增量调制编码实验.doc

实验十一 增量调制编码实验实验A 增量调制CVSD（M）编码实验 工作时钟可变状态下M编码比较实验【实验目的】1.掌握增量调制编码的基本原理，并理解实验电路的工作过程。2.了解不同速率的编码，以及低速率编码时的输出波形。【实验环境】1、 分组实验：两人一组或者单人2、 设备：实验箱一台 函数发生器一台 示波器一台【实验原理】增量调制是由PCM发展而来的模拟信号数字化的一种编码方式，它是PCM的一种特例。增量调制编码基本原理是指用一位编码，这一位码不是表示信号抽样值的大小，而是表示抽样幅度的增量特性，即采用一位二进制数码“1”或“0”来表示信号在抽样时刻的值相对于前一个抽样时刻的值是增大还是减小，增大则输出“1”码，减小则输出“0”码。输出的“1”，“0”只是表示信号相对于前一个时刻的增减，不表示信号的绝对值。实验原理图如图1所示： 比较器判决器积分器斜率过载控制斜率极性控制斜率量值控制工作时钟P( t) S(t)S(t)图1 增量调制编码其实验结构框图【实验步骤】按照实验原理图将各功能模块进行连接，逐一进行实验。发送端加入信号源，最后从接收端还原出信号。（1） 用CPLD产生的信号夹道增量调制电路中，测量TP201TP205各点的波形，并画出波形。（2） 用外加信号源输入音频信号，保持f=800Hz不变，改变信号幅度再重复观测TP201TP205各点波形。（3） 输入音频信号保持幅度不变，改变信号的频率再逐点观测TP201TP205各点波形。（4） 用外加信号源输入音频信号，保持f=800Hz不变，幅度也保持不变，而改变工作时钟频率，即由开关K201来选择时钟信号，即：1脚与2脚相连为64KHz;3脚与4脚相连为64KHz；5脚与6脚相连为64KHz; 6脚与7脚相连为64KHz；（5） 再观测TP201TP205各点波形，如图所示。并分析测试结果。同时要注意时间相位关系。 【实验记录】1、实验小组及其成员小组名称成员（班级-学号）2、实验数据记录和分析1外加模拟信号源的输入信号与再生话音信号（积分器输出端信号）2. 外加模拟信号源的输入信号与一致脉冲输出。3. 外加模拟信号源的输入信号与数字信号输出4. 工作时钟【思考题】1. M与PCM的异同答：M与PCM都是用二进制代码去表示模拟信号的编码方式。但是，在PCM中，代码表示样值本身的大小，所需码位数较多，从而导致编译码设备复杂;而在M中，它只用一位编码表示相邻样值的相对大小，从而反映出抽样时刻波形的变化趋势，与样值本身的大小无关。2. 增量调制的基本思想 答：一个语音信号，如果抽样速率很高（远大于乃奎斯特速率），抽样间隔很小，那末相邻样点之间的幅度变化不会很大，相邻抽样值的相对大小（差值）同样能反映模拟信号的变化规律。若将这些差值编码传输，同样可传输模拟信号所含的信息。此差值又称“增量”，其值可正可负。这种用差值编码进行通信的方式，就称为“增量调制”（Delta Modulation）,缩写为DM或M。实验B 连续可变斜率增量调制M译码实验 同等条件下的PCM与M系统性能比较实验【实验目的】1.掌握增量调制译码的基本原理，并理解实验电路的工作过程。2.了解不同速率的译码，以及低速率译码时的输出波形。【实验环境】1、分组实验：两人一组或者单人2、设备：实验箱一台 函数发生器一台 示波器一台【实验原理】取样量化斜率过载检测电路斜率量值控制电路积分器电路TP802P(t)接收数字信号 TP801系统工作时钟TP803斜率极性控制电路低通滤波器电路 S(t)12 喇叭3 K102接地 图2 增量调制系统译码器电路结构方框图由发端送来的编码数据信号加至信开关J801的引脚，通过该开关的作用，把信号送到U801（MC34115）芯片的第13引脚，即接收数据输入端。本系统因为是译码电路，故置低电平至U801(MC34115)的15 引脚，使模拟输入运算放大器与移位寄存器断开，而数字输入运算放大器与移位寄存器接通，这样，接收数据信码经过数字输入运算放大器整形后送到移位寄存器，后面的工作过程与编码时相同，只是解调信号不再送回第2引脚（ANF端），而是直接送入后面的积分网络中，再通过接收通道低通滤波电路滤去高频量化噪声，然后送出话音信号，推动喇叭。图2是增量调制译码电路结构方框图 。虽然增量调制系统的话音质量不如脉冲编码调制PCM数字系统的音质，但是由于增量调制电路比较简单，能从较低的速率进行编码，通常为1632kbit/s,再用于单路数字电话通信时，不需要收发端同步，故增量调制系统仍然广泛应用于数字化音通信系统中，如应用在传输数码率的军事，野外及保密数字电话等方面，在军队系统中的数字卫星通信地面站设备中，其终端部分的话音编码就是应用的这种大规模集成电路MC3417，MC3418的连续可变斜率增量调制方式。【实验步骤】1. 单音频信号实验（1） 输入一音频信号，频率为800Hz，幅度在2V左右 ，使发端的编码其正常工作，用示波器测量该增量调制系统译码器电路TP801TP803各点波形。并作记录，注意相位关系。（2） 在上述实验内容（1）中，保持输入信号的频率不变，而改变输入信号的幅度，再测量TP801TP803各点波形。并能识别正常编码，起始编码与过载编码时的波形。2. 话音通信实验（1） 单音频信号进行实验系统通信实验，取音频信号频率为1KHz。（2） 单音频信号的高.低音进行实验系统通信实验，即在音频信号的高低两端，取频率点分别为300Hz.3400Hz,分别进行实验。（3） 输入模拟电话或音乐信号或从S107输入外加模拟信号，进行实验系统通信实验，在接收端，译码电路的输出端插座K102介入喇叭，即可放出广播信号或音乐信号进行收发通话，接收端输出语音幅度可能放大，也可能被减小，幅度可由通信话路终端接收滤波器电路中的电位器进行调节。如图3所示。编码器译码器F64PF32PF16P135来自PSK解调电路3P(T)1J8012F64PF32PF16P123K8012 工作时钟6K102接地1 S(T)2 喇叭3 话筒信号源广播信号接地K201 2 6图3 本实验系统通信实验 【实验记录】1.实验小组及其成员小组名称成员（班级-学号）2.实验数据记录和分析1.模拟信号输入TP201 和积分器的输出TP2022.增量调制后的数字基带信号TP205和TP8033.输入的模拟信号TP201和经过增量调制后的数字基带信号TP2054.输入的原始模拟波形TP201和增量调制解调后恢复的模拟波形TP803【实验结论】增量调制简称M或DM，它是继PCM后出现的又一种模拟信号数字传输的方法，可以看成是DPCM的一个重要特例。其目的在于简化语音编码方法。M与PCM虽然都是用二进制代码去表示模拟信号的编码方式。但是，在PCM中，代码表示样值本身的大小，所需码位数较多，从而导致编译码设备复杂;而在M中，它只用一位编码表示相邻样值的相对大小，从而反映出抽样时刻波形的变化趋势，与样值本身的大小无关。M与PCM编码方式相比具有编译码设备简单，低彼特率时的量化信噪比高，抗误码特性好等优点。【思考题】1. M系统的特点及发展前景答：M系统的特点是单路信号独用一个编码器，设备简单，单路应用时，不需要收发同步设备。但在多路应用时，每路独用一套编译码器，所以路数增多是设备成倍增加。M一般适于小容量支线通信，话路上.下方便灵活。 目前，随着集成电路的发展，M的优点已不再那麽显著。在传输语音信号时，M话音清晰度和自然度方面都不如PCM。因此目前在通用多路系统中很少用或不用M。M一般用在通信容量小和质量要求不十分高的场合以及军事通信和一些特殊通信中。2.为什么简单增量调制的抗误码性能优于PCM的？答：在M系统中，每一个误码代表造成一个量