增量调制系统译码实验

实验七 增量调制系统译码实验

实验内容

1.连续可变斜率增量调制（△M）译码实验

2.增量调制（△M）系统特性、指标测试实验

3.同等条件下的PCM与增量调制（△M）系统性能比较实验

一. 实验目的

1.加深理解连续可变斜率增量调制系统的电路组成与基本工作原理。

2.熟悉对增量调制编译码电路工作过程的检测和测试方法。

3.熟悉该系统在不同工作频率，不同信号频率和不同信号幅度下跟踪输入信号的情况。

4.掌握测量系统的过载特性、编码动态范围以及最大化信噪比等三大指标的测试方法。

二. 实验电路工作原理

图7-1是增量调制译码电路结构方框图。图7-2是电原理框图。图7-4是电原理图。

1.实验电路基本工作过程

由发端送来的编码数据信号加至信号开关K802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CPU送出低电平至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7-2 增量调制系统译码器电路原理方框图。

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，能从较低的数码率进行编码，通常为16～32kbit/s,在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话音通信系统中，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。

2.增量调制系统的基本特性

（1）过载特性

定义：是指编码器不产生过载所能承受的最大输入信号电压的特性。

在简单增量调制系统中，每收到一个“1”码，本地译码器就输出一个正斜变电压，若收到一个“0”码，本地译码器就输出一个负斜变电压，其斜率为：

S

S S S f T f RC E T 1,0=∆==∆因为

式中，E为积分网络RC上的电压，f s 为工作频率，Ts为工作周期，Δ为量化级，显然，对于

f s 2∆≤（2）超始编码电平A K

)'(t S 2

∆ 当编码器输入信号最大幅度等于或小于量化时的一半时，即满足关系式：

则编码器不能对输入信号编码。因此，当输入信号的幅度大于 时，输出数码才能反映 )lg(20dB A k C A D m =)

lg(20dB f f D m S C π=2∆

=

k A 输入信号的变化。我们把开始编码的输入信号的幅度称为起始编码电平A

k 。显然，

（3）编码动态范围Dc

编码动态范围Dc就是输入信号临界过载电压A m 与A k 之间的范围。一般用分贝值表示，则：

（4）最大信号量化信噪比

a.定义：最大信号量化信噪比就是收端输出的最大信号功率P 0与量化噪声功率N 0之比，用以衡量编码器在编码过程中，由于信号的幅度，时间量化而造成的失真程度。

b.计算公式：对于本实验系统中含有双积分网络的连续可变斜率增量调制系统，则： 3

232max 000676.0)(a f f f Nq S S ×=

)5.28(其中f dB Nq S =S 为取样频率，f为输入信号频率，fao为话路滤波截止频率，当采用f S =32Kb/s，f=8000Hz，fa=3400Hz时，可计算出：

图7-4 增量调制译码电路电原理图

三. 实验内容

1.连续可变斜率增量调制（△M）译码实验

2.增量调制（△M）系统特性、指标测试实验

3.同等条件下的PCM 与 △M 系统性能比较实验

详细内容具体说明如下： 1.单音频信号实验

（1）在增量调制系统的编码电路发端 S201 输入一音频信号，频率为800Hz，幅度在2V 左右，使发端的编码器正常工作，用示波器测量该增量调制系统译码器电路TP801～TP804各测量点波形。并作记录。注意相位关系。

（2）保持输入信号的频率不变，而改变输入信号的幅度，再测量TP801～TP804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.测量系统的过载特性，并绘制系统的过载特性曲线

（1）在增量调制系统的发送端，即编码器电路中，输入一音频信号频率f为800Hz，用示波器测量译码器的输出波形，即测量点TP804。调节输入信号的幅度由小到大，记录下使译码器输出波形失真时的临界过载电压 A m0。 （2）改变输入信号的频率f，分别取f=400Hz、800Hz、1200Hz、1600Hz、2000Hz、2400Hz、2800Hz、3000Hz、3400Hz，列表记下相应的临界过载电平A m0。见表7-1。

（3）绘制过载特性曲线时，先要测量出输入信号某一频率的起始编码电平A K ，然后再测量出临界过载电平A m0，将临界过载电平A m0与起始编码电平A K 之比取分贝数来表示。 如取音频输入信号频率f=800Hz，时钟速率在64KHz，调节音频输入信号的电压幅度A m 从零逐渐增大，用示波器观察增量调制系统编码器输出信码P（t）波形，即测量点TP203点波形，记录下刚开始编码时的A m 值。然后再逐渐增大音频输入信号的幅度，记录下增量调制系统译码器测量点TP804处的输出波形，即刚开始失真时的临界过载电压A m0

，将A m0/A K 之比值取分贝数表示，即可绘制出过载特性曲线中的一个点，再作出过载特性曲线。见表7-2。 3.测量系统的编码动态范围

取输入音频信号的频率f = 800Hz，时钟速率32KHz、64KHz分别记录各时钟速率下信

号临界过载电压A m0值，和起始编码电压A k ，然后计算并取分贝来表示。 D C (dB)= 20 lg A m0 - 20lgA k

取音频输入信号频率f=800Hz。见表7-3。