Процесс амплитудно-импульсной модуляции. Форма и спектр сигналов АИМ 1 и АИМ 2. Квантование сигнала по уровню. Принцип равномерного и неравномерного квантования сигнала

     1 вопрос : Процесс амплитудно-импульсной модуляции . Форма и спектр сигналов АИМ 1

                        и АИМ 2

При амплитудно-импульсной модуляции (АИМ) по закону модулирующего сигнала изменяется амплитуда импульсов , а длительность и частота следования остаются постоянными .

Различают амплитудно-импульсную модуляцию первого (АИМ-1) и второго (АИМ- 2) рода .

При АИМ-1 амплитуда импульса изменяется в пределах его длительности в соответствии с огиба- ющей  непрерывного сигнала . При АИМ-2  амплитуда импульса в пределах его длительности пос тоянна и соответствует значению модулирующего сигнала в момент начала отсчета .

Частотный спектр АИМ-1 для однополярных прямоугольных импульсов длительностью , модурованных синусоидальным сигналом с частотой  показан на рисунке 2 .

Как видно, в отличие от немодулированной импульсной последовательности ( рис 3 ) в спектре по- являются боковые частоты дисретизации и её гармоник , а также спектр модулирующего сигнала .

Таким образом задача восстановления непрерывного сигнала из последовательности его дискрет- ных отсчетов заключается в фильтрации спектра модулирующего сигнала  с помощью ФНЧ с частотой среза .

При дискретизации сложного сигнала со сплошным спектром частотные спектры сигналов АИМ1,

АИМ2 будут содержать все составляющие модулирующего сигнала и боковые полосы частот около частоты дискретизации и её гармоник . При этом следует обратить внимание на  различие час- тотных спектров АИМ-1 и АИМ-2 .

Спектральный состав сигналов АИМ-2 по своей структуре не отличается от структуры спектра сигналов АИМ-1 , однако при АИМ-2 изменение спектральных составляющих модулирующего сигнала и боковых полос зависит от длительности импульса , что в принципе приводит к амплитудно-частотным искажениям демодулированного из АИМ-2 сигнала при  (рис.4).

В реальных ЦСП  и спектры совпадают практически полностью, а амплитудно-частот –ные искажения при демодуляции сигналов АИМ-2 незначительны .

2 вопрос : Квантование сигнала по уровню. Принцип равномерного и неравномерного кван- тования сигнала. Шумы квантования . Способы их уменьшения.

Квантование  -  замена бесконечного множества значений напряжения сигнала  конечным множеством дисретных (квантованных) значений .

Единица измерения  - уровень квантования .  

Расстояние между двумя ближайшими разрешенными уровнями квантования (D) называется шагом квантования и обозначается   D .

Импульсы квантованного по времени АИМ сигнала, заменяются импульсами, амплитуда которых совпадает с ближайшим допустимым уровнем квантования .Квантованный по амплитуде сигнал можно записать в виде последовательности цифр, характеризующих высоту импульсов этого сигнала в условных единицах (шагах квантования) . Квантование сигналов сопровождается определенной погрешностью, которая тем меньше, чем меньше шаг квантования .

Разность между исходным и квантованным сигналами называется шумом квантования .

Максимальная ошибка квантования не должна превышать половины шага квантования .

                 Равномерное квантование.

Квантование называется равномерным в том случае, если шаг квантования в допустимых пределах возможных амплитудных значений сигнала остается постоянным  .

Квантование сигналов сопровождается определенной погрешностью, которая тем меньше, чем меньше шаг квантования .

Разность между исходным и квантованным сигналами называется шумом квантования .

Максимальная ошибка квантования не должна превышать половины шага квантования .

Кроме шумов квантования различают ещё и шумы ограничения, которые