模拟通信-脉冲调制

介绍

脉冲调制是一种利用脉冲的宽度或位置来表示模拟信号的方法，其主要应用于模拟信号的数字化传输，被广泛应用于数字通信、无线通信、计算机网络等领域。

脉冲调制的分类

脉冲调制可分为以下几种：

1. 脉冲幅度调制（PAM）
   • 将模拟信号的幅度转变为脉冲宽度或幅度，可通过一个基带信号（即调制信号）及一定幅度的脉冲码串来表示
   • 应用于数字通信中的光纤通信、有线通信等场合
2. 脉冲宽度调制（PWM）
   • 又叫脉冲持续时间调制，是指改变脉冲信号的宽度来表示模拟信号
   • 应用于日常生活中的电源控制电路、马达速度控制等场合
3. 脉冲位置调制（PPM）
   • 通过改变脉冲信号的位置来表示模拟信号
   • 应用于遥控器等领域
4. 脉冲频率调制（PFM）
   • 通过改变脉冲信号的频率来表示模拟信号
   • 应用于超声波测距、音频传输等领域

脉冲调制实现

Python代码实现

脉冲调制的实现需要借助Python中的numpy库，可以通过以下步骤进行实现：

1. 导入numpy库和matplotlib库；

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

2. 设定模拟信号的参数：采样率、正弦信号的频率、正弦信号的周期，以及脉冲的宽度和间隔时间；

fs = 1000  # 采样率
f = 5  # 正弦信号频率
T = 1/f  # 正弦信号周期
tau = 0.1  # 脉冲宽度
t_s = 2*tau  # 信号持续时间
dt = 1/fs  # 采样时间步长
t = np.arange(0, t_s, dt)  # 时间向量

3. 创建模拟信号：以正弦信号为例，可通过以下代码创建模拟信号，并通过plt.plot()函数绘制出原始信号波形。

s = np.sin(2*np.pi*f*t)
plt.plot(t, s)
plt.show()

4. 进行脉冲调制：通过编写PAM调制函数，将正弦信号转换为脉冲宽度调制信号，并通过plt.plot()函数绘制出调制后的信号波形。

def pam(s, tau, t):
    pam_s = []
    for i in range(len(s)):
        if s[i] >= 0:
            pam_s += [1]*int(tau/dt)
        else:
            pam_s += [0]*int(tau/dt)
    return pam_s

pam_s = pam(s, tau, t)
plt.plot(t, pam_s)
plt.show()

总结

脉冲调制是一种利用脉冲的宽度或位置来表示模拟信号的方法，应用广泛于数字通信、无线通信、计算机网络等领域。Python中的numpy库可帮助实现脉冲调制，通过编写PAM调制函数，将模拟信号转换为脉冲宽度调制信号。