现代通信原理综合实验
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。
实验七 增量调制系统译码实验
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。
现代通信原理综合实验
在简单增量调制系统中，每收到一个“1”码，本地译码器就输出一个正斜变电压，若收到一个“0”码，本地译码器就输出一个负斜变电压，其斜率为：
E ∆1=0=∆f S , 因为
T S =T S RC f S
式中，E为积分网络RC上的电压，fs 为工作频率，Ts为工作周期，Δ为量化级，显然，对于
f s （2）超始编码电平AK
∆S (t )' ≤ 当编码器输入信号最大幅度等于或小于量化时的一半时，即满足关系式：
2
∆
输入信号的变化。我们把开始编码的输入信号的幅度称为起始编码电平Ak 。显然， A k =
2
（3）编码动态范围Dc
编码动态范围Dc就是输入信号临界过载电压Am 与Ak 之间的范围。一般用分贝值表示，则：
A f
D C =20lg(m dB ) D C =20lg(S dB )
A k πf m
（4）最大信号量化信噪比
a.定义：最大信号量化信噪比就是收端输出的最大信号功率P0与量化噪声功率N0之比，用以衡量编码器在编码过程中，由于信号的幅度，时间量化而造成的失真程度。
∆2
实验七 增量调制系统译码实验
b.计算公式：对于本实验系统中含有双积分网络的连续可变斜率增量调制系统，则：
其中fS 为取样频率，f为输入信号频率，fao为话路滤波截止频率，当采用fS =32Kb/s，f=8000Hz，fa=3400Hz时，可计算出： S (=28. 5dB ) Nq
S 2f S 3() max =0. 0006762Nq f ×f a 3
图7-4 增量调制译码电路电原理图
三. 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 △M 系统性能比较实验
现代通信原理综合实验
详细内容具体说明如下： 1.单音频信号实验
（1）在增量调制系统的编码电路发端 S201 输入一音频信号，频率为800Hz，幅度在2V左右，使发端的编码器正常工作，用示波器测量该增量调制系统译码器电路TP801～TP804各测量点波形。并作记录。注意相位关系。
（2）保持输入信号的频率不变，而改变输入信号的幅度，再测量TP801～TP804各点波形。并能识别正常编码，起始编码与过载编码时的波形。 2.测量系统的过载特性，并绘制系统的过载特性曲线
（1）在增量调制系统的发送端，即编码器电路中，输入一音频信号频率f为800Hz，用示波器测量译码器的输出波形，即测量点TP804。调节输入信号的幅度由小到大，记录下使译码器输出波形失真时的临界过载电压 Am0。 （2）改变输入信号的频率f，分别取f=400Hz、800Hz、1200Hz、1600Hz、2000Hz、2400Hz、2800Hz、3000Hz、3400Hz，列表记下相应的临界过载电平Am0。见表7-1。
（3）绘制过载特性曲线时，先要测量出输入信号某一频率的起始编码电平AK ，然后再测量出临界过载电平Am0，将临界过载电平Am0与起始编码电平AK 之比取分贝数来表示。 如取音频输入信号频率f=800Hz，时钟速率在64KHz，调节音频输入信号的电压幅度Am 从零逐渐增大，用示波器观察增量调制系统编码器输出信码P（t）波形，即测量点TP203点波形，记录下刚开始编码时的Am 值。然后再逐渐增大音频输入信号的幅度，记录下增量调制系统译码器测量点TP804处的输出波形，即刚开始失真时的临界过载电压Am0，将A
m0/AK 之比值取分贝数表示，即可绘制出过载特性曲线中的一个点，再作出过载特性曲线。见表7-2。 3.测量系统的编码动态范围
取输入音频信号的频率f = 800Hz，时钟速率32KHz、64KHz分别记录各时钟速率下信
号临界过载电压Am0值，和起始编码电压Ak ，然后计算并取分贝来表示。 DC (dB)= 20 lg Am0 - 20lgAk
取音频输入信号频率f=800Hz。见表7-3。
实验七 增量调制系统译码实验
注意：系统的转换开关的设置，发送端与接收端各开关的设置必须相一致，否则将出现测量错误。如果发送端的时钟速率取32KHz时，则K201的第2端与第3端的跳线器相连接，此时在接收端的时钟速率也应取32KHz，即K801的第2端与第3端相连接，这样收发端的工作时钟就相一致，编码速率与解码速率相一致，输出为正确波形。 4.测量系统的最大信号量化噪声
实际工作时，通常采用失真度仪来测量最大信号量化噪声比。因为失真度与信噪比互为倒数，所以当用失真度仪测出失真度为x值时，取其倒数1/x即为信噪比，即失真度= x，则S/Nq = 1/x或（S/Nq
）= 20lg（1/x）dB
关于失真度仪的工作原理，操作使用方法等见该仪表的说明书，这里略。见表7-4。
5.话音通信实验
（1）单音频信号进行实验系统通信实验，取音频信号频率为1KHz，从S201进入。
（3）外加广播信号或音乐信号从S201进入，进行实验系统通信实验，在接收端，译码
现代通信原理综合实验
电路的输出端插座 K001接入喇叭，即可放出广播信号或音乐信号进行收发通话， 接收端输出语音幅度可能被放大，也可能被减小，幅度可由通信话路终端接收滤波器电路中的电位器 W003进行调节。如图7-5所示。
四. 实验步骤
1.按下按键开关：K2、K3、K100、K200、K800
2.按一下“开始”与“∆M 译码”功能键，显示代码“7” 3.必须使∆M 编码实验工作正常
4.跳线开关设置：K1011–2、K2011–2、K8011–2、K8021–25.外加300Hz～3400Hz信号从S201进入
五. 测量点说明
1.TP801：增量调制译码电路的工作时钟输入波形，工作频率为64KHz 或32KHz 或
16KHz，它由开关K801的选择来决定： 1脚与2脚相连为64KHz 时钟信号， 2脚与3脚相连为32KHz 时钟信号， 4脚与5脚相连为16KHz 时钟信号，
5脚与6脚相连为来自PSK 再生时钟32KHz 的时钟信号波形同TP205， 即：TP801 = TP205
2.TP802：增量调制译码电路的数字信号输入波形，工作频率为64KHz 或32KHz 或 16KHz，它由开关K802的选择来决定。开关K802的作用：
1端与2端相连，增量调制编码电路的数字信号输出波形，即：TP802 = TP203 2端与3端相连，来自PSK 解调电路的解调数字基带信码
3.TP803：增量调制译码电路的本地译码电路模拟信号输出波形。
其输出波形与TP202相近似，即经过二次积分网络后输出的波形。
4.TP804：波形同TP803，但幅度可能被放大，也可能被减小，幅度可由通信话路终端 接收滤波器电路中的电位器 W003进行调节。
六. 实验报告要求
1.画出实验系统总方框图
2.画出实验内容1中各测量点的波形。
3.列表并画出过载特性曲线，根据实验内容要求在相应的表格中填入测试记录数据值。 4.总结话音通信实验时的实验体会,并写出在实验过程中遇到的各种问题。 5.在通话的质量方面，你认为该实验系统如何改进方能提高话音的质量？
现代通信原理综合实验
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。
实验七 增量调制系统译码实验
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。
现代通信原理综合实验
在简单增量调制系统中，每收到一个“1”码，本地译码器就输出一个正斜变电压，若收到一个“0”码，本地译码器就输出一个负斜变电压，其斜率为：
E ∆1=0=∆f S , 因为
T S =T S RC f S
式中，E为积分网络RC上的电压，fs 为工作频率，Ts为工作周期，Δ为量化级，显然，对于
f s （2）超始编码电平AK
∆S (t )' ≤ 当编码器输入信号最大幅度等于或小于量化时的一半时，即满足关系式：
2
∆
输入信号的变化。我们把开始编码的输入信号的幅度称为起始编码电平Ak 。显然， A k =
2
（3）编码动态范围Dc
编码动态范围Dc就是输入信号临界过载电压Am 与Ak 之间的范围。一般用分贝值表示，则：
A f
D C =20lg(m dB ) D C =20lg(S dB )
A k πf m
（4）最大信号量化信噪比
a.定义：最大信号量化信噪比就是收端输出的最大信号功率P0与量化噪声功率N0之比，用以衡量编码器在编码过程中，由于信号的幅度，时间量化而造成的失真程度。
∆2
实验七 增量调制系统译码实验
b.计算公式：对于本实验系统中含有双积分网络的连续可变斜率增量调制系统，则：
其中fS 为取样频率，f为输入信号频率，fao为话路滤波截止频率，当采用fS =32Kb/s，f=8000Hz，fa=3400Hz时，可计算出： S (=28. 5dB ) Nq
S 2f S 3() max =0. 0006762Nq f ×f a 3
图7-4 增量调制译码电路电原理图
三. 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 △M 系统性能比较实验
现代通信原理综合实验
详细内容具体说明如下： 1.单音频信号实验
（1）在增量调制系统的编码电路发端 S201 输入一音频信号，频率为800Hz，幅度在2V左右，使发端的编码器正常工作，用示波器测量该增量调制系统译码器电路TP801～TP804各测量点波形。并作记录。注意相位关系。
（2）保持输入信号的频率不变，而改变输入信号的幅度，再测量TP801～TP804各点波形。并能识别正常编码，起始编码与过载编码时的波形。 2.测量系统的过载特性，并绘制系统的过载特性曲线
（1）在增量调制系统的发送端，即编码器电路中，输入一音频信号频率f为800Hz，用示波器测量译码器的输出波形，即测量点TP804。调节输入信号的幅度由小到大，记录下使译码器输出波形失真时的临界过载电压 Am0。 （2）改变输入信号的频率f，分别取f=400Hz、800Hz、1200Hz、1600Hz、2000Hz、2400Hz、2800Hz、3000Hz、3400Hz，列表记下相应的临界过载电平Am0。见表7-1。
（3）绘制过载特性曲线时，先要测量出输入信号某一频率的起始编码电平AK ，然后再测量出临界过载电平Am0，将临界过载电平Am0与起始编码电平AK 之比取分贝数来表示。 如取音频输入信号频率f=800Hz，时钟速率在64KHz，调节音频输入信号的电压幅度Am 从零逐渐增大，用示波器观察增量调制系统编码器输出信码P（t）波形，即测量点TP203点波形，记录下刚开始编码时的Am 值。然后再逐渐增大音频输入信号的幅度，记录下增量调制系统译码器测量点TP804处的输出波形，即刚开始失真时的临界过载电压Am0，将A
m0/AK 之比值取分贝数表示，即可绘制出过载特性曲线中的一个点，再作出过载特性曲线。见表7-2。 3.测量系统的编码动态范围
取输入音频信号的频率f = 800Hz，时钟速率32KHz、64KHz分别记录各时钟速率下信
号临界过载电压Am0值，和起始编码电压Ak ，然后计算并取分贝来表示。 DC (dB)= 20 lg Am0 - 20lgAk
取音频输入信号频率f=800Hz。见表7-3。
实验七 增量调制系统译码实验
注意：系统的转换开关的设置，发送端与接收端各开关的设置必须相一致，否则将出现测量错误。如果发送端的时钟速率取32KHz时，则K201的第2端与第3端的跳线器相连接，此时在接收端的时钟速率也应取32KHz，即K801的第2端与第3端相连接，这样收发端的工作时钟就相一致，编码速率与解码速率相一致，输出为正确波形。 4.测量系统的最大信号量化噪声
实际工作时，通常采用失真度仪来测量最大信号量化噪声比。因为失真度与信噪比互为倒数，所以当用失真度仪测出失真度为x值时，取其倒数1/x即为信噪比，即失真度= x，则S/Nq = 1/x或（S/Nq
）= 20lg（1/x）dB
关于失真度仪的工作原理，操作使用方法等见该仪表的说明书，这里略。见表7-4。
5.话音通信实验
（1）单音频信号进行实验系统通信实验，取音频信号频率为1KHz，从S201进入。
（3）外加广播信号或音乐信号从S201进入，进行实验系统通信实验，在接收端，译码
现代通信原理综合实验
电路的输出端插座 K001接入喇叭，即可放出广播信号或音乐信号进行收发通话， 接收端输出语音幅度可能被放大，也可能被减小，幅度可由通信话路终端接收滤波器电路中的电位器 W003进行调节。如图7-5所示。
四. 实验步骤
1.按下按键开关：K2、K3、K100、K200、K800
2.按一下“开始”与“∆M 译码”功能键，显示代码“7” 3.必须使∆M 编码实验工作正常
4.跳线开关设置：K1011–2、K2011–2、K8011–2、K8021–25.外加300Hz～3400Hz信号从S201进入
五. 测量点说明
1.TP801：增量调制译码电路的工作时钟输入波形，工作频率为64KHz 或32KHz 或
16KHz，它由开关K801的选择来决定： 1脚与2脚相连为64KHz 时钟信号， 2脚与3脚相连为32KHz 时钟信号， 4脚与5脚相连为16KHz 时钟信号，
5脚与6脚相连为来自PSK 再生时钟32KHz 的时钟信号波形同TP205， 即：TP801 = TP205
2.TP802：增量调制译码电路的数字信号输入波形，工作频率为64KHz 或32KHz 或 16KHz，它由开关K802的选择来决定。开关K802的作用：
1端与2端相连，增量调制编码电路的数字信号输出波形，即：TP802 = TP203 2端与3端相连，来自PSK 解调电路的解调数字基带信码
3.TP803：增量调制译码电路的本地译码电路模拟信号输出波形。
其输出波形与TP202相近似，即经过二次积分网络后输出的波形。
4.TP804：波形同TP803，但幅度可能被放大，也可能被减小，幅度可由通信话路终端 接收滤波器电路中的电位器 W003进行调节。
六. 实验报告要求
1.画出实验系统总方框图
2.画出实验内容1中各测量点的波形。
3.列表并画出过载特性曲线，根据实验内容要求在相应的表格中填入测试记录数据值。 4.总结话音通信实验时的实验体会,并写出在实验过程中遇到的各种问题。 5.在通话的质量方面，你认为该实验系统如何改进方能提高话音的质量？