增量调制仿真设计

增量调制仿真设计

1. 课程设计目的

（1）加深理解增量调制编译码的基本原理。

（2）培养独立开展科研的能力和编程能力。

（3）了解系统的过载特性，动态范围以及最大量化信噪比等三大指标的测试方法。2. 课程设计要求

（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。

3. 相关知识

3.1增量调制简介

增量调制简称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。

3.2 基本概念

在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“台阶和时间间隔△ t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“台阶对f(t)进行抽样与量化后的曲线。我们把“台阶”的高度c称为增量，用“ T表示正增量，代表向上增加一个c;用“ 0”表示负增量，代表向下减少一个c。

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DMI或A M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：

(1)在比特率较低的场合，量化信噪比高于PCM

⑵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。

(3) 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。

—t

编码后的数字信号

图1增量调制波形示意示

4课程设计分析

4.1 △ M 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 上图(1),比较在每个抽样时刻△ t 处的f(t )和f ' (t)的值可以发现,

当 f(i △ t)>f ' (i △ t_)时，上升一个c,发 “1” 码； 当 f(i △ t)

f ' (i △ t_)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。

f

f

t

0Tl 0 1 0 1 1 1 1

1 1 0 0 0 二进制码序列

0 -------------- [ ] ----------------------- -------------- 0

R

二二

C

f ' (i △ t_)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(i △

t)和f ' (i △ t_)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(O)=f(O)- f ' (0-)>0，则 Po(0)=1

(1)

t=A t 时，e( △ t)=f ( △ t)- f ' ( △ t_)>0，贝U Po( △ t)=1 (2) t=2A t 时，e(2 A t)=f (2 A t)- f z (2 A t_)<0，则 Po(2 A t )=0; (3) t=3A t 时，e(3 A t)=f (3 A t)-f ' (3 A t_)>0，则 Po(3 A t)=1; (4) t=4A t 时，e(4 A t)=f (4 A t)- f z (4 A t_)<0，则 Po(4 A t )=0; (5) t=5A t 时，e(5 A t)=f (5 A t)- f z (5 A t_)>0，则 Po(5 A t)=1; (6) t=6A t 时，e(6 A t)=f (6 A t)-f '

(6 A t_)>0，则 Po(6 A t)=1;

(7)

以此类推，即可得到如图3所示的波形。会发现图3中的f ' (t)和图1的 波形不一样。其实，图1的阶梯波只是为了形象地说明增量调制原理， 而实际积 分器的输出波形如图3d 所示。

(b) RC 积分器

图2增量调制原理框图