通信网络与综合布线 第2版 课件 2-1模拟通信基础

通信（模拟）技术基础陈红2023年09月一、模拟通信基础(2学时）1、通信基本概念2、信号及其分类3、模拟信号--调制4、模拟通信系统的性能指标1、通信基本概念返回信息—是对客观事物的反映。通信--信息的传递就是通信。信息的表达方式--语言、文字、图像、数据等。通信方式--很多，目前使用最广泛的方式是电通信方式。用电信号控制携带所要传递的信息，然后经过各种媒体（通道）也就是信道进行传输，达到通信的目的。通信系统模型通信系统的基本构成信源变换器信道反变换器信宿噪声源信源—

是指发出信息的信息源，或者说是信息的发出者。变换器—是把信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。信道—是信号传输的媒介与通道。现有的信道有两大类：一类是有线信道；另一类是无线信道。逆变器—将接收到的信号恢复成信源发出信息的特性。信宿—是指信息传送的终点，也就是信息接收者。噪声源—噪声源并不是一个人为实现的实体，但在实际通信系统中又是客观存在的。返回2、通信信号及其分类通信信号—指信息的电编码或电磁编码，分为电信号或电磁波信号。以电信号为例,依照参数的状态划分为：（1）模拟信号和数字信号；（2）周期信号与非周期信号；*确定信号与随机信号；*能量信号与功率信号;（3）基带信号与频带信号。返回（1）Analogsignalanddigitalsignal脉冲编码调制（PCM）的主要波形模拟信号——时间上连续，包含无穷多个信号值。数字信号——时间上离散，包含有限数量的信号值。模拟信号比较适合传输数字信号则比较适合于处理模拟信号与数字信号是可以相互转换的返回（2）周期信号与非周期信号周期信号（单一频率）–—s(t)=Ascos(pt+θ)

As——信号幅值；p——信号角频率；θ

——信号初始角f=1/T,p=2πf

fP/2

S(f)0周期信号的波形与频谱图T周期信号–—是每隔固定的时间又重现本身的信号，固定的时间称为周期。通信系统中常用于测试的正（余）弦信号、雷达中的矩形脉冲系列都是周期信号。

返回信号的波形与频谱图话音信号的波形与频谱图非周期信号（多频率）——u(t)=A1cos(p1t+θ1)+A2cos(p2t+θ2)+…Ancos(pnt+θn)非周期信号–—是无此固定周期的信号。而语音信号、温度、湿度等传感器输出的信号是非周期信号。返回信号的频率范围(语音0.3-3.4kHz）

信号带宽

时域法与频域法频域法–研究电信号在频率域中频率的分布情况，也称为信号的频谱分析，可以用频谱分析仪观察信号的频谱。时域法–研究电信号（电压、电流或功率）随时间变化的情况。有观察波形和函数式表达两种研究方法。返回3、模拟信号--调制设定信号波(基带信号）s(t)是以单一的角频率p变化的正弦波：s(t)=Ascospt

载波(正弦波）f(t)具有比信号波的角频率高得多的角频率ωc>>p：f(t)=Accosωct

返回调幅（AmplitudeModulation—AM）调幅波（AmplitudeModulation—AM）fAM(t)=(Ac+Ascospt)cosωct=Accosωct+0.5AS

cos(ωc+p)t+0.5AS

cos(ωc-p)t调制度M=AS/AC<1否则过调)返回调幅AM波三部分组成：载波、上边波和下边波，含三个角频率：ωc、(ωc+p)和(ωc-p)

调幅（AM）波频谱如信号波象电话信号一样，频率成分具有从ω1到ω2的带宽，则调幅波AM频谱如图所示，占有信号波最高频率ω2两倍的带宽2ω2--即双边带调制方式

返回调制（Modulaton）--是载波的某个参数随调制波（基带信号波）变化的过程。作为载波的正弦波有三个参数振幅Ac、频率ωc和相位，因此相对应的有幅度调制（AM)、频率调制(FM)和相位角调制(PM)三种。应用实例-单边带调制电话（语音）信号带宽为0.3kHz～3.4kHz之间，同轴电缆的可用频带0～1GHz（信道带宽），若一个4kHZ带宽语音信号占用一根同轴电缆信道，效率很低。在频率轴上将单边带调制的信号互相不重叠的进行排列，提高信道效率。NTT（日本电信局）使用的C-60M方式，就是用60MHz带宽的标准同轴电缆构成1个10800频道的电话线路。返回无线信道频率范围与用途名称频率范围波长范围主要传播方式用途长波30～300kHz1～10km地表面波传播远距离通信、导航中波300～3000kHz0.1～1km地表面波传播调幅广播、船舶通信、飞行通信短波3～30MHz10～100m地表面波传播电离层反射传播调幅广播、调幅与单边带通信超短波30～300MHz1～10m直射波传播对流层散射传播调频广播与通信、雷达与导航、移动通信微波300MHz以上1m直射波传播微波接力通信、卫星通信、移动通信返回信道带宽–信道上能够传输的信号的最大频率范围。2-（3）基带信号与频带信号基带信号—从直流低频直至几兆赫兹有限高频的原始模拟与 数字信号。如电话机（0.3－3.4kHz）、计算机发出的

原始信号。频带信号—基带信号经过频率变换而形成的信号为频带信号。短波通信的频率范围是3～30MHz调频广播的频率范围是88～108MHz语音基带信号的频率范围在0.3～3.4kHz为了有效地利用信道的频率资源，必须将基带信号的频率搬移（调制）至适合于信道传输的其它频率范围，而在接收之后再搬移至原来的频率范围。返回多路复用技术DEMUX复用器解复用器共享信道MUX信源信宿多路复用技术—多个信息源共享一个公共信道。提高线路利用率。适用场合—当信道的传输能力大于每个信源的平均传输需求时。类比公共运输系统(铁路、海运、航空)返回频分复用FDM(FrequencyDivisionMultiplexing)波分复用WDM(WaveDivisionMultiplexing)时分复用TDM(TimeDivisionMultiplexing)CH2CH1CH3原带宽CH1CH2CH3移频后带宽MUXCH1CH2CH3带宽复用信号f复用器频分复用-FDM原理：信道整个传输频带被划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率通道进行传输。频率通道之间留有防护频带以防相互干扰。在电视、电话、收音机上广泛应用。返回F2F1F3光谱F1F2F3共享光纤的光谱

光纤2光纤3光纤1共享光纤

棱柱/衍射光栅波分复用原理：整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进行传输。返回4、模拟通信系统的性能指标衡量通信系统性能优劣的基本指标有两个：系统的有效性和可靠性。有效性——传输一定的信息量所消耗的信道资源数 （带宽或时间）；可靠性——接收信息的准确程度。有效性和可靠性这两个指标通常是矛盾的。返回有效性与可靠性有效性——用有效传输带宽度量，(传输一定的信息量所消耗)频带宽度越窄，则有效性越好。可靠性——用接收端最终输出的信号平均功率与噪声平 均功率的比—即信噪比度量。

信噪比越大，通信质量越高。如普通电话要求信噪比在20dB以上，电视图像则要求信噪比在40dB以上。分贝单位：1dB=10lg()返回练习与思考题11、什么是基带信号？试举出几个基带信号的实例。2、什么是模拟信号？什么是数字信号？请举出几个模拟信号与数字信号的实例。3、什么是周期信号？什么是非周期信号？并举出几个周期信号与非周期信号的实例。返回练习与思