率偏离的大小取决于调制信号的幅度和调频指数。重要性频率偏离是调频系统的重要参数，它决定了信号的带宽和抗噪声性能。5.3调频系统设计频率稳定度调频系统的频率稳定度非常重要，它直接影响信号的质量和可靠性。线性度调频系统的线性度决定了频率偏差与调制信号幅度的线性关系，保证信号的失真度。信噪比调频系统设计应考虑信噪比，以最大程度地减少噪声对信号的影响。带宽调频系统需要足够的带宽来容纳频率变化，确保信号传输完整。6.脉冲调制脉冲调幅(PAM)通过改变脉冲幅度来表示模拟信号。脉冲调时(PPM)通过改变脉冲位置来表示模拟信号。脉冲编码调制(PCM)将模拟信号数字化，然后用脉冲序列来表示。6.1脉冲调幅原理脉冲调幅（PAM）是一种模拟信号的数字化方法，通过对模拟信号进行采样并将其幅值转换为脉冲幅度，从而实现信号的数字化。应用PAM广泛应用于数字通信系统中，例如数据传输、图像和音频信号的数字化。6.2脉冲调时脉冲宽度调制通过改变脉冲宽度来表达信息。脉冲位置调制通过改变脉冲位置来表达信息。6.3脉冲编码调制1采样将模拟信号转换为数字信号的第一步，在特定时间间隔内获取模拟信号的值。2量化将采样值映射到有限数量的离散级别，以减少信息量。3编码将量化后的值转换为二进制代码，以便在数字通信系统中传输。噪声1不可预测的信号噪声是模拟通信系统中不可避免的干扰。2影响信号质量噪声会导致信号失真，降低信号质量。3噪声源自然现象和人为因素都可能导致噪声产生。7.1噪声的概念不可预测的随机信号，干扰通信过程，降低信号质量来自各种来源，包括自然现象、电子元件、人为干扰等影响信号的传输、接收和处理，可能导致信号失真、误差7.2信噪比1定义信号功率与噪声功率的比值。10dB通常用分贝表示，信噪比越高，信号质量越好。100影响影响通信系统的可靠性和性能。噪声对系统的影响1信号失真噪声会叠加在信号上，导致信号失真，影响信息传输的质量。2误码率增加噪声会影响信号的识别，导致误码率增加，降