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§01 基础作业
1.1 信号调制与解调
1.1.1 非线性实现信号调制
实现信号调制需要使用乘法器。很多实际系统是通过非线性来实现乘法运算。比如下图所示的条幅系统,则使用输入输出呈现 的非线性系统,对信号与载波信号的相加信号进行处理,然后通过一个带通系统选择出幅度调制信号。
假设输入信号 x ( t ) x\left( t \right) x(t) 的频谱受限, X ( ω ) = 0 , ∣ ω ∣ > ω M X\left( \omega \right) = 0,\,\,\left| \omega \right| > \omega _M X(ω)=0,∣ω∣>ωM 请确定带通滤波器参数: A , ω h , ω l A,\omega _h ,\omega _l A,ωh,ωl 使得输出信号 y ( t ) y\left( t \right) y(t) y ( t ) = x ( t ) cos c t y\left( t \right) = x\left( t \right)\cos _c t y(t)=x(t)cosct 此时,对于调制频率 ω c \omega _c ωc 与输入信号的最大频率 ω M \omega _M ωM 之间是否存在一定的限制条件?是什么?
▲ 图1.1.1 利用非线性进行信号的幅度调制
1.2 脉冲编码调制
1.2.1 信号量化编码
已知信号 f ( t ) f\left( t \right) f(t) 进行 (PCM:Pulse Code Modulation)。
f ( t ) = 8 + A sin ω t , A ≤ 7 V f\left( t \right) = 8 + A\sin \omega t,\,\,A \le 7V f(t)=8+Asinωt,A≤7V 如果希望量化电压不大于10mV,那么传输该信号的编码位数 N N N 最小等于多少?
▲ 图1.1.2 PCM示意图,量化位数N=4
提示:编码位数应该满足: 2 N > M 2^N > M 2N>M ,其中 M M M 是量化后电压个数。
1.2.2 信号波形设计
如果利用模拟电话线传输二进制数据,需要接入调制解调器(MODEM)以适应电话线信号要求。电话线的带宽为 300 ∼ 3000 H z 300 \sim 3000Hz 300∼3000Hz 。如果要求MODEM传输速率为4800bit/s,请简述实现MODEM中信号脉冲波形设计和调制方法。
1.3 信号采样
1.3.1 信号采样时间间隔
已知信号 x 1 ( t ) , x 2 ( t ) x_1 \left( t \right),x_2 \left( t \right) x1(t),x2(t) 的频谱为:
X 1 ( ω ) = 0 , ∣ ω ∣ ≥ ω 1 ; X 2 ( ω ) = 0 , ∣ ω ∣ ≥ ω 2 X_1 \left( \omega \right) = 0,\,\,\left| \omega \right| \ge \omega _1 ;\,\,\,\,\,\,\,X_2 \left( \omega \right) = 0,\left| \omega \right| \ge \omega _2 X1(ω)=0,∣ω∣≥ω1;X2(ω)=0,∣ω∣≥ω2
▲ 图1.3.1 信号x1(t),x2(t)的频率
设 y ( t ) = x 1 ( t ) ⋅ x 2 ( t ) y\left( t \right) = x_1 \left( t \right) \cdot x_2 \left( t \right) y(t)=x1(t)⋅x2(t) ,利用 δ T ( t ) \delta _T \left( t \right) δT(t) 对 y ( t ) y\left( t \right) y(t) 采样得到信号为 y s ( t ) y_s \left( t \right) ys(t) 。 y s ( t ) = y ( t ) ⋅ δ T ( t ) = y ( t ) ⋅ ∑ n = − ∞ + ∞ δ ( t − n T ) y_s \left( t \right) = y\left( t \right) \cdot \delta _T \left( t \right) = y\left( t \right) \cdot \sum\limits_{n = - \infty }^{ + \infty } {\delta \left( {t - nT} \right)} ys(t)=y(t)⋅δT(t)=y(t)⋅n=−∞∑+∞δ(t−nT) 给出能够从 y s ( t ) y_s \left( t \right) ys(t) 恢复 y ( t ) y\left( t \right) y(t) 的最大采样间隔。
1.3.2 信号的奈奎斯特频率
设信号 f ( t ) f\left( t \right) f(t) 的奈奎斯特(Nyquist)频率是 ω 0 \omega _0 ω0 ,求下列信号的奈奎斯特频率。 ( 1 ) f ( t ) + f ( t − t 0 ) ( 2 ) d f ( t ) d t \left( 1 \right)\,\,\,f\left( t \right) + f\left( {t - t_0 } \right)\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left( 2 \right)\,\,\,\,{ {df\left( t \right)} \over {dt}} (1)f(t)+f(t−t0)(2)dtdf(t) ( 3 ) f 2 ( t )