基于matlab的脈沖編碼仿真課程設(shè)計(jì)說明書-在線瀏覽
2025-08-05 15:43本頁面
【正文】 、解調(diào)信號必須一致。 進(jìn)度安排 17 周：查找資料，進(jìn)行系統(tǒng)軟件方案設(shè)計(jì)； 18 周：軟件的分模塊調(diào)試； 19 周：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)；設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)收，報(bào)告初稿的撰寫。課題中主要分為三部分對脈沖編碼調(diào)制（PCM）系統(tǒng)原理進(jìn)行仿真建模與仿真分析，它們分別為采樣、量化和編碼原理的仿真建模。通過對脈沖編碼調(diào)制（PCM）系統(tǒng)原理的這些仿真分析，在教學(xué)中將會有很大的應(yīng)用價(jià)值。其中，量化又分為均勻量化和非均勻量化；PCM 編碼技術(shù)又分為 A 律 13 折線編碼和 μ 律 15 折線編碼。本次項(xiàng)目的主要目的是：在通信原理教學(xué)上，作為一種更先進(jìn)的教學(xué)手段使學(xué)生在學(xué)習(xí)脈沖編碼調(diào)制（PCM）技術(shù)時(shí)更形象更直觀，這樣不但可以提高教師教學(xué)效率，也可以培養(yǎng)學(xué)生對學(xué)習(xí)通信原理的興趣。另外，實(shí)際的通信系統(tǒng)是一個(gè)功能結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)，對這個(gè)系統(tǒng)作出的任何改變（如改變了某個(gè)參數(shù)的 設(shè)置、改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等）都可能影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定。1低通濾波器 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù) 根據(jù)系統(tǒng)的工作原理，利用 MATLAB 軟件工具實(shí)現(xiàn)脈沖編碼調(diào)制 (PCM)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，觀察仿真波形，并繪制相關(guān)的圖形；通過編程設(shè)置對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，可以調(diào)節(jié)輸出信號的顯示效果。PCM 系統(tǒng)的原理方框圖如圖 1 所示。在它量化之前，通常用保持電路將其作短暫保存，以便電路有時(shí)間對其進(jìn)行量化。這樣，每個(gè)二進(jìn)制碼組就代表一個(gè)量化后的信號抽樣值。 模擬信號輸入 抽樣保持 量化器 編碼器 PCM 信號輸出 沖激脈沖 （a） 編碼器 PCM 信號輸入 譯碼器 模擬信號輸出 （b） 譯碼器 圖 111 PCM 原理方框圖要求：1．使用 Simulink 工具箱進(jìn)行仿真；2．并對模擬信號進(jìn)行量化處理，觀察均勻量化和非均勻量化的波形。PCM 的實(shí)現(xiàn)主要包括三個(gè)步驟完成：抽樣、量化、編碼。其功能是完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)連續(xù)消息數(shù)字化。然后由譯碼設(shè)備把代碼還原為量化的采樣值。根據(jù) CCITT 的建議，為改善小信號量化性能，采用壓擴(kuò)非均勻量化，有兩種建議方式，分別為 A 律和 μ 律方式，我國采用了 A 律方式，由于 A 律壓縮實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，常使用 13 折線法編碼,采用非均勻量化 PCM 編碼示意圖見下圖。譯碼采樣 量化 編碼 脈沖再現(xiàn)()ft ?++噪聲A/D 變換信道定時(shí) D/A 變換LPF39。Simulink 提供了專門用于顯示輸出信號的模塊，可以在仿真過程中隨時(shí)觀察仿真結(jié)果。其可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的模擬、數(shù)字及數(shù)模混合電路及各種速率系統(tǒng)。系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)通過模塊分層實(shí)現(xiàn)，模塊主要由 PCM 編碼模塊、PCM 譯碼模塊、及邏輯時(shí)鐘控制信號構(gòu)成。在 MATLAB 工作區(qū)中輸入“Simulink”并回車，或單擊 MATLAB 工具欄上的 按鈕，就進(jìn)入了 Simulink 模型庫。Simulink 模型庫提供了一種模塊的集成環(huán)境，通過它可以快速地開發(fā)各種仿真模型。4第三章 采樣 抽樣所謂抽樣，就是對模擬信號進(jìn)行周期性掃描，把時(shí)間上連續(xù)的信號變成時(shí)間上離散的信號。它的抽樣速率的下限是由抽樣定理確定的。如果一個(gè)連續(xù)信號 f(t)的頻譜中最高頻率不超過 fh，當(dāng)抽樣頻率 fS≥2fh 時(shí)，抽樣后的信號就包含原連續(xù)的全部信息。 采樣仿真 圖 321 采樣仿真 圖 322 采樣示波器參數(shù)設(shè)置通過示波器觀察欠采樣結(jié)果如圖所示，采樣周期為 1/8000。y(t)就是對 f(t)采樣后的信號或稱樣值信號，可以用下式表示：y(t)=f(t)6第四章 量 化 量化原理抽樣信號雖然是時(shí)間軸上離散的信號，但仍然是模擬信號，其樣值在一定的取值范圍內(nèi)，可有無限個(gè)值。這一過程稱為量化。實(shí)際中，往往采用非均勻量化。信號抽樣值小時(shí)，其量化間隔 也?。环粗?，量化間隔就大。由于均勻量化存在的主要缺點(diǎn)是：無論抽樣值大小如何，量化噪聲的均方根值都固定不變。通常，把滿足信噪比要求的輸入信號取值范圍定義為動態(tài)范圍，可見，均勻量化時(shí)的信號動態(tài)范圍將受到較大的限制。非均勻量化是根據(jù)信號的不同區(qū)間來確定量化間隔的。它與均勻量化相比，有兩個(gè)v?突出的優(yōu)點(diǎn)。因此量化噪聲對大、小信號的影響大致相同，即改善了小信號時(shí)的量化信噪比。通常使用的壓縮器中，大多采用對數(shù)式壓縮。美國采用 壓縮律，我國和歐洲各國均采用 A 壓縮律，??7因此，PCM 編碼方式采用的也是 A 壓縮律。如圖所示，為一個(gè)采樣量化編碼器模塊。采樣量化編碼器模塊及其參數(shù)設(shè)置對話框如下圖所示：圖 422 均勻量化參數(shù)圖 423 非均勻量化參數(shù) 圖 424 A 律量化參數(shù)8 425 量化仿真圖 根據(jù)以上參數(shù)得出仿真圖形如上圖所示，第一幅圖為均勻量化仿真圖，第二幅圖為輸入的正弦信號，第三幅圖為非均勻量化仿真圖，第一幅圖為 A 律量化仿真圖。當(dāng)信號的變化范圍和量化電平數(shù)確定后，量化間隔也被確定。正如 A 律壓縮，也就是壓縮器具有如下特性的壓縮律：9，0 x ≤1/A1lnAy??, 1/A≤ x ≤1式中 x 為歸一化的壓縮器輸入電壓，y 為歸一化的壓縮器輸出電壓，A 為壓擴(kuò)參數(shù)，表示壓縮程度。將采用 13 折線計(jì)算出的 y 與 x 的對應(yīng)關(guān)系列于表 中（注：表中只列出了第一象限 x 與 y 的值，第三象限的值與第一象限完全對稱） 。 下圖為單獨(dú)提出均勻量化和非均勻量化比較：
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