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增量调制系统知识要点：简单增量调制编码原理简单增量调制译码原理简单增量调制框图过载性动态范围增量调制的抗噪声性能总和增量调制数字音节压扩自适应增量调制数字音节压扩调制脉冲增量调制增量调制简称，它是继PCM之后出现的又一种模拟信号数字化方法。
最早是由法国工程师De Loraine于1946年提出来的，其目的在于简化模拟信号的数字化方法。
在以后的三十多年间有了很大发展，特别是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，不仅如此，近年来在高速超大规模集成电路中已被用作A/D转换器。
增量调制获得广泛应用的原因主要有以下几点：（1）在比特率较低时，增量调制的量化信噪比高于PCM的量化信噪比；（2）增量调制的抗误码性能好。
能工作于误码率为～的信道中，而PCM要求误比特率通常为～；（3）增量调制的编译码器比PCM简单。
增量调制最主要的特点就是它所产生的二进制代码表示模拟信号前后两个抽样值的差别(增加、还是减少)而不是代表抽样值本身的大小，因此把它称为增量调制。
在增量调制系统的发端调制后的二进制代码1和0只表示信号这一个抽样时刻相对于前一个抽样时刻是增加(用1码)还是减少(用0码)。
收端译码器每收到一个1码，译码器的输出相对于前一个时刻的值上升一个量化阶，而收到一个0码，译码器的输出相对于前一个时刻的值下降一个量化阶。
下面将较为详细地讨论增量调制原理和性能，并介绍几种改进型增量调制方式。
一、简单增量调制我们知道，一位二进制码只能代表两种状态，当然就不可能表示模拟信号的抽样值。
可是，用一位码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将能同样反映模拟信号的变化规律。
因此，采用一位二进制码去描述模拟信号是完全可能的。
1.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)，可以用一时间间隔为，幅度差为的阶梯波形去逼近它，如图6-16所示。
只要足够小，即抽样频率足够高，且足够小，则可以相当近似于x(t)。
实验四Δm及CVSD编译码实验实验四Δm及CVSD编译码实验⼀、实验⽬的1、掌握简单增量调制的⼯作原理。
2、理解量化噪声及过载量化噪声的定义，掌握其测试⽅法。
3、了解简单增量调制与CVSD⼯作原理不同之处及性能上的差别。
⼆、实验器材1、主控&信号源模块、21号、3号模块各⼀块2、双踪⽰波器⼀台3、连接线若⼲三、实验原理1、Δm编译码（1）实验原理框图信号源music/A-outCLK抗混叠滤波器LPFLPF-IN LPF-OUTΔm 编码编码输⼊门限判决时钟Δm译码时钟译码输⼊译码输出3# 信源编译码模块⽐较量化延时极性变换量阶编码输出延时本地译码⾳频输⼊图⼀Δm编译码框图（2）实验框图说明编码输⼊信号与本地译码的信号相⽐较，如果⼤于本地译码信号则输出正的量阶信号，如果⼩于本地译码则输出负的量阶。
然后，量阶会对本地译码的信号进⾏调整，也就是编码部分“+”运算。
编码输出是将正量阶变为1，负量阶变为0。
Δm译码的过程实际上就是编码的本地译码的过程。
2、CVSD编译码（1）实验原理框图信号源music/A-outCLK抗混叠滤波器LPFLPF-INLPF-OUTΔm 编码编码输⼊门限判决时钟Δm 译码时钟译码输⼊译码输出⽐较延时极性变换量阶调整编码输出延时本地译码量阶调整⼀致脉冲量阶3# 信源编译码模块⾳频输⼊图⼆ CVSD 编译码框图（2）实验框图说明与Δm 相⽐，CVSD 多了量阶调整的过程。
⽽量阶是根据⼀致脉冲进⾏调整的。
⼀致性脉冲是指⽐较结果连续三个相同就会给出⼀个脉冲信号，这个脉冲信号就是⼀致脉冲。
其他的编译码过程均与Δm ⼀样。
四、实验步骤项⽬⼀：△M 编码规则实验项⽬⼆：量化噪声观测项⽬三：不同量阶△M 编译码的性能项⽬四：△M 编译码语⾳传输系统项⽬五：CVSD 量阶观测项⽬六：CVSD ⼀致脉冲观测项⽬七;CVSD 量化噪声观测项⽬⼋：CVSD 码语⾳传输系统五、实验记录TP4(信源延时)和TH14(编码输出) TP4(信源延时)和TP3(本地译码)项⽬⼆CH1信源延时，CH2 本地译码项⽬三量阶3000，Vpp=3V项⽬三量阶6000，Vpp=3V 项⽬三量阶3000，Vpp=1V项⽬五量阶6000，Vpp=1V 项⽬五 Vout=1V项⽬五 Vout=2V 项⽬五 Vout=4V项⽬七 Vpp=1V 项⽬七 Vpp=3VCVSD量化噪声观测(2KHz)Vpp=3V的噪声CVSD量化噪声观测(2KHz)Vpp=1V的噪声六、思考题回答1.增量调制的速率可以是32kbps、16kbps相⽐PCM 64kbps产⽣的原因怎样？（请查找资料）今天VoIP采⽤什么样的信源编码？视频的MPEG2编码⼜是什么？答：PCM的速率是增量调制的整数倍，利⽤此特点，可进⾏信道的复⽤，扩⼤信息量的传输。
电子科技大学通信学院《增量调制原理实验指导书》增量调制原理实验班级7班学生李孟阳学号2012079070020教师增量调制原理实验指导书增量调制原理实验一、实验目的1、了解增量调制系统的组成及原理。
2、研究系统性能指标及各部分波形。
3、研究各部分参数对系统性能的影响。
4、研究理论与工程模型之间的关系。
二、实验原理简单增量调制、解调系统是继PCM之后的又一种模拟信号的数字化方法。
其目的在于简化模拟信号的数字化方法。
最大特点是实现容易，近年来在高速大规模集成电路中用作A/D转换器。
获得应用的主要原因是：1）在低比特率时信噪比高于PCM。
2）增量调制的抗误码性能好，能工作于误码比特率为10-2～10-3的信道而PCM则要求误码率为10-4～10-6。
3）增量调制编译码器比PCM简单。
实验系统主要由以下部分组成。
1、模拟信源可产生系统正弦波，方波，锯齿波等典型模拟信号波形。
2、二值量化器对模拟信号抽样后进行二值量化并作为双极性NRZ码输出。
3、脉冲发生器由于双极性二元量化量是一种±幅值输出的标准脉冲发生器，因此只须加一放大器，就可以构成增量脉冲发生器。
4、积分器本系统采用理想积分器，实际工程应用中用有源积分，或无源RC或LC积分器，均可在本系统的应用环境中很好的近似理想积分。
5、输出滤波器本系统提供参数可调滤波器，其类型，阶数及上下截止频率，均由实验人员自行设定。
本实验系统设定两种系统实验，简单增量调制及积分总和增量调制。
三、实验步骤1、开机进入Windows桌面。
2、双击桌面上的MATLAB快捷图标，进入命令窗。
3、键入：C102，进入仿真实验界面。
4、选择Increment Modulation实验类型，这时在具体实验项目栏中列出该实验所包含的具体各项实验。
5、选择Increment Modulation实验，再按下RUN一按钮，即进入该实验框图界面。
6、设置标准信号参数信号发生器波形：锯齿波、幅度1V、频率1HZ；抽样量化器：抽样率0.001秒：脉冲发生器：幅值10滤波器：类型LPF，截止频率5*2*PI，3阶。
湖南工程学院课程设计课程名称通信原理课题名称简单△M增量调制专业电子信息工程班级电信1102班学号 2姓名易元圆指导教师熊卓烈2013年12月23日目录第一章总体设计思路11.1 设计要求11.2 增量调制基本原理21.3 增量调制的设计原理和框图3第二章单元电路设计42.1 减法电路42.2 误差放大电路错误!未定义书签。
2.3 限幅电路52.4 判决电路62.5 单/双变换电路72.6积分电路72.7射极放大电路8第三章Systemview仿真与调试93.1 Systemview简介93.1 仿真步骤93.2 仿真结果10第四章总电路图124.1总电路图12第五章总结与体会13参考文献14第一章总体设计思路1.1 设计要求1.思路清晰，牢牢掌握增量调制原理，给出整体设计框图，画出整机原理图；2.了解语音信号的△M编码过程，给出具体设计思路，画出单元电路，并进行电路原理的分析；3.采用System View仿真软件对系统进行仿真，并调试出正确的仿真结果；1.2增量调制基本原理增量调制(DM)可以看成是一种最简单的DPCM。
当DPCM系统中量化器的量化电平数取为2时，且预测器仍简单地是一个延迟时间为抽样时间间隔T的延迟线时，此DPCM系统就成为增量调制系统。
其原理方框图如图1-1所示：（a）编码器（b）译码器图1-1 增量调制原理框图增量调制或称增量编码,是将连续变化的模拟信号变成二进制数码的一种调制方法,它是用一位二进制数码来表示信号在此时刻的值相对于前一个取样时刻的值是增大还是减小。
增大发“1”码,减小发“0”码。
在增量调制中，数码“1”和“0”只表示信号相对于前一时刻是增大还是减小,不代表信号的绝对值。
接收端译码每收到一个“1”码,译码器的输出相对于前一时刻的值上升一个量阶,每收到一个“0”码,相对于前一时刻的值下降一个量阶。
当收到连“1”码时,表示每隔一个取样时间,连续上升一个量阶,即表示信号的建续增长。
收到连“0”码时,表示每隔一个取样时间,连续下降一个量阶,即表示信号的连续下降。
这就是增量编码和译码的规则。
增量调制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；2.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。
1.3增量调制设计原理和框图增量调制就是一个对模拟信号编码和译码的过程。
在编码器中输入一个模拟信号X(t)，它与预测信号Xo(t)相减，得到一个预测误差，预测误差被周期T的抽样冲击序列σ（t）抽样。
若抽样值为负值，则判决输出电压+△V（用“1”代表）；若抽样值为正值，则判决输出电压-△V（用“0”代表）。
这样就得到二进制输出数字信号。
如图1-2所示：图1-2 增量调制波形图进行编码之后，进入译码过程。
在解调器中，积分器只要收到一个“1”码元就使其输出升高△V，每收到一个“0”码元就使其输出降低△V，这样就可以恢复出图1-2的阶梯形电压。
这个阶梯形电压通过低通滤波器平滑后，就得到十分接近编码器原输入的模拟信号。
这种方法即用一个简单RC积分电路把二进制码变为平滑的波形，针对图1-2，我们将对其变换调制，如图1-3所示:图1-3 增量调制译码原理图综上所述，我们了解了增量调制的基本原理与工作过程，我们可以设计出增量调制的总原理框图。
在编码器中输入一个模拟信号f (t)，它与预测信号f ′(t)相减，用减法电路得到一个预测误差，然后再经过一个放大器再经过一个零偏置电路得到一个双极性信号，双极性信号再通过一个限幅电路（相当于一个开关电路）把信号限制在0~3伏之间，信号再接入到一个比较器再加上CP 脉冲出来得到一个单极性信号，信号再经过一个单双变换把电压信号转换为双极性电流信号I 然后经过一个积分器和射随器得出一个反馈信号再接入到减法电路的一端。
增量调制总原理框图如图1-4所示：图1-4 增量调制设计原理框图反馈信号语音信号第二章单元电路设计2.1减法电路减法电路用来实现两个输入电压信号Vi1和Vi2相减的求差电路。
它的同相端和反相端输入0.3K-3.4K语音信号它与反馈信号，两个输入信号相减，得到一个预测误差。
输入信号Vi1和Vi2分别同相和反相放大，输出信号可以利用叠加原理得到，Vo=R4/R3(Vi2-Vi1),电路中R1=R2=R3=R4。
电路输出电阻很小，电路相当于理想运放电路模型。
减法电路电路图如下所示：图2-1减法电路电路图2.2 误差放大电路误差信号放大电路即一个射极偏置电路，对输入信号Vi进行放大并实现零偏置调整。
电路中电源分别接+12V和-12V，图2-2中通过一个共射极三极管与电阻形成一个直流通路，直流通路利用负反馈作用，达到自动稳定静态工作点的作用。
此电路通过调整一个滑动变阻器R19使得当Vi输入的值为0是，输出Vo的值也为0，这样就使得Vo的值跟随Vi的值变化而变化，让输出信号在0V上下变化，即实现了零偏置调整。
其电路图如下所示：图2-2误差放大电路图2.3 限幅电路限幅电路是由两个NPN型三极管及其他元器件组成的运放电路。
限幅电路按功能分为上限限幅电路、下限限幅电路和双向限幅电路三种。
在上限限幅电路中，当输入信号电压低于某一事先设计好的上限电压时，输出电压将随输入电压而增减；但当输入电压达到或超过上限电压时，输出电压将保持为一个固定值,不再随输入电压而变,这样，信号幅度即在输出端受到限制。
同样，下限限幅电路在输入电压低于某一下限电平时产生限幅作用。
双向限幅电路则在输入电压过高或过低的两个方向上均产生限幅作用。
三极管限幅电路是利用三极管进入截止区或饱和区后输出不再受输入的影响来实现限幅作用的。
这种电路形式上与放大电路相似，但工作点的选择应该有利于实现所需的限幅，而不是避免发生波形失真。
三极管限幅电路的优点是兼有放大作用。
两个三极管组成级联方式并各自工作在开关状态，通过设置各电阻的参数使得误差信号幅值限定在0~3V内变化，当输入为高电平时，三极管Q2导通，三极管Q3截止，使得输出的电压为0V；相反，当输入时低电平时第一个三极管Q2截止，第二个三极管Q3导通，分压使得输出V0的值为3V。
其电路图如下所示：图2-3限幅电路电路图2.4 判决电路定时判决电路采用D触发器来实现比较判决功能，由于通过限幅放大的输入信号的幅值在0—3V内变化，而由于D触发器由门电路组合而成即存在着较低的门限电压，利用这一特性实现对输入信号的判决。
时钟信号的频率为16K-32K。
每当来一个时钟信号，当CP脉冲为0时，触发器保持原状态，当CP为1时，接受端D出现两种情况，D等于1即是高电平时，相当于输入信号大于门限值即输出双极性的二进制编码，相反，当D等于0即为低电平时，输入小于门限值即输出单极性的二进制编码。
其电路图如下所示：图2-4 判决电路电路图2.5 单/双极性变换电路单/双极性变换即在两个三极管处于开关状态下完成二进制编码和电压变电流信号的转换。
三极管Q4和Q5工作在开关状态下轮流导通后，进过RC回路充放电，当Vi加高电平时，Q5管导通，Q4管截止。
此时Uo为高电平对积分器电容进行冲电；当Vi加入低电平时，Q5管截止，Q4管导通，Uo为低电平，积分器电容处于放电状态。
这种冲放电状态也就是所说的推挽功放。
在三极管处于开关状态对高低电平的选择性导通截止的状态下，完成了单双极性变换，电压信号变成电流信号、单极性变为双极性信号，完成简单增量调制的一个过程。
其电路图如下所示：图2-5 单/双极性变换电路图2.6积分电路积分电路电路原理很简单，都是基于电容的充放电原理，RC电路的积分条件：RC≥Tk。
具体是输入信号经过了一个电阻后经过反馈流到电容上，但此时认为电容电压的初始电量为零，故此时给电容充电。
由理想运算放大器的虚短、虚断性质得：V1=Ii=0，电容器初始电压Vc=0，则V1-Vo=1/c∫Iidt=1/c∫Vi/Rdt所以Vo=-1/（RC）∫Vidt。
上式表明，输出电压Uo为输入电压Ui对时间的积分，负号表示信号是从运放的反相输入端输入的。
当输入信号Ui为阶跃电压，在它的作用下，电容将以近似恒流方式进行充电，输出电压Uo与时间t成近似线性关系。
积分电路电路图如下所示：图2-6积分电路电路图2.7射极输出放大电路射极输出放大电路是一个输入信号与输出信号的公共端是三极管的集电极的共集电极放大电路。
其特点是输入信号与输出信号同相；无电压放大作用，电压增益小于1且接近于1，因此共集电极电路又有“电压跟随器”之称；电流增益高，输入回路中的电流iB<<输出回路中的电流iE和iC；输入电阻高，输出电阻低，既可以做多级放大电路的输入极，负载稳定，又可以做多级放大电路的输出级。
其电路图如下所示：图2-7 射极放大电路电路图第三章Systemview仿真与调试3.1 Systemview简介Systemview是一个用于现代工程与科学系统设计及仿真的动态系统分析平台。
从滤波器设计、信号处理、完整通信系统的设计与仿真，直到一般的系统数学模型建立等各个领域，Systemview在友好而且功能齐全的窗口环境下，为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具。
Systemview是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具，它使用功能模块(Token)描述程序。
利用Systemview，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种多速率系统，因此，它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。
用户在进行系统设计时，只需Systemview配置的图标库中调出有关图标并进行参数设置，完成图标间的连线，然后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统的仿真分析结果。
3.2 仿真步骤通过自己的学习，初步了解了Systemview的一些操作方法，我们也大概掌握了增量调制的实现原理，下面介绍仿真的步骤:1.理解增量调制原理，初步确定仿真所要求的元器件，在Systemview连好仿真图，并进行仿真；2.对初步仿真的结果进行核查，并找出比较合适的参数；3.找出比较合适的波形，并记录好各元器件的参数。
3.3仿真结果增量调制系统仿真图如下所示:图3-1系统仿真图高斯噪声经过低通产生300HZ-3400HZ模拟语音信号波形如图所示：图3-2 模拟语音信号波形图模拟语音信号经放大器误差放大以后，通过判决器进行判决输出简易△M增量调制脉冲波形图如图所示；图3-3 △M增量调制脉冲波形图增量调制输出信号经放大电路、减法器后再通过延时电路的输出延时波形如图所示：图3-4 延时波形图增量调制信号经过积分器、放大电路后的解调输出波形如图所示：图3-5 增量调制解调波形图第四章总电路图4.1总电路图第五章总结与体会期末的通信原理课程设计又将结束了，每一次的课程设计都会带来一次与众不同的体验，又一次经历了一个从迷茫到恍然大悟的激动过程。
