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【关键字】系统增量调制编码系统实验报告篇一：实验十增量调制编译码系统实验实验报告课程名称通信原理实验成绩指导教师栗海生实验十增量调制编译码系统实验院系信息工程学院班级08电信二班学号姓名日期XX年12月25日一、实验目的1.掌握增量调制编译码的基本原理，并理解实验电路的工作过程。
2.了解不同速率的编译码，以及低速率编译码时的输出波形。
二、实验所用仪器1．双踪示波器2．信号发生器3．通信原理实验箱三、实验电路工作原理增量调制编码实验并画出波形。
（2）用外加信号源输入音频信号，保持f = 800Hz不变，改变信号幅度再重复观测TP201～TP205各点波形。
（3）输入音频信号保持幅度不变，改变信号的频率再逐点观测TP201～TP205各点波形。
（4）用外加信号源输入音频信号，保持f = 800Hz不变，幅度也保持不变，而改变工作时钟频率，即由开关K201来选择时钟信号，即：1脚与2脚相连为64KHz；2脚与3脚相连为32KHz；5脚与6脚相连为16KHz；6脚与7脚相连为8KHz；再观测TP201～TP205各点波形，如图8－6与图8-7所示。
并分析尝试结果。
同时要注意时间相位关系。
五、实验步骤及注意事项1. 做增量调制编码时，跳线开关接通设置：K201：调制电路工作时钟开关。
1—2：64KHz方波时钟；2—3：32KHz方波时钟；5—6：16KHz方波时钟；6—7：8KHz方波时钟。
K801：解调电路工作时钟选择开关。
1—2：64KHz方波时钟；2—3：32KHz方波时钟；5—6：16KHz方波时钟；6—7：来自PSK的32KHz方波时钟。
J801：1—2：增量调制编码电路的数字信号输出波形；5—6：来自PSK解调电路的数字基带信码。
注意：解调工作时钟应与调制工作时钟一致。
因此，单独调制时可有四种工作时钟可选；解调时，只有三种工作时钟可选。
2．不加音频信号输入时，测量TP201-TP205各点波形，特别注意TP202、TP205两点波形。
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。
1 Matlab软件简介1.1基本功能MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。
在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。
可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。
1.2应用MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作：数值分析、数值和符号计算、工程与科学绘图、控制系统的设计与仿真、数字图像处理技术、数字信号处理技术、通讯系统设计与仿真、财务与金融工程等。
MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。
附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB 函数集）扩展了MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。
1.3发展历程20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。
7.7 增量调制(△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:7.7.1 增量调制的工作原理7.7.2 增量调制系统的量化噪声7.7.3 增量调制系统的抗噪声性能7.7.1 增量调制的工作原理增量调制的编码增量调制信号的译码增量调制编译码器增量调制的编码增量调制的基本思想是用一个阶梯波去逼近一个模拟信号，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:01010111111100011。
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。
增量调制编译码实验系统的设计与实现摘要: 随着集成电路和信息技术的不断发展，通信技术得到广泛的应用。
而通讯系统摘要中的模拟信号能否有效地转换为数字信号，让信号无失真的数字化传输，很大程度上依赖于增量调制有无很好的编译码过程。
增量调制编译码技术就是基本的通信调制解调方式之一。
数字通信中，增量调制是预测编码中最简单的一种。
它将信号瞬时值与前一个抽样时刻的量化值之差进行量化，而且只对这个差值的符号进行编码，而不对差值的大小编码。
它是继PCM 后出现的又一种模拟信号数字化的方法。
目的在于简化模拟信号的数字化方法。
主要在军事通信和卫星通信中广泛使用，有时也作为高速大规模集成电路中的A/D 转换器使用。
目前，随着集成电路的发展，DM 的优点已不再那么显著。
为了提高增量调制的质量，出现了一些改进方案，例如，增量总和调制、数字压扩式自适应增量调制等。
本文首先介绍了简单增量调制编译码系统的电路组成及工作原理。
然后介绍了在数字通信中广泛采用的数字压扩自适应增量调制方式中比较简单并且实用的一种——连续可变斜率增量调制方式(CVSD)。
其电路的核心部分是MC34115 大规模集成电路芯片。
最后根据原理知识设计出能实现增量调制编译码实验系统功能的硬件电路，得到了增量调制、解调波形。
该电路具有结构简单、成本低廉、工作可靠等优点，在生活中有很强的适应性.关键词：通信技术；增量调制；编译码；CVSD 关键词Design for Experiment System of Delta ModulationEncoding and DecodingAbstract:With integrated circuits and the continuous development of information technology, communication technologies are widely applied. The communication system can efficiently convert analog signals into digital signals, so that the digital signal transmission without distortion, largely depend on the availability of good delta modulation encoding and decoding process. In particular，the DM (Delta Modulation) technology is a basic one way of communication modem.In digital communications, delta modulation is the simplest predictive coding.It will signal the instantaneous value with a sampling time of the quantitative values to quantify the difference, and only the sign of this difference is encoded, and not the size of the difference coding. It is the second after another PCM an analog signal the digital method. Aimed at simplifying the digital method of analog signals. Mainly in military communications and satellite communications in widespread use, sometimes as large scale integrated circuits in high-speed A / D converter. Now, with the development of integrated circuits, DM advantages are less significant. In order to improve the quality of delta modulation, there have been some improvements program, for example, the total incremental modulation, digital compression and expansion-type adaptive delta modulation.This paper describes the circuit construction and principles of the simple delta modulation encoding and decoding system,and shows a simple and practical technology about Continuously Variable Slope Delta modulator(CVSD) of expansion-type adaptive delta modulation,which is widely used in digital communications.The kernel of the circuit is a large scale integrated chip named MC34115.According to the theory of principle,design a module which is as same as delta modulation encoding and decoding experiment system, finaly get the modulating and demodulation waveform. The circuit is simple in structure, low-cost and reliable work of the advantages, in life it has a strong adaptability. Keywords:communication technologies;Delta Modulation;encoding and decoding；CVSD.目录1.引言 (5)2.原理 (6)2.1抽样 (6)2.2 波形的量化 (7)2.3 语音编码波形 (11)2.3.1 脉冲编码调制（PCM） (11)2.4增量调制 (13)2.4.1 增量调制原理 (13)2.4.2 △M的性能 (14)2.4.3增量调制的实验原理 (15)3 关于 Protel99SE 的介绍 (15)3.1Protel99SE 的概述 (15)3.1.1 Protel99SE 的功能特点及运行设计环境 (16)3.1.2利用 Protel99SE 设计电路板步骤 (17)3.1.3电路原理图的设计过程 (17)3.2 关于 MC34115 的介绍 (17)3.3 编码电路工作原理 (19)3.3.1 电路组成 (19)3.3.2 设计电路编码基本工作原理 (21)3.4 译码电路工作原理 (23)3.4.1 电路组成取 (23)3.4.2 设计电路工作原理 (25)4 设计的结果 (28)4.1 各个测量点的说明 (28)4.2 实际测量波形 (28)引言在科学飞速发展的今天，世界已经进入了数字化、信息化的时代。
增量调制系统
一、实验目的
1. 掌握利用systemview进行仿真的方法；
2. 理解增量调制编译码的原理；
3. 理解自适应增量调制的原理。
二、实验仪器
电脑，systemview5.0软件
三、实验原理
增量调制简称ΔM或DM，它是继PCM后出现的有一种模拟信号数字传输的方法，可以看成是DPCM的一个重要特例。
其目的在于简化语音编码方法。
ΔM与PCM虽然都是用二进制代码去表示模拟信号的编码方式。
但是，在PCM中，代码表示样值本身的大小，所需码位数较多，从而导致编、译码设备复杂；而在ΔM中，它只用一位编码表示相邻样值的相对大小，从而反映出抽样时刻波形的变化趋势，与样值本身的大小无关。
1. 简单增量调制编译码的基本思想
为了说明这个概念，我们来看图1。
图中，m(t)代表时间连续变化的模拟信号，我们可以用一个时间间隔为Δt，相邻幅度差为+σ或-σ的阶梯波形m’(t)来逼近它。
只要Δt足够小，即抽样速率fs=1/Δt足够高，且σ足够小，则阶梯波m’(t)可近似代替m(t)。
其中，σ为量化台阶，Δt=Ts为抽样间隔。
阶梯波m’(t)有两个特点：第一，在每个Δt间隔内，m’(t)的幅值不
变；第二，相邻间隔的幅值差不是+σ（上升一个量化阶），就是-σ（下降一个量化阶）。
利用这两个特点，用“1”码和“0”码分别代表m’(t)上升或下降一个量化阶σ，则m’(t)就被一个二进制序列表征（见图8 -1横轴下面的序列）。
于是，该序列也相当表征了模拟信号m(t)，实现了模/数转换。
除了用阶梯波m’(t)近似m(t)外，还可用另一种形式——图中虚线所示的斜变波m1(t)来近似m(t)。
斜变波m1(t)也只有两种变化：按斜率σ/Δt 上升一个量阶和按斜率-σ/Δt下降一个量阶。
用“1”码表示正斜率，
用“0”码表示负斜率，同样可以获得二进制序列。
由于斜变波m1(t)在电路上更容易实现，实际中常采用它来近似m(t)。
图1 增量编码波形示意图
与编码相对应，译码也有两种形式。
一种是收到“1”码上升一个量阶（跳变），收到“0”码下降一个量阶（跳变），这样把二进制代码经过译码后变为m’(t)这样的阶梯波。
另一种是收到“1”码后产生一个正斜率电压，在Δt时间内上升一个量阶σ，收到“0”码后产生一个负斜率电压，在Δt时间内下降一个量阶σ，这样把二进制代码经过译码后变为如m1(t)这样的斜变波。
考虑到电路上实现的简易程度，一般都采用后一种方法。
2.预测编码的工作原理
预测编码方式，是目前应用比较广泛的声码器技术之一。
常见的DPCM、ADPCM、DM调制等都属于预测编码方式的声码器技术。
所谓预
测编码，就是根据过去的信号样值预测下一个样值，并仅把预测值与现实的样值之差（预测误差）加以量化、编码以后进行传输的方式，如图2所示。
在接收端，经过和发送端的预测完全相同的操作，可以得到量化的原信号，然后再通过低通滤波器便可恢复与原信号近似的波形。
在这种情况下，如果能进行适当的预测，便可期望预测误差的幅度变化范围比信号自身的振幅变化范围小。
因此，如果解调后的量化噪声相同，则传输预测误差的方式所需的量化比特数将比传输信号瞬时振幅值的一般PCM方式所需的量化比特数少；或者在比特数与PCM方式相同情况下，可获得更高的传输质量。
图2 预测编码原理图
3. 增量调制的过载特性
增量调制和PCM相似，在模拟信号的数字化过程中也会带来误差而形成量化噪声。
如图3 所示，误差表现为两种形式：一种称为过载量化误差，另一种称为一般量化误差。
当输入模拟信号m(t)斜率陡变时，本地译码器输出信号mʹ(t)跟不上信号m(t)的变化，如图3(b)所示。
这时，mʹ(t)与m(t)之间的误差明显增大，引起译码后信号的严重失真，这种现象叫过载现象，产生的失真称为过载失真，或称过载噪声。
这是在正常工作时必须而且可以避免的噪声。
图 3 量化噪声
(a) 一般量化误差； (b) 过载量化误差
设抽样间隔为Δt（抽样速率为），则一个量阶σ上的最大斜率K为
它被称为译码器的最大跟踪斜率。
显然，当译码器的最大跟踪斜率大于或等于模拟信号m(t)的最大变化斜率时，即
译码器输出mʹ(t)能够跟上输入信号m(t)的变化，不会发生过载现象，因而不会形成很大的失真。
当然，这时mʹ(t)与m(t)之间仍存在一定的误差，它局限在［-σ,σ］区间内变化，如图3(a)所示，这种误差称为一般量化误差。
四、实验步骤
图4所示为一简单增量调制的仿真实验原理图。
图4 简单增量调制的仿真原理图
1. 图中的话音信号源采用了一高斯噪声源经过3kHz低通滤波器
后的输出来模拟。
2. 图符0为一个比较器（作为判决器），图符1、3、5构成了一
个预测器，判决器输入信号A与预测器的预测值B进行比较，
当A≥B时判决器输出+1，否则输出-1。
3. 预测器预测值实际就是上一时刻的抽样值与差值（Δ）的叠
加，图符5改变增益就可以改变Δ大小，而图符3（加法器）
正是完成了上一时刻的抽样值与差值（Δ）的叠加。
4. 解调器部分直接使用积分器（图符6）和巴特沃斯低通滤波
器（图符13）组成，低通滤波器主要用来滤除输出信号中的
高频成分，使输出波形更加平滑。
五、实验报告要求
1．用systemview软件画出图4所示的简单增量调制系统的仿真图。
2．图符12、2、4分别输出显示输入波形、经过判决器抽样后的波形、输出波形。
记录其波形。
3．改变图4中简单增量调制的Δ值，观察输出信号的失真情况。
