增量调制原理实验

电子科技大学通信学院

《通信原理及同步技术系列实验五》

增量调制原理实验

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增量调制原理实验指导书

增量调制原理实验

一、实验目的

1、了解增量调制系统的组成及原理。

2、研究系统性能指标及各部分波形。

3、研究各部分参数对系统性能的影响。

4、研究理论与工程模型之间的关系。

二、实验原理

简单增量调制、解调系统是继PCM之后的又一种模拟信号的数字化方法，最大特点是实现容易，在低比特率时信噪比好，实验系统主要由以下部分组成。

1、模拟信源

可产生系统正弦波，方波，锯齿波等典型模拟信号波形。

2、二值量化器

对模拟信号抽样后进行二值量化并作为双极性NRZ码输出，

3、脉冲发生器

由于双极性二元量化量是一种±幅值输出的标准脉冲发生器，因此只须加一放大器，就可以构成增量脉冲发生器。

4、积分器

本系统采用理想积分器，实际工程应用中用有源积分，或无源又C或LC积分器，均可在本系统的应用环境中很好的近似理想积分。

5、输出滤波器

本系统提供参数可调滤波器，其类型，阶数及上下截止频率，均由实验人员自行设定。

本实验系统设定两种系统实验，简单增量调制及积分总和增量调制。

三、实验步骤

1、开机进入Windows桌面。

2、双击桌面上的MATLAB快捷图标，进入命令窗。

3、键入：C102，进入仿真实验界面。

4、选择Increment Modulation实验类型，这时在具体实验项目栏中列出该实验所包含的具体各项实验。

5、选择Increment Modulation实验，再按下RUN一按钮，即进入该实验框

图界面。

6、设置标准信号参数

信号发生器波形：距齿波、幅度1V、频率1HZ；

抽样量化器：抽样率0.001秒：

脉冲发生器：幅值10

滤波器：类型LPF，截止频率5*2*PI，3阶。

7、选择simulation菜单下的Start即可开始该实验的仿真运行。

实验记录：

1）观察记录输入及输出波形

2）回答，在本系统中的增量值为多少?

答：增量为：2/1000=2mV

8、改变脉冲发生器的幅值

1）减小到1，观察记录解调波形

回答：这时波形发生了什么变化，为什么会发生这种变化。

答：波形出现向下偏移并且在缩小幅值的大小。由于脉冲发生器的幅值变化直接影响了解调波形的幅值变化。

2）脉冲发生器的幅值加大到20

观察记录示波器Scope2, Scope4的波形

回答：解释系统波形变化的原因及对系统输出的影响。

答：由于脉冲发生器的幅值加大为20，加大了量化台阶，发生了一定的过载量化噪声使得输入波形发生了一定的幅值减小。对输出基本量化噪声功率增大。

9、增量总和调制系统

1）设置基本参数

信号发生器：锯齿波、幅度1V、频率1HZ。

抽样量化器：抽样率0.001秒

脉冲发生器：幅值1

滤波器：类型LPF，截止频率5*2*PI，3阶

2）观察记录各点波形

10、调整增量总和系统参数

1）解码的输出滤波器截止频率从2Hz到20Hz之间变化，观察解调输出的

变化，并解释其原因。

答：输出波形随着滤波器截止频率的增大使信号输出波形的频率增大。并在逐渐到一定程度后，波形开始发生毛刺现象。

10Hz

20Hz

15Hz

3）将滤波器的阶数增加到20，重复上述实验，观察系统输出有什么变化；

答：输出波形随着滤波器阶数的增大使信号输出波形的频率逐渐减小，并减小到一定程度后变化就很小了。其波形幅值始终保持不变。

10Hz

15Hz

20Hz

3）总结上述结果，试说明滤波器的参数应如何选择。

答：滤波器的参数主要有截止频率和阶数。输出波形随着滤波器截止频率的增大使信号输出波形的频率增大。而输出波形随着滤波器阶数的增大使信号输出波形的频率逐渐减小，并减小到一定程度后变化就很小了。其波形幅值始终保持不变。故滤波器的两个参数应该同时考虑。

11、观察正弦波输入时系统参数变化对输出的影响，解释你观察到的现象。 答：正弦波输入时系统参数主要有脉冲发生器幅值的变化和滤波器截止频率与阶数的变化。脉冲发生器的幅值变化直接影响了解调波形的幅值变化，输出波形随着滤波器截止频率的增大使信号输出波形的频率增大。而输出波形随着滤波器阶数的增大使信号输出波形的频率逐渐减小，并减小到一定程度后变化就很小了。其波形幅值始终保持不变。这主要是因为这些系统参数对增量调制解调系统在调制解调的过程中抽样，量化以及前后编码译码的滤波有影响。

四、思考题

1、在积分总和增量调制解调系统中，没有输出滤波器行不行？为什么？简单增量调制解调系统中，无输出滤波器会有什么结果，为什么？

答：在积分总和增量调制解调系统中不能没有输出滤波器。因为滤波器在这个过程中使得系统信号更平滑，更好的译码，减小因过载量化噪声引起的信号量噪比。如果简单增量调制解调系统中，无输出滤波器会增大信号的误码率，使输出的波形不平滑。

2、增量调制系统中对系统性能影响最大的参数是什么？

答：增量调制系统中对系统性能影响最大的参数是：脉冲发生器的幅值

3、增量总和调制系统的抽样率应如何设置。

答：对于ΔM 系统而言，可以选择较高的抽样频率，因为这样，既能减小过载噪声，又能进一步降低一般量化噪声，从而使ΔM 系统的量化噪声减小到给定的容许数值。通常，ΔM 系统中的抽样频率要比PCM 系统的抽样频率高得多，通常要高2倍以上。

4、你是否估计出增量调制系统的信噪比。

答：在不过载情况下，一般量化噪声e(t)的幅度在-σ到σ范围内随机变化。假设在此区域内量化噪声分布均匀，于是e(t)的一维概率密度函数为： 因而的平均功率可表示成：

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