新通信原理实验指导书(4)

动态范围的测试连接见图2.6。

该项测量内容视配备的教学仪表来定。测量时，输入信号由小至大调节，测量不同电平时的 S/N值，记录测量数据。为确保器件安全，不要 求学生对输入信号的临界过载信号进行验证，取

输入信号的最大幅度为5Vp-p。 图2.6 PCM编译码系统动态范围测试连接图

② PCM编译码系统信噪比测量

跳线开关设置同上，测试连接见图2. 6。

测量时，选择一最佳编码电平（通常为-10dBr），在此电平下测试不同频率下的S/N值。频率选择在300Hz、500Hz、800Hz、1004Hz、2010Hz、3000Hz、3400Hz，直接从音频损伤测试仪上读取数据，记录测量数据。该项测量视配备的教学仪表来定。

③频率特性测量

跳线开关设置同上。用函数信号发生器产生一个频率为1004Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。用示波器（或电平表）测量输出信号端口TP506的电平。改变函数信号发生器输出频率，用点频法测量。测量频率范围：250Hz～4000Hz。

该项测试也可以直接通过音频损伤测试仪测试。

④ 信道自环增益测量

跳线开关设置同上。用函数信号发生器产生一个频率为1004Hz、电平为2Vp-p的正弦

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波测试信号送入信号测试端口J005和J006。用示波器（或电平表）输出信号端口（TP506）的电平。将收发电平的倍数（增益）换算为dB表示。

该项测试也可以直接通过音频损伤测试仪测试。

⑤ PCM编译码系统信道空闲噪声测量

跳线开关设置同上，测试连接见图2.6。

空闲噪声指标从音频损伤测试仪上直接读取。该项测量视配备的教学仪表来定。

2.扩展实验 增量调制(△M)编译码系统仿真实验

本实验采用分立器件，通过对单正弦信号进行简单增量调制，使学生进一步加深对模拟信号的数字化传输中的增量调制(ΔM)基本工作原理的理解。通过实验电路的建立与仿真，掌握简单ΔM编译码电路的基本组成及外部电路设计原则和一般测试方法。了解语音信号的△M编/译码过程;

2.1实验原理与实验电路 2.1.1实验原理

增量调制实际上是一种特殊的脉码调制，它是在PCM方式的基础上发展起来的另一种模

拟信号数字传输的方法。 ΔM可以看成PCM的一个特例，增量调制简称ΔM(或DM)，最早是由法国工程师De Loraine于1946年提出来的。在以后的50多年里有很大发展。在军事和工业部门的专用通信网和卫星通信中得到广泛应用，近年来在高速超大规模集成电路中用作A/D转换器。

增量调制比起脉冲编码调制方式具有一些突出的优点，例如在低比特率时，ΔM的量化信噪比高于PCM; ΔM的抗误码性能好且编译码设备简单等。

在PCM中，将模拟信号的抽样量化值进行二进制(也可采用多进制)编码。为了减小量化噪声，需较长的码(通常对话音信号采用8位码)，因此编码设备较复杂。而ΔM只用一位二进制码就可实现模数转换，这比PCM简单得多。

显然，一位二进制码只能代表两种状态，当然不可能直接去表示模拟信号的抽样值，但是它却可以表示相邻抽样值的相对大小，而相邻抽样值的相对变化同样反映出模拟信号的变化规律，因此采用一位2进制码去描述模拟信号是完全可能的。

编码的基本思想：

假设一个模拟信号x(t) (为作图方便起见，令x(t)≥0)，我们可以用一时间间隔为Δt,，幅度差为±σ的阶梯波形x(t)去逼近它，如图2.7所示。

只要Δt足够小，即抽样频率fs=l/Δt足够高，且σ足够小，则

,x,(t)可以相当近似于x(t)。我们把

σ称作量阶，Δt=T称为抽样间隔。 图2.7 用阶梯或锯齿波逼近模拟信号 x(t)逼近x(t)的物理过程是这样的:在t1时刻用x(t1)与x(t1) (t1表示t1时刻前某瞬间)比较，倘若x(t1) > x(t1)，让x(t)上升一个量价σ,同时ΔM调制器输出二进制“1”

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码;在t2时刻，用x(t2)与x,(t2)比较，若x(t2) < x,(t2)，让x,(t)下降一个量价σ,同时ΔM调制器输出二进制码元“0”;同理在t3时刻，x,(t)上升σ,ΔM调制器输出“1”码;??。这样图2.7的x(t)就可得到二进制代码序列为010101111110?。总结以上过程，我们把上升一个量价σ用1码表示，下降一个量价σ用0码表示。除了用阶梯波x,(t)去近似x(t)以外，也可以用锯齿波xo(t)去近似x(t)，当x(ti) (i=1,2,3,??)大于xo(t)时，xo(t)按斜率σ/Δt在下一个抽样时刻上升σ,ΔM调制器输出1码，当xo(t)小于xo(ti)时，xo(t)按斜率-σ/Δt在下一抽样时刻下降σ,ΔM调制器输出0码，可以看出用1码表示正斜率，用0码表示负斜率，以获得二进制码序列。

译码的基本思想

与编码相对应，译码也有两种情况，一种是收到1码上升一个量价σ(跳变)，收到0码下降一个量价σ(跳变)，这样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Δt时间内上升一个量价σ,收到一个0码产生一个负的斜变电压，在Δt时间内均匀下降一个量价σ。这样，二进制码经过译码后变为如xo(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xo(t)波形，如图2.8所示。 图2.8 简单ΔM译码原理图

2．1．2 简单增量调制与解调系统电路组成

从简单ΔM调制解调的基本思想出发，我们可组成简单ΔM调制与解调系统电路组成方框图，如图2.9所示。

图2.9 ΔM调制与解调系统组成框图

ΔM调制器（发端）由比较器、定时判决器、本地译码器(发端译码器)三部分组成。比较器是用来比较x(t)与xo(t)大小的，定时判决器按x(t)一xo(t) > 0输出1,x(t)一xo(t) < 0 输出0的原则进行判决，由本地译码器产生xo(t)。

ΔM解码器（收端）由译码器（码型变换和积分器）和低痛滤波器组成，核心电路应该是积分器。

2．1．3 简单增量调制与解调系统各单元电路组成与说明 ① 比较器

比较器由相加器和限幅器构成，其电路原理图如图2.10所示。

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相加器由Q1和Q2组成，音频信号f(t)和本地译码器送来的比较信号?fo(t)，各通过一个1KΩ电阻加到BG1共基放大器的射极进行电流相加。由于?fo(t)和f(t)反相，所以是 两信号相减或者说是比较。用共基接法做成比较器是一个比较理想的电路，因为电流比较器的动态范围大，其基极放大熟人阻抗低，可以减少?fo(t)与f(t)彼此之间的干扰，而且共基电路的频率特性好。BG2采用共集射随电路，起隔离作用。

图2.10 比较器电路原理图

限幅放大器由Q3与Q4组成，当e(t)> 0时，Q4的输出为+3V，当e(t)< 0时，Q4的输出为+3V。整个比较器的放大量要根据本地译码器输出的量化台阶?的大小决定，放大倍数K应满足： K?② 本地译码器

2?3(V)?(V) 本地译码器由极性变换电路、积分器和射随器组成，其电路如图2.11所示。

图2.11 本地译码器电路图

极性变换电路由Q5、Q6和Q7所组成，功能是将抽样判决电路输出的单极性枚序列P(t)变换成双极性码。当P(t)由低电平0.3V（0码）跳变为高电平3.6V(1码)时，通过电容的耦合作用，使得Q5截止，Q6饱和导通，A点的电位近似为-12V。当P(t)由高电平跳变为低

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