通信基本电路

1、通信基本电路课程报告 设计题目： 班 级： 学 号： 姓 名： 设计日期： 目 录 一 设计内容及要求51.1设计目的51.2设计内容51.3设计要求5二 设计原理62.1反馈型正弦波振荡器的工作原理62.2选择合适的振荡电路10各种振荡器的频率精确度和稳定度10三点式振荡电路的基本模型10选择合适的振荡电路模型11设计合适的偏置电路16 选择合适的输出电路19 振荡器的频稳度20振荡电路电路原理图21三 设计具体过程22四 设计结果22五 设计体会24六 参考资料27一 设计内容及要求1.1 设计目的 1、了解正弦波振荡器的工作原理。2、掌握电容、电感三点式正弦波振荡器的设计与主要性能参数测

2、试方法。3、掌握LC正弦波振荡器的装调技术。 1.2 设计内容1、根据原理，设计正弦波振荡器、对不同的电路方案进行性能分析比较，确定电路形式。2、根据性能指标计算电路元件参数，选取合适的电路元件3、图画出正弦波振荡器的电路图。 1.3 设计要求1、主要技术指标：电源电压12V，工作频率2M-4MHz，输出电压1V，频率稳定度较高。2、根据性能指标计算元件参数，设计电路并画出电路图。3、能进行一定的检错能力，对电路出现的问题能进行必要的分析，最终得出正确的结果，调出正确的波形。二 设计原理 2.1反馈型正弦波振荡器的工作原理反馈型振荡器的原理框图如图2-1所示。由图可见，反馈型振荡器是由放大器和

3、反馈网络组成的一个闭合环路，放大器通常是以某种选频网络(如振荡回路)作负载，是一调谐放大器，反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。为了能产生自激振荡，必须有正反馈，即反馈到输入端的信号和放大器输入端的信号相位相同。一、工作条件：1、起振条件：保证振荡器从无到有建立起振荡2、平衡条件：保证振荡器进入平衡状态，产生持续的等幅振3、稳定条件：保证平衡状态不因外界不稳定因素影响而受到破坏 二、构成框图：反馈型振荡器原理框图三、工作原理：1、平衡条件振荡器的平衡条件：振幅平衡条件：即：相位平衡条件：2、 起振条件即：振幅起振条件：相位起振条件：3、 稳定条件幅度稳定条件：相位稳定条件：4、 设计正弦波

4、振荡器的要求1) 正弦振荡器工作原理包括起振条件： 平衡条件：稳定条件：2) 振荡器的静态工作点应设计在软激励状态3) 从振荡到平衡是由晶体管非线性与自给反偏压共同作用的结果，称为内稳幅； 4) 判断能否产生正弦振荡的方法；a) 是否可能振荡首先看电路供电是否正确；二是看是否满足相位平衡条件b) 是否起振看是否满足振幅起振条件c) 是否产生正弦波看是否有正弦选频网络2.2 选择合适的振荡电路振荡电路的组成：振荡回路模块、偏置电路模块、输出缓冲电路模块。现在分别说明如下：振荡电路的选择主要是根据所给定的工作频率（或工作频段）频率稳定度的要求。因为设计的电路要求是高频信号，故选择LC振荡电路或晶体

5、振荡电路，现在分别应用这两种电路，分别比较它们的频稳性。1、各种振荡器的频率精确度和稳定度分  类频 率 精 确 度频 率 稳 定 度无稳态多谐振荡器LC振荡器RC振荡器晶体振荡器稳定化晶体振荡器1015×1025×1025×1051061015×1025×1025×1051062、 三点式振荡电路的基本模型电容反馈振荡器 电感反馈振荡器（其中X1，X2同性，X3为异性）2.3选择合适的振荡电路模型在小功率通讯机中所使用的可变频率振荡器，一般都要求波段范围内频率连续可调，故可选用互感耦合三点式振荡电路。互感量的调节比较方便，

6、其输入与输出电路的馈电方式互不影响。但是，由于结构复杂，特别是电路中含有电感元件，故这种电路较适用于中短波波段，在短波段以上，一般多采用考毕兹电路（电容三点式电路）。对于可变频率振荡器，其频率稳定度要求提高时，几乎都采用克拉泼电路或席勒电路，它的频稳度达到104105。若采用高质量回路元件，再加上一些措施，频稳度还可进一步提高2.1数据压缩多媒体信息，包括数值(Number) 、字符串(String)、文本(Txet) 、图形(Graphics) 、图像(Image) 、语音(Audio) 、视像(Vidio) 等，根据不同的服务质量要求，可选用有损压缩(L ossy Compression)

7、或无损压缩(Loissiess Compress)根据数据种类不同，可采用不同的压缩方法，如用JPEG压缩静态图像文件，用LPC 或ADPCM压缩声音文件，用MPEG压缩动态视像文件 ,用Huffman或算术编码压缩文本文件等 。一般说来，不同类型的多媒体数据文件，在存贮或上网传输之前，需先用相应的算法压缩 。数据压缩技术简介在通用计算机系统中，其文件系统以处理程序 、数据和文档为主，虽也有少量图形和图像信息，但多为静态，存贮容量和处理速度的问题并不太突出。而在多媒体系统中，这一问题变得特别严重 。如一幅全彩色640x480的视频图像，规格为24bit/像素，要占用1MB的存储空间若按电视信号

8、30幅/秒图像计算，播放1秒需30MB一张600MB的光盘，也只能存储20的视频信号 。对于音频信号，以CD-DA数据为例，若采样频率为44.1KHZ，音量为16bit的双通道立体声，传播速率为 1.4GB/秒，600MB的光盘也只能存放1小时的数据 。目前,IBM PC及兼容机的总线传输速率只有150KB/秒，若处理上述音频和视频数据是总线不能接受的，所以数据码的压缩和解压缩是研究多媒体系统所要解决的关键技术 。JPEG采用8x8像素自适应DTC算法 、量化以及Huffman熵编码器作为基本系统，扩展系统选用累进工作方式 、帧内预测编码及Huffman编码 ,MPEG主要分为MPEG视频，M

9、PEG音频和MPEG系统三部分。JPEG、MPEG、Quick Time、Vidio for window等均采用有损压缩算法 。但是，对于电子报表数据库和文本这样的关键数据，不能采用有损压缩，即在压缩过程中不允许丢失任何一个bit。因此，早期流行的多半是文件级的压缩程序 。如：Microsoft的、Double Space、Stac Electronic的Stacker以及Vertisoft System的Double Disk Gold等。而具有Double Space新特色的MS一DOS6.0使实时数据压缩达到了新水平。2.1.2 数据压缩技术遵循的两条基本原则以人的视觉和听觉的生理特性

10、为基础，经过压缩编码的视听信号在复现时仍具有较为满意的主观质量。信源数据存在有很大的冗余度 ,去掉冗余不会减少信息量，仍可原样恢复数据。实际上，数据压缩是以一定质量损失为容限，按照某种方法从给定的信源中推出已简化的数据表达式，它通过减少冗余度来实现压缩。.1 衡量数据压缩技术好坏的 4 个指标(1) 压缩比要大，即压缩前后所需的信息存储量之比要大。(2) 恢复效果要好 ,要尽可能地恢复原始数据。(3) 压缩、解压缩的速度要快。(4) 实现压缩的硬件开销要小。.2常用的编码方法及其分类数据压缩技术随着通信技术和计算机技术的发展日臻成熟，适应不同应用的编码方法不断产生，目前常用的编码方法可分为两大

11、类：一是冗余压缩法，也称无损压缩法；另一类是熵压缩法，也称有损压缩法如图2-1所示。其中，冗余压缩法去掉或减少数据中的冗余，因而不会产生失真。该方法一般用于文本数据的压缩，它可保证完全地恢复原始数据，其缺点是压缩比较小.熵压缩法压缩了熵，因而存在一定程度的失真，它主要用于对声音、图像、动态视频等数据进行压缩，压缩比较高。图2-1数据压缩方法分类 数据压缩技术的基本原理方法数据压缩技术针对不同原始数据的特点(如文本、音频、视频)，有不同的编码方法。 (1) 预测编码 根据离散信号之间存在一定关联性的特点，利用前面一个或多信号对下一个信号进行预测。只需对实际值和预测值的差进行编码和传输。其中典型的

12、压缩算法有：DPM(差分脉冲调制)ADPCM(自适应差分脉冲调制)，较适用于音频数据的压缩。(2) 变换编码 先对信号进行某种函数变换，从一种信号空间变换到另一种信号空间，然后再对变换后的信号进行编码.通常存在反变换，以恢复原来的数据.变换编码系统中压缩数据有3步：变换、变换域采样和量化。图像压缩处理时常用的方法有:Hadamard变换、DCT变换、傅里叶变换等.(3) 量化与向量量化编码 对模拟信号进行数字化时，要经过一个量化的过程。为了使整体量化失真最小，就必须依照统计的概率分布设计最优的量化器。向量量化的数据压缩能力与实际预测方法相近。(4) 信息熵编码 其中常用的有:Huffman码、

13、Shannon2Fano码、算术编码等。(5)统计编码 是根据消息出现概率的分布特性而进行的压缩编码。其宗旨在于：在消息和编码之间找到明确的一一对应关系，以便在恢复时能准确无误地再现出来，使平均码长或码率压低到最低限度。(6) 其他编码 对信源数据同时使用两种或两种以上的编码方法，能大大提高数据压缩的效率。2.1.4 声音压缩方法音频信号是多媒体信息的重要组成部分，其压缩方法有多种。如图2-2所示。图2-2 音频压缩方法DPCM差分脉冲调制ADPCM自适应差分脉冲调制ATC自适应变化编码MP-LPC多脉冲线性预测CELP码本激励线性预测VSELP矢量和激励线预测(1) 波型编码：利用抽样和量化

14、过程来表示音频信号的波型，使编码后的音频信号与原始信号的波型尽可能匹配。它主要根据人耳的听觉特性(人耳好比是一个“微分器”)进行量化.其特点是：在较高码率的前提下获得高质量的音频信号。适合于:高质量的音频信号、高保真语音和音乐信号。(2) 参数编码：将音频信号表示为某种类型的输出，利用特征提取的方法抽取必要的模型参数和激励信号的信息，对这些信息进行编码，最后在输出端合成原始信号。参数编码的压缩率很大，计算量也大，保真度不高，适合于语言信号的编码。(3) 混合编码：集中了波型编码和语言编码的优点。2.1.5 图像压缩方法在多媒体系统中，图像(特别是动态视频)信息占用的空间大，这给计算机的存储、访

15、问、处理、以及传输都要带来巨大的负担。图像信息存在大量的冗余，因而在多媒体技术中图像压缩技术非常重要，图像压缩方法如图2-3所示。无损压缩利用数据的统计特性进行数据压缩，其压缩率一般为 21 至 51。有损压缩不能完全恢复数据，而是利用人的视觉特性(人眼好比是一个“积分器”)使解压缩后的图像看起来与原始图像一样。压缩比随编码方法的不同差别较大。图 2-3 图像压缩方法.1 静态图像压缩标准JPEG(1) JPEG是联合图形专家组(Joint Photographic Experts Group)的缩写名称。JPEG致力于研制彩色的和单色的、多灰度连续色调的静态图像的数字图像压缩的通用国际标准。

16、JPEG利用了人眼的心理和生理特征及其局限性，因而它非常适合不太复杂以及一般来自于真实景象的图像。JPEG的性能依赖于图像的复杂性。对于一般图像的压缩比为 201 到 251，如果要做到无损压缩，压缩比将在 21。对于非真实图像，例如线条或卡通图像，J PEG压缩效果并不理想。JPEG定义了两种基本压缩算法:一种是基于 DCT 的有失真的压缩算法，另一种是基于空间线性预测技术(DPCM)的无失真压缩算法.为了满足各种需要，它制定了4种工作模式:无失真压缩，基于DCT的顺序工作方式，累进工作方式和分层工作方式。1. J PEG压缩过程( ISO 静态图像压缩标准)如图2-4所示。2. DCT离散

17、余弦变换。图 2-4J PEG压缩过程图正变换公式： (2) 压缩比和图像质量基于 DCT 的J PEG标准的压缩是有失真的，DCT变换后系数的量化是引起失真的主要原因。压缩效果与图像内容本身有较大的关系。对于中等复杂程度的彩色图像，其压缩比与恢复图像的质量如表1所示。原始图像采用 8bit 编码。 .2静态图像压缩标准JPEG(1) MPEG(Motion Picture Expert s Group)是运动图像专家组的缩写。MPEG用于活动影像的编码，在图像质量基本不变的情况下，MPEG可把图像压缩之1/ 50.它形成了一个统一的音、视频标准,对计算机、通信、广播、电视、电子工业的发展有重

18、大贡献。MPEG的解压缩算法远比压缩算法简单，因而可用比较经济的方法实现。运动图像的实时压缩主要采用硬件压缩的办法。(2) MPEG视频压缩算法为了满足高压缩比和随即访问的要求，MPEG采用了预测和插值两种帧间编码技术，两者都是以两个基本技术为基础的：基于 16 3 16 子块的运动补偿，以减少帧序列的时域冗余度；基于DCT的压缩技术，减少空域冗余度。在 MPEG中，不仅在帧内使用 DCT，而且对帧间预测误差也做 DCT，以进一步减少数据量。2.2基于字典的无损无损压缩以LZ(Lempel一Ziv)或LZW(Lenpel一Ziv一Welch)算法及变异为基础，该算法是T.A.Welch于198

19、4年提出的。用于实时压缩时，LZ/LZW方法在速度和效率之问可合理折中，平均压缩比为2:1。LZW算法基于字典。它在编码过程中动态生成编码字典（又称滑动字典）,该字典不需要由通信线路传给解码器。在解码过程中，动态生成与编码过程完全一致的解码字典，用于解码。使用LZW算法，编码器和解码器开始均为空。算法首先定义空串，串是字典中的空结点，也是整个字典树的根结点。当第一次遇到一个字符时，被定义为短语中加这个新字符，该字符再次出现时，它将被编码为短语的一部分，这一过程如此继续下去。如果字典中不再有可匹配的短语，算法就输出一个标志（token）和指针子符，记住这个在字典中确有匹配的串，直到最后一个字符读

20、入。于是，当前的串被定义为有一个新字符加入的那一次匹配。LZW的输出为：先前匹配的索引和这次匹配的字符，然后把这个由字典匹配和新字符构成的新短语加到字典中，下一次该短语出现时，就能用来构成一个更长的短语了。随着编码的继续，拥有许多分叉的长短语的字典树很快会建立起来。由于这些字典入口是以字母表顺序存储的，故可以较快地构造短语。目前，许多不同的多媒体系统都开发了依据于不同算法的压缩机制。如MS一DOS6.0、Machintosh等。MS一DOS6.0的Double Space压缩程序就使用了LZW压缩算法的滑动字典形式Sliding Dictionary。压缩文件时，压缩程序寻找重复的模式，然后用

21、一个指针和标志(token)代替这个模式。指针指向前面已发生的相同模式，标志(token)，标定了该模式的长度。在文件解压时用原始的模式替代指针和标志。如Double Space对下面语句的压缩处理是这样的：“the rain in the spain falls mainly on the plain.”计入空格和符号，该句共44字节，但该句包含了计多重复的模式，如“ain”和“the”。编码为：the rain3，3sp9，4fall m11，3ly on34，4pl15,3 ，括号里的数字代表指针和标志（token），9，4 意为用指针前第9个字符开始的4个字符模式代替指针9和标志4 的

22、位置。经这样压缩后的文本仅需37个字节 。因压缩工作是通过利用一个固定尺寸的滑动窗口文件进行的，即压缩文件在定位一个匹配模式时不对整个文件回扫，它仅在文件压缩时滑动，在窗口寻找匹配模式，从而完成对整个文件的匹配压缩。2.3 LZW的算法实现LZW算法的字典是一棵多叉树 ,支撑整个字典树的数据结构应为：struct dictionaryint code_string；int parent_code；char character；dictTABLE SIZE；数据结构中的每个元素代表一个单结点。结点定义有三项：Code_string：表示以该点结尾的串的实际编码，也是压缩程序想要编码一个串时的输出

23、；parent_code：字典中的每一个串有一个比它短一个字符的父串，它是父串的编码；character：是当前特定结点的字符 。由于字典树是多叉树，编码过程应为一对多的过程，可用哈希函数进行管理；解码过程则为多对一的过程，可利用字典树的特点存贮，将parent_code和character存储在由自身编码定义的特殊偏移量中。这样可快速查字典，完成由叶到根的解码过程。基于LZW算法的无损压缩程序已出现在许多多媒体系统中。但它对操作环境、硬盘。的完好率及完整空间均有要求。稍有不慎，便会发生数据丢失。若想获得更高的压缩比、更快的压缩速度以及更透明、更可靠、更安全的压缩操作，只有把压缩潜到操作系统的深层，即硬件压缩。能极大地改善整个多媒体系统的性能。或许在不久的将来，具有高性能、高速度的压缩芯片有可能象486 ·DX中的数学处理器一样，同CPU集中在一起，成为多媒体系统中的主要成员。3 心得体会经过两个月的学习，对多媒体从表面的听说到深层的理解，可以说有很大的收获。在这个信息社会，多媒体作为一种新的学科技术已经对信息社会产生了重大影响。上高一时，我们第一次使用多媒体上课，全班同学的那股