对于信号传输而言,追求的是信号通过信道时不产生失真或者失真小到不易察觉的程度。而在实际的通信中,没有任何信道能毫无损耗地通过信号的所有频率分量,这是由于支持信道的传输媒介都存在固有的传输特性,即对信号的不同频率分量存在着不同程度的衰减和延时。信道传输特性可用信道的频率特性(也称为频响特性),即幅频特性和相频特性来表示。
在多数情况下,只关心信道的幅频特性,所以把输出信号的幅度与频率的变化曲线称为频率响应曲线,简称频响曲线。大多数信道的频响曲线都是带通型的。如图 3-3-1 所示。
图3-3-1 信道的幅频特性曲线
因信道的振幅-频率特性不理想,导致信号发生的失真称为频率失真。信号的频率失真会使信号的波形产生畸变。在传输数字信号时,波形畸变可能引起相邻码元波形之间发生部分重叠,造成码间串扰。信道的相位特性不理想将导致信号产生相位失真。相位失真对模拟话音通道影响并不显著,这是因为人耳对声音波形的相位失真不太灵敏,但对数字信号传输却不然,尤其当传输速率比较高时,相位失真将会引起严重的码间串扰,给通信带来很大损害。因此,在模拟通信系统内,往往只注意幅度失真和非线性失真,却忽略了相移失真。而在数字通信系统内,一定要重视相移失真对信号传输可能带来的影响。为了减小频率失真,可采取以下两种措施。
(1)严格限制已调制信号的频谱,使它保持在信道的线性范围内传输。(www.xing528.com)
(2)通过增加一个线性补偿网络,使衰耗特性曲线变得平坦,这一措施通常称为“均衡”。
通信系统中,经常谈到信号带宽、系统带宽与信道带宽。信号带宽由信号频谱密度或功率频谱密度在频域的分布规律决定,系统带宽由系统的传输特性决定,信道带宽由信道的传输特性决定。
实际工作中用得比较多的是信号带宽和信道带宽。信号带宽是信号上限频率与下限频率之间的频带,信道带宽是上截止频率与下截止频率之间的频带。在图 3-3-1 中,以输出信号幅度的最大值为标准(一般是频响曲线中心频率所对应的值),定义输出幅值下降到最大值的70% 时所对应的两个频率间的频段为信道带宽(也称通频带或 3 dB 带宽或半功率带宽),频率低的称为下截止频率,频率高的称为上截止频率。信号带宽越小有效性越好,如 SSB(单边带调制)信号有效性优于 FM(频率调制)信号;而信道带宽越大越好,如同轴电缆、光纤传输媒质比电话线带宽大,传输能力强。信号带宽和信道带宽的关系可以比喻成高速公路上的车与路的宽度,车越窄,路上可并行的车就越多,路的利用率越高。
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