现代通信原理课程教案

  • 格式:doc
  • 大小:80.50 KB
  • 文档页数:8

广东石油化工学院

教学教案

课程名称: 现代通信原理

授课对象: 电信09-1、2

授课教师: 崔得龙

授课学期: 2013-2014第一学期

授课日期: 2013年10月26日

课时安排: 2

教 法: 讲授、启发

教 具: 多媒体、板书

教学内容 第5章 模拟信号的数字传输

5.2低通与带通采样定理

教学目的 1、理解并掌握低通与带通采样定理

2、掌握低通与带通信号采样频率及相关计算

3、了解信号采样领域的最新进展

教学重点 1、低通与带通采样定理的内容

2、低通与带通采样采样频率及相关计算

教学难点 1、低通与带通采样定理的时域证明

2、低通与带通采样定理的频域证明

3、复合信号采样频率的计算

教法说明

本章内容在整个通信原理课程中占据着非常重要的地位,可以说整章内容都非常重要,而且是目前固定电话通信系统中的实用的技术,而且是考试、考研的重点内容,学生必须要牢固掌握,上课以老师讲授为主。

教学设计 内容回顾(共3分钟)

1、通信系统的组成(1分钟)

由信源、信源编码、数字通信系统、信源译码、信宿等五部分组成。

2、脉冲编码调制(PCM)(2分钟)

PCM:用一组二进制代码来代替连续信号的抽样值的通信方式。

包括:抽样、量化、编码、译码、低通滤波等部分。

PCM编码主要应用在话音通信中的多路复用。

新内容讲授(共20分钟)

由通信系统的组成,即信源和信宿均处理模拟信号,而中间的通信系统处理数字信号这一矛盾,引出模拟信号和数字信号的对比。

授课内容一、模拟信号和数字信号

1、播放视频文件(3分钟)

模拟信号与数字信号

2、由视频文件,引出数字信号对比模拟信号所具有的优势(2分钟)

(1)抗干扰能力强,数字信号通过中继再生后可消除噪声积累

(2)通过差错控制编码,可提高通信的可靠性

(3)便于使用计算机进行处理

(4)易于实现各种综合业务

(5)易于加密处理,所以数字通信保密性强

授课内容二、采样定理

1、定理:(1分钟)

一个频带限制在(0,fH)内的连续信号x(t),如果采样频率fS大于或等于2fH,则可以由采样序列{x(nTS)}无失真地重建恢复原始信号x(t)。

2、意义:(1分钟)

若要传输模拟信号,不一定要传输模拟信号本身,可以只传输按采样定理得到的采样值。因此,采样定理为模拟信号的数字传输奠定了理论基础,也构建了一条从模拟信号到数字信号的单向桥梁。

3、命名:(1分钟)

1927年由美国物理学家Nyquist提出,因此也称为Nyquist采样定理。

4、采样定理的证明(板书,3分钟)

设:被抽样的信号是m(t),它的频谱表达式是M(ω),频带限制在(0,fH)内。理想的抽样就是用单位冲击脉冲序列与被抽样的信号相乘,即)()()(ttmtmTs

这里的抽样脉冲序列是一个周期性冲击序列,它可以表示为)()(sTnTtt

由于)(tT是周期性函数,其频谱)(wT必然是离散的:

)(2)(ssTnwwTw

sssTfw/22

根据冲击函数性质和频率卷积定理:

)()(21)(TsMM

nssnsnMTsnTM)(1)(2)(21

证明完毕,对结果的物理意义进行说明

5、动画演示(2分钟)

时域动画演示

频域动画演示

6、采样定理的说明

(1)Nyquist间隔:(2分钟)

Ts= 1/(2fH)是最大允许抽样间隔,称为奈奎斯特间隔,相应的最低抽样速率fs=2fH称为Nyquist速率。

(2)说明:(1分钟)

抽样过程中满足抽样定理时,PCM系统应无失真。这一点与量化过程有本质区别。量化是有失真的,只不过失真的大小可以控制。

(3)混叠现象:(1分钟)

在从ωS≥2ωH的条件下,周期性频谱无混叠现象,于是经

过截止频率为ωH的理想低通滤波器后,可无失真地恢复原始信号。如果ωS<2ωH,则频谱间出现混叠现象。

频谱混叠现象的动画演示(1分钟)

7、课内练习(板书,3分钟)

8、Harry Nyquist 介绍(2分钟)

Nyquist,美国物理学家,1889年出生在瑞典。1976年在德克萨斯逝世。奈奎斯特对信息论做出了重大的贡献。奈奎斯特1907年移民到美国并于1912年进入北达克塔大学学习。1917年在耶鲁大学获得物理学博士学位。1917年~1934年在AT&T公司工作,后转入贝尔电话实验室工作。

1927年,Nyquist确定了如果对某一带宽的有限时间连续信号(模拟信号)进行抽样,且在抽样率达到一定数值时,根据这些抽样值可以在接收端准确地恢复原信号。为不使原波形产生“半波损失” half-wave loss,采样率至少应为信号最高频率的两倍,这就是著名的Nyquist采样定理。

9、领域前沿介绍(3分钟)

授课内容三、课程小结

通过本次课程的讲授,对学生的要求有以下三个方面:

1、掌握模拟信号和数字信号的概念及区别,尤其是数字信号对比模拟信号所具有的优势。

2、掌握理想低通信号的采样定理、掌握低通采样定理的内容、掌握Nyquist采样频率、Nyquist采样间隔等的计算。

3、了解信号采样的最新进展、了解压缩传感的基本思想。

外语词汇 模-数转换 (A/D 转换)(Analog-Digital conversion)

抽样 Sampling 量化 Quantization 编码 Encoding

脉冲位置调制PPM(Pulse Position Modulation)

脉冲宽度调制PDM(Pulse Duration Modulation)

脉冲振幅调制PAM(Pulse Amplitude Modulation)

脉冲编码调制PCM(Pulse Code Modulation)

差分脉冲编码调制 DPCM(Differential Pulse Code

Modulation)

增量调制 DM(或DM)(Delta Modulation)

时分复用 TDM(Time Division Multiplexing)

参阅教材 教材

《通信原理(第5 版)》 樊昌信等 国防工业出版社

参考书

《通信原理教程》达新宇等 北京邮电大学出版社

《通信原理》 马海武,刘毓,达新宇 北京邮电大学出版社

《通信原理-学习与考研指导》 沙济彰等 科学出版社

《现代通信原理》 曹志刚、钱亚生 清华大学出版社

《通信系统原理(第二版)》 张树京 中国铁道出版社

《通信原理考研指导》 钱学荣、王升 电子工业出版社

《通信原理习题集》 杨鸿文、桑林 北京邮电大学出版社

作业 课后习题P189,2、3

预习5.2.2 内插公式、5.2.3 带通采样定理

教学后记