什么是數(shù)字通信系統(tǒng)？它如何產(chǎn)生雜散信號(hào)？

數(shù)字通信系統(tǒng)的基本組成包括信源、信源編碼、信道編碼、調(diào)制、信道、解調(diào)、信道解碼和信宿等部分。其中，信源是指產(chǎn)生信息的設(shè)備或系統(tǒng)，如話筒、攝像機(jī)等;信源編碼是指將信源產(chǎn)生的信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程;信道編碼是指將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼以適應(yīng)信道傳輸?shù)倪^(guò)程;調(diào)制是指將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合在信道中傳輸?shù)哪M信號(hào)的過(guò)程;信道是指?jìng)鬏斝盘?hào)的通道或媒介，如電纜、光纖等;解調(diào)是指將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程;信道解碼是指將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解碼以恢復(fù)原始信息的過(guò)程;信宿是指接收信息的設(shè)備或系統(tǒng)，如揚(yáng)聲器、顯示器等。

數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括抗干擾能力強(qiáng)、保密性好、傳輸效率高、可靠性高等。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，由于數(shù)字信號(hào)只有“0”和“1”兩種狀態(tài)，因此在傳輸過(guò)程中不易受到干擾，且可以通過(guò)加密技術(shù)進(jìn)行保密傳輸。此外，數(shù)字通信系統(tǒng)還具有較高的傳輸效率和可靠性，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、高質(zhì)量的傳輸。

數(shù)字通信系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電話通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、廣播電視、移動(dòng)通信等領(lǐng)域。在電話通信中，數(shù)字電話通信系統(tǒng)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的模擬電話通信系統(tǒng)，提高了通話質(zhì)量和安全性;在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施之一，支持著各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展;在廣播電視中，數(shù)字圖像通信系統(tǒng)和數(shù)字視頻通信系統(tǒng)已經(jīng)成為高清電視、數(shù)字電視等新媒體的基礎(chǔ);在移動(dòng)通信中，數(shù)字通信系統(tǒng)已經(jīng)成為4G、5G等移動(dòng)通信技術(shù)的基礎(chǔ)，支持著各種移動(dòng)應(yīng)用的發(fā)展。

雜散信號(hào)是指在通信系統(tǒng)中，除了正常傳輸?shù)男盘?hào)外，出現(xiàn)的其他無(wú)用的信號(hào)。這些信號(hào)可能是由于系統(tǒng)中的非線性元件、電磁干擾、電源噪聲、地線干擾等因素產(chǎn)生的。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，雜散信號(hào)的產(chǎn)生可能會(huì)導(dǎo)致傳輸誤碼率增加、信號(hào)質(zhì)量下降等問(wèn)題，從而影響通信系統(tǒng)的性能。

在數(shù)字通信系統(tǒng)中，雜散信號(hào)的來(lái)源主要包括以下幾個(gè)方面：

1. 非線性失真：系統(tǒng)中的非線性元件，如放大器、混頻器等，會(huì)對(duì)傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生非線性失真，導(dǎo)致信號(hào)中出現(xiàn)諧波、交調(diào)產(chǎn)物等雜散信號(hào)。

2. 交叉調(diào)制：當(dāng)多個(gè)信號(hào)同時(shí)經(jīng)過(guò)一個(gè)非線性器件時(shí)，它們之間可能會(huì)產(chǎn)生交叉調(diào)制，導(dǎo)致信號(hào)中出現(xiàn)新的頻率成分，形成雜散信號(hào)。

3. 互調(diào)失真：在數(shù)字通信系統(tǒng)中，多個(gè)信號(hào)之間的互調(diào)失真也可能會(huì)產(chǎn)生雜散信號(hào)。例如，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)同時(shí)經(jīng)過(guò)一個(gè)非線性器件時(shí)，它們的頻率之和、差等組合頻率成分可能會(huì)出現(xiàn)，形成雜散信號(hào)。

4. 其他因素：除了以上幾個(gè)因素，數(shù)字通信系統(tǒng)中產(chǎn)生雜散信號(hào)的原因還可能包括電磁干擾、電源噪聲、地線干擾等。

為了減少數(shù)字通信系統(tǒng)中雜散信號(hào)的產(chǎn)生，可以采取以下措施：選用線性度好的器件、合理設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)、采用良好的接地和屏蔽措施、使用濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波等。此外，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，還應(yīng)該充分考慮信號(hào)的特性、傳輸介質(zhì)的特點(diǎn)、器件的性能等因素，以盡可能減少雜散信號(hào)的產(chǎn)生。根據(jù)傳輸線路是否直接與中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連接，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可分為脫機(jī)系統(tǒng)和聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。因?yàn)槊摍C(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度低、等待時(shí)間長(zhǎng)、工作效率不高等原因，脫機(jī)系統(tǒng)只是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)發(fā)展初期用于非實(shí)時(shí)處理的一種系統(tǒng);以后的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)幾乎都是聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)根據(jù)處理形式的不同，可以分為聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程批量處理系統(tǒng)和分時(shí)處理系統(tǒng)三類。

1. 聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng) 指從終端輸入的數(shù)據(jù)，在中央計(jì)算機(jī)上立即進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果直接送回終端設(shè)備的處理形式，適用于要求能夠迅速地處理隨機(jī)發(fā)生的大量數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)根據(jù)不同的應(yīng)用又可以分為詢問(wèn)處理系統(tǒng)、會(huì)話處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)等。詢問(wèn)處理系統(tǒng)是指從遠(yuǎn)程終端發(fā)送電文到中央計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)處理將處理結(jié)果作為電文送回該終端的系統(tǒng)，例如情報(bào)檢索系統(tǒng)。會(huì)話處理系統(tǒng)是終端和中央計(jì)算機(jī)一面進(jìn)行會(huì)話(一系列交替的詢問(wèn)和回答)，一面進(jìn)行處理的系統(tǒng)，例如訂票系統(tǒng)。數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)是將多臺(tái)遠(yuǎn)程終端的數(shù)據(jù)定時(shí)地收集到中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，再加工成各種報(bào)表資料，其數(shù)據(jù)流向是從遠(yuǎn)程終端到中央計(jì)算機(jī)，例如電力檢測(cè)系統(tǒng)、氣象觀測(cè)資料收集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向與數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)相反，通常將這兩種系統(tǒng)組合起來(lái)使用。數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)是中央計(jì)算機(jī)接收某一終端送來(lái)的數(shù)據(jù)，識(shí)別該數(shù)據(jù)的接收終端地址，再轉(zhuǎn)發(fā)給目的地的接收終端，銀行匯兌系統(tǒng)是數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的一例。

2. 遠(yuǎn)程批量處理系統(tǒng) 批量處理系統(tǒng)分為本地批量處理系統(tǒng)和遠(yuǎn)程批量處理系統(tǒng)。本地批量處理是從中央計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備投入作業(yè)，獲得處理結(jié)果;遠(yuǎn)程批量處理是從遠(yuǎn)程終端向中央計(jì)算機(jī)投入作業(yè)，獲得處理結(jié)果。為了提高效率，批量處理的作業(yè)可通過(guò)批量作業(yè)站送至中央計(jì)算機(jī)。批量作業(yè)站(又稱批量處理終端或批量處理站)是由一些能控制作業(yè)的終端組成。

3. 分時(shí)處理系統(tǒng) 將中央計(jì)算機(jī)的時(shí)間劃分成很短的時(shí)間片，遠(yuǎn)程終端按時(shí)間片輪流使用中央計(jì)算機(jī)的處理形式。分時(shí)處理系統(tǒng)的特點(diǎn)是一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)上可以連接幾個(gè)控制臺(tái)和上百臺(tái)終端，每個(gè)用戶都可以在一臺(tái)終端或控制臺(tái)上以會(huì)話方式操作或控制其作業(yè)的運(yùn)行。這樣，很多聯(lián)機(jī)用戶可同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，每個(gè)用戶感覺(jué)不到別人也在使用，恰如自己在獨(dú)占計(jì)算機(jī)。

什么是無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍 (SFDR)?為什么SFDR很重要?

無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)是指

模擬

信號(hào)

中最大的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍。它是在

硬件

設(shè)備中測(cè)量的。它是指能夠測(cè)量的模擬信號(hào)的最大幅度范圍，其中沒(méi)有雜散信號(hào)的干擾。SFDR是一個(gè)非常重要的概念，因?yàn)樗枋隽四M信號(hào)處理系統(tǒng)的能力。在

數(shù)字信號(hào)

處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用之前，模擬信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)于信號(hào)幅度范圍有很高的要求，因此，SFDR是非常關(guān)鍵的指標(biāo)。本文將詳細(xì)探討SFDR的相關(guān)知識(shí)，包括什么是SFDR、為什么SFDR很重要和如何測(cè)量SFDR。

一、何謂SFDR

無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍是指模擬信號(hào)中最大的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍。它的含義是指在一個(gè)模擬系統(tǒng)中，輸入信號(hào)的最大幅度與系統(tǒng)中出現(xiàn)的噪音的幅度之間的差異。 換句話說(shuō)，SFDR表示了噪音與有用信號(hào)之間的差異。如果在一個(gè)模擬系統(tǒng)中使用低質(zhì)量的信號(hào)

處理器

件，那么這種噪音可能非常大。在這種情況下，SFDR將非常低。另一方面，如果使用高質(zhì)量的信號(hào)處理器件，噪聲將非常小，SFDR將非常高。因此，SFDR是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，它可用于衡量模擬信號(hào)處理器件的質(zhì)量。

二、SFDR的重要性

SFDR是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。它衡量了一個(gè)模擬信號(hào)處理系統(tǒng)的質(zhì)量。如果SFDR非常低，那么意味著模擬信號(hào)處理器件將無(wú)法處理某些高幅度信號(hào)。這將導(dǎo)致信號(hào)失真、垃圾

信息

的插入，或者干擾其他信號(hào)。另一方面，如果SFDR非常高，那么意味著信號(hào)處理器件具有很好的質(zhì)量和較高的性能。

在模擬信號(hào)處理系統(tǒng)中，信號(hào)強(qiáng)度的擺動(dòng)范圍是非常廣泛的，有些信號(hào)的強(qiáng)度非常強(qiáng)，有些則很弱。如果信號(hào)處理系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍非常小，那么將導(dǎo)致很多強(qiáng)度很大的信號(hào)無(wú)法被識(shí)別。相反，如果信號(hào)處理系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍非常大，那么它可以很好的捕捉到信號(hào)，不論它們有多么強(qiáng)或弱。因此，SFDR是一個(gè)很重要的指標(biāo)，它可以確保模擬信號(hào)處理器件具有足夠的動(dòng)態(tài)范圍以適應(yīng)信號(hào)的變化。

三、如何測(cè)量SFDR

如何測(cè)量SFDR是一個(gè)很重要的問(wèn)題，因?yàn)闇y(cè)量SFDR要求高質(zhì)量的信號(hào)處理器件和準(zhǔn)確的測(cè)試設(shè)備。最常見(jiàn)的方法是使用頻域分析儀。這種方法利用了信號(hào)的頻率域特性，它通過(guò)將信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率域來(lái)進(jìn)行分析。在頻域分析中，可以識(shí)別出所有噪聲元素和雜散信號(hào)，并確定它們的幅度和頻率。然后，可以從信號(hào)的最大幅度和噪聲的最小幅度之間計(jì)算SFDR。

四、結(jié)論

無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，它可以衡量模擬信號(hào)處理器件的質(zhì)量。如果SFDR很低，那么會(huì)發(fā)生信號(hào)失真，垃圾信息的插入和干擾其他信號(hào)等問(wèn)題。相反，如果SFDR高，那么模擬信號(hào)處理器件將具有更好的質(zhì)量和更高的性能。測(cè)量SFDR的最簡(jiǎn)單方法是使用頻域分析儀，它通過(guò)將信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率域來(lái)進(jìn)行分析，從而可以確定信號(hào)幅度與噪聲幅度之間的差距。