8 大信号的均匀量化波形图 非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。
对于信号取值小的区间其量化间隔v也小反之量化间隔就大。
它与均匀量化相比有两个突出的优点。
首先当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度实际中常常是这样时非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比其次非均匀量化时量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。
实际中非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。
通常使用的压缩器中大多采用对数式压缩。
广泛采用的两种对数压缩律是压缩律和A压缩律。
美国采用压缩律我国和欧洲各国均采用A压缩律因此PCM编码方式采用的也是A压缩律。
非均匀量化在大小信号时的量化波形图如图10、图11所示 图10 小信号非均匀量化量化波形 7 图11 大信号非均匀量化量化波形 4.3.4 PCM系统编码 所谓编码就是把量化后的信号变换成代码其相反的过程称为译码。
当然这里的编码和译码与差错控制编码和译码是完全不同的前者是属于信源编码的范畴。
在现有的编码方法中若按编码的速度来分大致可分为两大类低速编码和高速编码。
通信中一般都采用第二类。
编码器的种类大体上可以归结为三类逐次比较型、折叠级联型、混合型。
在A/D转换器中将量化信号编码用8bit表示其中第一位为极性表示这样产生了64kbit/s的语音压缩编码。
4.3.5 PCM系统译码 在均匀量化的过程中将所编码的信号用D/A转换器译码出来出来的信号通过一个3阶的巴特沃斯低通滤波器因为采样脉冲不可能是理想冲激函数会引入孔径失真量化时也会带来量化噪声及信号再生时引入的定时抖动失真需要对再生信号进行幅度及相位的补偿同时滤除高频分量在这里使用与编码模块中相同的低通滤波器。
采用均匀量化后PCM系统还原出来的大小信号为图12、图13所示 图12 小信号均匀量化后还原波形 8 图13 大信号均匀量化后还原波形 采用非均匀量化将所编码的信号用D/A转换器译码出来在通过通过巴特沃斯低通滤波器前需要将信号采用13线A律瞬时扩张。
采用非均匀量化后PCM系统还原出来的大小信号为图14、图15所示 图14 小信号非均匀量化后还原波形 图15 大信号非均匀量化后还原波形 5 均匀量化与非均匀量化分析比较 5.1大信号情况下均匀量化与非均匀量化的比较 PCM系统在大信号时均匀量化与非均匀量化还原出来的信号同输入信号比较图16、图17即为比较图 9 图16大信号均匀量化后还原波形与输入信号比较 图17 大信号非均匀量化后还原波形与输入信号比较 根据图16 大信号均匀量化后还原波形与输入信号比较图以及图17大信号非均匀量化后还原波形与输入信号比较发现在大信号时采用均匀量化与非均匀量化所还原出来的信号与输入信号并无很大的区别只是稍稍有点延迟。
5.2小信号情况下均匀量化与非均匀量化的比较 PCM系统在小信号时均匀量化与非均匀量化还原出来的信号同输入信号比较图18、图19即为比较图 图18 小信号均匀量化后还原波形与输入信号比较 10 图19 小信号非均匀量化后还原波形与输入信号比较 由图可以明显看出在小信号时非均匀量化后还原波形与输入信号几乎无区别但是在均匀量化后还原波形与输入波形相差很大。
5.3分析均匀量化与非均匀量化带来的区别 由于在均匀量化中无论抽样值大小如何量化噪声的均方根值都固定不变。
因此当信号mt较小时则信号量化噪声功率比也就很小这样对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。
通常把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围可见均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。
非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。
对于信号取值小的区间其量化间隔v也小反之量化间隔就大。
当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度实际中常常是这样时非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比。
非均匀量化时量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。
因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同即改善了小信号时的量化信噪比。
6 元器件参数 系统所需元器件参数如表2所示 符号 名称 参数设置 0 Sinusoid 大信号Amp 1 v Freq 1e3 Hz Phase 0 deg Output 0 Sine t4 Output 1 Cosine 小信号Amp 500e-6 v Freq 1e3 Hz Phase 0 deg Output 0 Sine t4 Output 1 Cosine 11 1 Sinusoid 大信号Amp 1 v Freq 3e3 Hz Phase 0 deg Output 0 Sine t4 Output 1 Cosine 小信号Amp 500e-6 v Freq 3e3 Hz Phase 0 deg Output 0 Sine t4 Output 1 Cosine 2 Sinusoid 大信号Amp 1 v Freq 500 Hz Phase 0 deg Output 0 Sine t4 Output 1 Cosine 小信号Amp 500e-6 v Freq 500 Hz Phase 0 deg Output 0 Sine t4 Output 1 Cosine 3 Adder Inputs from 0 1 2Outputs to 4 4 10 22 Operator:Linear Sys Butterworth Lowpass IIR 3 Poles Fc 3.4e3 HzQuant Bits None Init Cndtn TransientDSP Mode Disabled 6 15 Logic: ADC Twos ComplementGate Delay 0 secThreshold 500e-3 v True Output 1 vFalse Output 0 vNo. Bits 8 Min Input -2.5 vMax Input 2.5 vRise Time 0 secAnalog t21 Output 0 Clock t1 Output 0 7 16 Logic: DAC Twos ComplementGate Delay 0 secThreshold 500e-3 No. Bits 8 Min Output -2.5 v Max Output 2.5 v D-0 t13 Output 0D-1 t13 Output 1D-2 t13 Output 2 D-3 t13 Output 3D-4 t13 Output 4 5 Comm: Compander A-LawMax Input ±2.5 9 Comm: DeCompand A-LawMax Input ±2.5 8 17 Logic: Mux-D-8 Gate Delay 0 secThreshold 500.e-3 v True Output 1 vFalse Output 0 12 11 18 Source: Pulse Train Amp 1 vFreq 10e3 Hz PulseW 20.e-6 secOffset 0 vPhase 0 deg 12 19 Source: Pulse Train Amp 1 vFreq 20e3 Hz PulseW 20.e-6 secOffset 0 vPhase 0 deg 14 21 Source: Pulse Train Amp 1 vFreq 10e3 Hz PulseW 20.e-6 secOffset 0 vPhase 0 deg 13 20 Source: Pulse Train Amp 1 vFreq 30e3 Hz PulseW 20.e-6 secOffset 0 vPhase 0 deg 23 24 25 26 27 graphic 表2 元器件参数 7 课程设计心得 在这次课程设计当中遇到了许许多多的困难在我以前的学习生涯当中一直都是老师先给我们讲解然后再布置作业让我们去练习所学的东西而这次确实真正意义上的自主学习老师直接给我们资料让我们自己边看边练习我觉得这样的学习极大的提升了我们自主学习的能力领会了学习的真谛在设计PCM系统在量化后如何取得其量化波形图时突然卡壳最后自己搜集资料仔细研究课本最后在模数转换器上加了个数据8路选择器使其实现并串转换功能最后得到了量化波形图在分析均匀量化与非均匀量化还原后的波形图时发现两个波形图与输入波形图都很接近突然想到在小信号时非均匀量化才会体现出它的优点但多小是小信号呢在测试了多组数据之后终于试验出来了。
通过这次试验在克服各种困难的过程中在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中特别有趣培养了我的设计思维增加了实际操作能力。
在让我体会到了设计电路的艰辛的同时更让我体会到成功的喜悦和快乐。
最后衷心感谢俞宗佐老师在这次实验中给予的帮助。
13 参考文献 1 曹丽娜 樊昌信 国防工业出版社 通信原理 第六版 2阎石主编. 数字电子技术基础. 高等教育出版社 14
上一篇:
高校校园社团信息管理系统【毕业论文,绝对精品】
下一篇:
法律专业开题报告范文