增量调制仿真设计.docVIP

增量调制仿真设计 1.课程设计目的 （1）（2）培养独立开展科研的能力和编程能力（1）掌握课程设计的相关知识、概念清晰（2）程序设计合理、能够正确运行增量调制简称ΔM或增量脉码调制方式（DM），它是继PCM后出现的又一种模拟信号数字化的方法。1946年由法国工程师De Loraine提出，目的在于简化模拟信号的数字化方法。主要在军事通信和卫星通信中广泛使用，有时也作为高速大规模集成电路中的A/D转换器使用对模拟信号采样，并用每个样值与它的预测值的差值对周期脉冲序列进行调制，简称墹M或DM。已调脉冲序列以脉冲的有、无来表征差值的正负号，也就是差值只编成一位二进制码增量调制的基本原理是于1946年提出的，它是一种最简单的差值脉冲编码。早期的语言增量调制编码器是由分立元件组成的。随着模拟集成电路技术的发展，70年代末出现了音节压扩增量调制集成单片，80年代出现了瞬时压扩集成单片，单片内包括了开关电容滤波器与开关电容积分器，集成度不断提高，使增量调制的编码器的体积减小，功耗降低PCM系统中，为了得到二进制数字序列，要对量化后的数字信号进行编码，每个抽样量化值用一个码组（码字）表示其大小。码长一般为7位或8位，码长越大，可表示的量化级数越多，但编、解码设备就越复杂。那么能否找到其它更为简单的方法完成信号的模/数转换呢？ 我们看一下图1。图中在模拟信号f(t)的曲线附近，有一条阶梯状的变化曲线f′(t),f′(t)与f(t)的形状相似。显然，只要阶梯“台阶”σ和时间间隔Δt足够小，则f′(t)与f(t)的相似程度就会提高。对f′(t)进行滤波处理，去掉高频波动，所得到的曲线将会很好地与原曲线重合，这意味着f′(t)可以携带f(t)的全部信息（这一点很重要）。因此，f′(t)可以看成是用一个给定的“台阶”σ对f(t)进行抽样与量化后的曲线。我们把“台阶”的高度σ称为增量，用“1”表示正增量，代表向上增加一个σ；用“0”表示负增量，代表向下减少一个σ。 则这种阶梯状曲线就可用一个“0”、“1”数字序列来表示（如图（1）所示），也就是说，对f′(t)的编码只用一位二进制码即可。此时的二进制码序列不是代表某一时刻的抽样值，每一位码值反映的是曲线向上或向下的变化趋势。这种只用一位二进制编码将模拟信号变为数字序列的方法（过程）就称为增量调制（Delta Modulation），缩写为DM或ΔM调制。 增量调制最早由法国人De Loraine于1946年提出，目的是简化模拟信号的数字化方法。其主要特点是： 在比特率较低的场合，量化信噪比高于PCM。 抗误码性能好。能工作在误比特率为102～103的信道中，而PCM则要求信道的误比特率为104～106。 设备简单、制造容易。 它与PCM的本质区别是只用一位二进制码进行编码，但这一位码不表示信号抽样值的大小，而是表示抽样时刻信号曲线的变化趋向。 图1 增量调制波形示意示 4 课程设计分析 4.1 ΔM的调制原理 如何在发送端形成f′(t)信号并编制成相应的二元码序列呢？仔细分析一上图（1），比较在每个抽样时刻Δt处的f(t)和f′(t)的值可以发现, 当f(iΔt)f′(iΔt_)时，上升一个σ，发“1”码； 当f(iΔt)f′(iΔt_)时，下降一个σ，发“0”码。 f′(iΔt_)是第i个抽样时刻前一瞬间的量化值。 根据上述分析，我们给出增量调制器框图如图2所示。 图2 增量调制原理框图 f′(iΔt_)可以由编码输出的二进制序列反馈到一个理想的积分器以后得到。由于该积分器又具有解码功能，因此又称为本地解码器（译码器）。f(iΔt)和f′(iΔt_)的差值，可以用一个比较电路（减法器）来完成。量化编码可以用一个双稳判决器来执行，并生成双极性二进制码序列。具体调制过程描述如下： 设f′(0-)=0（即t=0时刻前一瞬间的量化值为零），因此有 t=0时，e(0)=f(0)-f′(0-)0，则Po(0)=1 (1) t=Δt时， e(Δt)=f(Δt)-f′(Δt_)0，则Po(Δt)=1 (2) t=2Δt时，e(2Δt)=f(2Δt)-f′(2Δt_)0，则Po(2Δt)=0; (3) t=3Δt时，e(3Δt)=f(3Δt)-f′(3Δt_)0，则Po(3Δt)=1; (4) t=4Δt时，e(4Δt)=f(4Δt)-f′(4Δt_)0，则Po(4Δt)=0; (5) t=5Δt时，e(5Δt)=f(5Δt)-f′(5Δt_)0，则Po(5Δt)=1; (6) t=6Δt时，e(6Δt)=f(6Δt)-f′(6Δt_)0，则Po(6Δt)=1;