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1、通訊原理 第八章,1,通訊原理第八章：類比脈波調變/解調技術,通訊原理 第八章,2,大綱,簡介類比脈波調變之分類,通訊原理 第八章,3,大綱,簡介何謂脈波調變(Pulse Modulation)類比脈波調變(Analog Pulse Modulation)vs.數位脈波調變(Digital Pulse Modulation)類比脈波調變之分類,通訊原理 第八章,4,何謂脈波調變(Pulse Modulation),連續波調變 vs.脈波調變連續波(continuous wave,CW)調變：以正弦波為載波。正弦載波的某些參數(振幅、頻率等)隨著信息信號被連續地改變。例子：連續波角度調變 信息信
2、號：調變信號：for PM：for FM：,通訊原理 第八章,5,何謂脈波調變(Pulse Modulation)(續),連續波調變 vs.脈波調變脈波調變：以脈波串(pulse train)為載波。脈波串的某些參數(振幅、波寬等)隨著信息信號而改變。例子：類比脈波調變脈波振幅調變(PAM)脈波串的振幅隨著信息信號而改變。,2001,John Wiley Sons,Inc.Haykin/Communication Systems,4th Ed,調變信號,信息信號,通訊原理 第八章,6,類比脈波調變 vs.數位脈波調變,類比脈波調變(Analog Pulse Modulation)：週期性的脈波
3、串被用來當載波，並且隨著信息信號之取樣值，每個脈波的特徵(振幅、波寬等)連續地改變。類比脈波調變之種類：脈波振幅調變(Pulse Amplitude Modulation，PAM)脈波寬度/期間調變(Pulse Width/Duration Modulation，PWM/PDM)脈波位置調變(Pulse Position Modulation，PPM)數位脈波調變(Digital Pulse Modulation)：和類比脈波調變不同的點在於：其調變信號在時間和脈波特徵(振幅、波寬等)的改變上都屬於離散的型式。,通訊原理 第八章,7,類比脈波調變之分類舉例圖示,2002,John Wiley
4、Sons,Inc.Ziemer/Principles of Communications,5th Ed,脈波高度和信息之取樣值成正比,信息信號,脈波寬度和信息之取樣值成正比,脈波位置和信息之取樣值成正比,通訊原理 第八章,8,大綱,簡介類比脈波調變之分類PAMPWM/PDMPPM,通訊原理 第八章,9,脈波振幅調變(PAM),又稱為平頂取樣(flat-top sampling)，圖示如下：PAM為信息信號在leading edge之取樣，因此PAM高度和信息信號之取樣成正比。產生PAM信號之操作步驟稱為取樣和保持(sample and hold)。步驟1：每隔 秒對信息信號 做取樣。(注意取樣
5、步驟須滿足取樣定理)步驟2：將每個取樣值拉長至在區間 維持定值。,2001,John Wiley Sons,Inc.Haykin/Communication Systems,4th Ed,通訊原理 第八章,10,脈波振幅調變(PAM)(續),信號產生方式 其中 為以脈衝串對信息信號做取樣之信號，即。是一個標準單位振幅及期間 之矩形脈波：,2002,John Wiley Sons,Inc.Ziemer/Principles of Communications,5th Ed,通訊原理 第八章,11,脈波振幅調變(PAM)(續),的傅立葉轉換式：的頻譜圖如下：由 可知使用平頂取樣來產生PAM信號將產
6、生：1.振幅失真(稱此為孔徑效應，aperture effect)。2.相位延遲。,2002,John Wiley Sons,Inc.Ziemer/Principles of Communications,5th Ed,通訊原理 第八章,12,脈波振幅調變(PAM)(續),PAM調變信號(時域分析)：,通訊原理 第八章,13,脈波振幅調變(PAM)(續),PAM調變信號(頻域分析)頻譜分析範例圖示：信息信號 之頻譜 為單位振幅，頻寬為W。,在Rx端以LPF取出此部分後，再以等化器重建信息信號。,2002,John Wiley Sons,Inc.Ziemer/Principles of Comm
7、unications,5th Ed,因平頂取樣產生之頻譜,通訊原理 第八章,14,脈波振幅調變(PAM)之解調,信號解調方式：由頻譜分析可知欲重建原始信號 之第一步為：將 通過一低通濾波器(重建濾波器)。第二步為使用等化器(Equalizer)補償失真。若，則信號可被完美重建。信號重建方塊圖：,2001,John Wiley Sons,Inc.Haykin/Communication Systems,4th Ed,其中W為 之頻寬,通訊原理 第八章,15,脈波寬度調變(PWM),又稱為Pulse Duration Modulation(PDM)。PWM之脈波寬度與信息信號之取樣值成正比。若信息
8、信號之取樣值等於 0，則PWM之脈波寬度等於。若PWM之脈波寬度小於，則表示信息信號之取樣值是負的。若PWM之脈波寬度大於，則表示信息信號之取樣值是正的。信號解調方式：因為PWM脈波串為等振幅，所以脈波能量正比於脈波寬度，故使用積分器或低通濾波器解調。特點：PWM不常被用於近代通訊系統中，而被廣泛用於直流馬達的轉速控制。,通訊原理 第八章,16,脈波位置調變(PPM),PPM是利用被調變脈波在時間上的相對位置來傳送訊息。因為在PWM中脈波消耗的功率較多，卻未傳送更多信息，所以將多餘的消耗功率從PWM中去除，使得脈波鎖所帶的資訊就是其在取樣時間點上發生的變化，成為更有效率的脈波調變方式就是PPM
9、。,通訊原理 第八章,17,習題,通訊原理 第八章,18,習題1,對一個頻寬為W的基頻信息信號 做平頂取樣，為 之傅立葉轉換。使用的取樣脈波波寬為取樣週期 的一半。(a)試寫出取樣後之輸出信號。(b)試寫出(a)之傅立葉轉換式。(c)簡述一能夠讓信息信號 在取樣後完美重建的方法。,通訊原理 第八章,19,參考文獻,Ziemer R.E.Ziemer,W.H.Tranter,Principles of Communications,5th ed.,John Wiley&Sons,New York,2002.Chapter 3 Haykin S.Haykin,Communication Systems,4th ed.,John Wiley&Sons,New York,2001.Chapter 3,
