增量调制(△M).doc

(△M)增量调制是脉冲编码调制的一种特殊形式,即1比特量化的差值脉码。在PCM系统中,将信号抽样值编为多位二进制码。为提高编码质量,要增加码长,导致设备复杂。而增量调制每次抽样只用一位二进制码表示,它表示了相邻样值的增减变化,这样,编码设备十分简单。本节将介绍: ,如图7-7-1所示。图7-7-1增量调制波形示意图首先,根据信号的幅度大小和和抽样频率确定阶梯信号的台阶。在抽样时刻,比较信号和前一时刻的阶梯波形取值,其中:1如果,则用上升一个台阶表示,此时编码器输出"1"码;2如果,则用下降一个台阶表示,此时编码器输出"0"码。下次编码按上述方法将与比较,使之上升或下降一个台阶电压去逼近模拟信号。如果抽样频率足够高,台阶电压足够小,则阶梯波形近似为m(t),而上升台阶和下降台阶的二进制代码分别用"1"和"0"表示。这个过程就是增量编码。如图7-7-1所示的模拟信号m(t)采用增量调制编码编出的二进制代码为:11。增量调制信号的译码1接收端收到"1"码,就使输出上升一个台阶电压;2接收端收到"0"码,就使输出下降一个台阶电压;这些上升和下降的电压的累积就可以近似地恢复出阶梯波形。增量调制信号的译码器可由一个积分器来实现,如图7-7-2(a)所示,当积分器的输入为"1"码时(即输入为脉冲电压),就以固定斜率上升一个(等于),当积分器的输入为"0"码时(即输入为脉冲电压),就以固定斜率下降一个。图7-7-2增量调制信号的译码图7-7-2(b)中表示了积分器的输入和输出波形。积分器的输出波形并不是阶梯波形,而是一个斜变波形。但因等于,所以在所有抽样时刻上斜变波形与阶梯波形的值相同。因而,斜变波形与原来的模拟信号也近似。由于积分器实现起来容易,且能满足译码要求,所以通常采用如图7-7-2所示的积分器,其的乘积应远大于一个二进码的脉冲宽度。积分器输出虽已接近原来模拟信号,但往往含有不必要的高次谐波分量,故需再经低通滤波器平滑,这样,就可得到十分接近模拟信号的输出信号。增量调制编译码器(动画)一个简单的增量调制编码器、译码器分别如图7-7-2(a)、(b)所示。图7-7-2增量调制信号的译码编码器由相减器、判决器、本地译码器和抽样脉冲产生器组成,本地译码器和接收端的译码器完全相同,也是一个积分电路;判决器在抽样脉冲到来时刻对输入信号的变化作出判决,并输出脉冲。具体如下:将模拟信号m(t)与本地译码器输出的斜变波形进行比较,相减的结果送入判决器进行判决,如果在给定的抽样时刻,比较信号和前一时刻的阶梯波形取值,其中:1如果,则判决器输出"1"码;2如果,则判决器输出"0"码。译码器由积分电路和低通滤波器组成。,△M信号是按台阶来量化的,所以译码器输出信号与原模拟信号相比存在一定的失真,即存在量化噪声,△M系统中的量化噪声有两种形式:过载量化噪声一般量化噪声增量调制系统的量化噪声从增量调制的工作原理可以看出,△M信号是按台阶来量化的,所以译码器输出信号与原模拟信号相比存在一定的失真,即存在量化噪声,△M系统中的量化噪声有两种形式:过载量化噪声由图7-7-3可知,当模拟信号斜率陡变时,由于台阶是固定的,而且每秒内台阶数是确定的(即采样频率一定时),因此阶梯波形就会跟不上模拟信号的变化而产生很大的失真,这样的失真称为过载失真,它产生过载噪声。这是在正常工作时必须而且可以避免的噪声。图7-7-3一般量化噪声和过载量化噪声(互动)(a)一般量化噪声(b)过载量化噪声过载量化噪声与哪些因素有关:首先观察影响斜变波形的上升(或下降)的最大斜率的因素。从图7-7-1中可看出斜变波形的最大变化斜率出现在连续为"1"码或连续为"0"码时,其波形最大斜率为:其中,为采样频率。信号的变化斜率为,当信号的变化斜率大于斜变波形的斜率时,即此时编码器产生过载失真。假设输入信号,则由上式可见,信号的最大变化率是当时,则信号的变化率最大为在输入信号为正弦情况下,不过载条件为由上式可以看出,当输入信号的幅度增大或频率过高时,容易引起过载失真。为了不发生过载失真,可以增大或。一般量化噪声(互动)由图7-7-3(a)可以看出,对于一般量化噪声,台阶大,则量化噪声大;台阶小,则量化噪声小,采用大的台阶虽然能减小过载噪声,但却增大了一般量化噪声,因此值应适当选取。小结:△M系统的抽样频率必须选得足够高,因为这样,既能减小过载噪声,又能降低一般量化噪声,从而使△M系统的量化噪声减小到给定的