△M通信系统设计--究极版.doc

目录
摘要..................................................................... I
1 概述 2
设计目的 2
原理说明 2
完成设计的方法和步骤 2
课程设计内容 2
方案论证 3
设计步骤 4
2 总体设计 6
单元电路设计 6
6
加法器电路设计 6
译码器电路设计 7
低通滤波器电路设计 8
8
3 软件仿真 10
4 硬件电路装配与调试 14
5 心得体会 15
参考文献 16
1 概述
设计目的
1)加深理解增量调制的基本原理。
2)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。
3)了解不同速率的编码时的输出波形。
4)了解系统的过载持性、动态范围以及最大量化信噪比等三大指标的测试方法。
原理说明
增量调制是由PCM发展而来的模拟信号数字化的另一种编码方式,增量调制编码基本原理是只用一位编码,这一位码不是表示信号抽样值的大小,而是表示抽样幅度的增量特性,即采用一位二进制数码“1”或“0”来表示信号在抽样时刻的值相对于前一个抽样时刻的值是增大还是减小,增大则输出“1”码,减小则输出“0”码。输出的“1”、“0”只是表示信号相对于前一个时刻的增减,不表示信号的绝对值。增量调制又可以分为基本增量调制、连续可变斜率增量调制、总和增量调制。其原理见下图1-1:
抽样、编码
斜率检测
+
话音输入
音节平滑
积分器
斜率检测
音节平滑
低通滤波
积分器
话音输出
图1-1 增量调制系统框
完成设计的方法和步骤
课程设计内容
1)△M码速率128KB,有线通信,语音信号无明显失真;
2) 对系统各个组成部分与模块进行设计,包括△M编译码电路,同步脉冲序列,低通滤波器等;
3) 对△M斜线、临界过载等进行误差分析,设计相应电路以检测上述现象;
4) 进行系统仿真,调试并完成符合要求的课程设计书。
方案论证
增量调制系统分编码器电路和译码器电路。增量(△M)调制是将模拟信号变换成仅由一位二进制码组成的数字信号序列,并且在接收端也只需用一个线性网络即可复制出原模拟信号。增量调制的编码器和解码器的结构框图如下图所示:
图1-2 △M调制编码器框图

图1-3 △M调制解码器框图
编码的基本思想是:假设一个模拟信号x(t) (为作图方便起见,令x(t) ≥ 0),可以用一时间间隔为△t,幅度差为±σ的阶梯波形x’(t)去逼近它,如图下图所示。只要△t足够小,即抽样频率fs=1/△t足够高,且σ足够小,则x’(t)可以相当近似于x(t)。在这里把σ称作量化阶,△t=Ts称为抽样间隔。 x’(T)逼近x(t)的物理过程是这样的:在ti时刻用x(ti)与x’(ti)比较,倘若x(ti)>x’(ti),就让x’(ti)上升一个量阶段,同时△M调制器输出二进制“1”;反之就让x’(ti)下降一个量阶段,同时△M调制器输出二进制“0”。根据这样的编码思路,结合图示的波形,就可以得到一个二进制代码序列0**********…。除了用阶梯波x’(t)去近似x(t)以外,也可以用锯齿波
x0(t)去近似x(t)。而锯齿波x0(t)也只有斜率为正(σ/△t)和斜率为负(-σ/△t)两种情况,因此也可以用“1”码表示正斜率和“0”码表示负斜率,以获得一个二进制代码序列。
图1-4 增量调制编码波形示意图
译码的基本思想是:一种是收到“1”码上升一个量化阶(跳变),收到“0”码下降一个量化阶(跳变),这样就可以把二进制代码经过译码变成x’(t)这样的阶梯波。另一种是收到“1”码后产生一个正斜变电压,在△t时间内上升一个量化阶,收到一个“0”码产生一个负的斜变电压,在△t时间内均匀下降一个量化阶。这样,二进制码经过译码后变为如x0(t)这样的锯齿波。考虑电路上实现的简易程度,一般都采用后一种方法。这种方法可用一个简单RC积分电路把二进制码变为x0(t)波形,如图1-5所示。图中假设二进制双极性代码为1010111时x0(t)与p(t)的波形。

图1-5 增量调制解码示意图
设计步骤
1、查阅相关资料,学习增量调制的基本原理,理解增量调制的编码和解码思想;
2、完成编码器和解码器的电路的设计,包括总体设计、选用芯片,外围电路的构建以及各电路参数的确定;
3、对设计出的电路在相关软件中进行仿真,查看波形,仿真通过后再