ppm脉冲位置调制
深空光通信系统引入了脉冲位置调制(Pulse Position Modulation, PPM)。
Pierce J. R最早提出脉冲位置调制(Pulse Position Modulation，PPM)⑴，并且在空间光通信得到应用，它的原理是使通过编码产生PPM脉冲信号，对激光器发射的激光脉冲进行调制，脉冲在一个周期上位置与调制信号的釆样值存在一定的关系，是一种正交的调制方式。PPM调制采用的载波是断续的周期性光脉冲，由信源的二进制信息通
过编码来控制脉冲的位置。脉冲的幅度和宽度均保持不变，信道传输特性非常好。与00K相比，PPM调制的功率利用率和频带利用率更高，在激光脉冲重复频率给定的
情况下，为提高数据传输率，PPM调制是非常有效的方法，用很小的光平均功率所
达到数据传输率非常之高，理论上可达lOOOM^A，这样对激光器发射功率的要求大大降低了，给激光器的选择以及系统整体的设计带来了很大的方便，同时PPM调制的能量传输效率非常高，传输信道的抗干扰能力也显著提高，而且编码电路简单易实现，因此PPM调制是一种目前最适合深空光通信的调制方式。
PWM (脉冲宽度调制)原理与实现
PWM (脉冲宽度调制)原理与实现 1、PWM原理 2、调制器设计思想 3、具体实现设计 一、PWM（脉冲宽度调制Pulse Width Modulation）原理： 脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比与信号的瞬时采样值成比例。图1所示为脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图。该系统有一个比较器和一个周期为Ts的锯齿波发生器组成。语音信号如果大于锯齿波信号，比较器输出正常数A，否则输出0。因此，从图1中可以看出，比较器输出一列下降沿调制的脉冲宽度调制波。 通过图1b的分析可以看出，生成的矩形脉冲的宽度取决于脉冲下降沿时刻t k时的语音信号幅度值。因而，采样值之间的时间间隔是非均匀的。在系统的输入端插入一个采样保持电路可以得到均匀的采样信号，但是对于实际中tk-kTs< 其中，。无需作频谱分析，由式（2）可以看出脉冲宽度信号由语 音信号x(t)加上一个直流成分以及相位调制波构成。当时，相位调制部分引起的信号交迭可以忽略，因此，脉冲宽度调制波可以直接通过低通滤波器进行解调。 二、数字脉冲宽度调制器的实现： 实现数字脉冲宽度调制器的基本思想参看图2。 图中，在时钟脉冲的作用下，循环计数器的5位输出逐次增大。5位数字调制信号用一个寄存器来控制，不断于循环计数器的输出进行比较，当调制信号大于循环计数器的输出时，比较器输出高电平，否则输出低电平。循环计数器循环一个周期后，向寄存器发出一个使能信号EN，寄存器送入下一组数据。在每一个计数器计数周期，由于输入的调制信号的大小不同，比较器输出端输出的高电平个数不一样，因而产生出占空比不同的脉冲宽度调制波。 图3 为了使矩形脉冲的中心近似在t=kTs处，计数器所产生的数字码不是由小到大或由大 课程设计(论文)任务书 信息工程学院通信工程专业14-2 班 一、课程设计(论文)题目脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 二、课程设计(论文)工作自2017年1 月3日起至2017年1月 13日止。 三、课程设计(论文) 地点: 图书馆、寝室、通信实验室（4-410）。 四、课程设计(论文)内容要求： 1．本课程设计的目的 （1）使学生掌握通信系统各功能模块的基本工作原理； （2）培养学生采用Matlab与Simulink相结合对各种编码与解码进行仿真的方法； （3）培养学生对PCM的理解能力； （4）能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力即创新能力； （5）提高学生的科技论文写作能力。 2．课程设计的任务及要求 1）基本要求： （1）学习Matlab与Simulink仿真软件的使用； （2）对PCM，DPCM，ΔM编码与解码各功能模块的工作原理进行分析； （3）提出各种编码与解码电路的设计方案，选用合适的模块； （4）对所设计系统进行仿真； （5）并对仿真结果进行分析。 a. 采样定理的原理仿真 b. PCM编码与解码 c. DPCM编码与解码；增量调制（至少选做一种） 2）创新要求： 3）课程设计论文编写要求 （1）要按照书稿的规格打印誊写毕业论文 （2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等 （3）毕业论文装订按学校的统一要求完成 4）答辩标准： （1）完成原理分析（20分） （2）系统方案选择（30分） （3）仿真结果分析（30分） （4）论文写作（20分） 5）参考文献： （1）王俊峰.《通信原理MATLAB仿真教程》人民邮电出版社第1版 .2010.11.1 （2）赵静.《基于MATLAB的通信系统仿真》北京航空航天大学出版社 脉冲宽度调制 目录[隐藏] 一、脉冲宽度调制基本原理 二、脉冲宽度调制具体过程 三、脉冲宽度调制的优点 四、脉冲宽度调制控制方法 五、脉冲宽度调制相关应用领域 六、脉冲宽度调制技术的具体应用 一、脉冲宽度调制基本原理 二、脉冲宽度调制具体过程 三、脉冲宽度调制的优点 四、脉冲宽度调制控制方法 五、脉冲宽度调制相关应用领域 六、脉冲宽度调制技术的具体应用 脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。 脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。 PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最 广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点.由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技 术发展的主要方向之一。 [编辑本段] 一、脉冲宽度调制基本原理 随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法，它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。 模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率都没有限制。9V电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间发生变化，并可 脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON），要么完全无（OFF）。电压或电流源是以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。 PWM之所以要配置这么多的寄存器是（表中只有少部分不用配置），应因为基本上是定时器不仅有PWM输出还有间隔定时器、方波输出、外部事件计数器、分频器、输入脉冲间隔测量、输入信号的高/低电平宽度的测量、延迟计数器、单触发脉冲输出功能。 首先配置PER0中的TAU0EN为1，允许输入时钟的供应。再用TPS0来分频得到CK01、CK00这两个时钟（在选择的通道0和通道1是的时钟时可以选择一个时钟作为两个时钟，当然也可以一个通道一个时钟）。 接下来是控制定时器单元启停的TE0、TS0、TT0，其中TE0 也就是说在这里我们不用配置。 TS0和TSH0寄存器是触发寄存器，用于初始化定时器/计数器寄存器0n (TCR0n)并开始各通道的计数操作。(启用) TT0和TTH0寄存器为用于停止各通道的计数操作的触发寄存器。（停用） 接下来是控制输出寄存器TOE0、TO0、TOL0、TOM0，其中TOE0寄存器用于允许或禁止各通道的定时器输出。TO0寄存器是各通道的定时器输出的缓冲器寄存器。TOL0寄存器是用于控制各通道定时器输出电平的寄存器。TOM0寄存器用于控制各通道的定时器输出模式。（这里我们选择TOM0的TOM01为1：从属通道输出模式） 课程设计任务书 题目: 脉冲编码调制（PCM）的实现 初始条件： 1、MATLAB软件； 2、脉冲编码调制相关知识。 要求完成的主要任务: 1、任务 实现脉冲编码调制（PCM）技术的三个过程：采样、量化与编码。 2、要求 用仿真软件对其进行验证，使其满足以下要求： （1）模拟信号的最高频率限制在4KHZ以内； （2）分别实现64级电平的均匀量化和A压缩率的非均匀量化； （3）按照13折线A律特性编成8位码。 时间安排： 第1，2天：分析题目，方案设计； 第3，4，5天：软件设计； 第6，7天：系统仿真； 第8天：答辩，完成设计说明书。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要....................................................................... I Abstract................................................................... II 1 绪论 (1) 2 MATLAB简介 (2) 2.1 MATLAB软件简介 (2) 2.2 MATLAB程序设计方法 (2) 3 PCM脉冲编码原理 (4) 3.1 模拟信号的抽样及频谱分析 (4) 3.1.1 信号的采样 (4) 3.1.2 抽样定理 (4) 3.1.3 采样信号的频谱分析 (5) 3.2 量化 (5) 3.2.1 量化的定义 (5) 3.2.2 量化的分类 (6) 3.2.3 MATLAB的A律13折线量化 (12) 3.3 PCM编码 (13) 3.3.1 编码的定义 (13) 3.3.2 码型的选择 (13) 3.3.3 PCM脉冲编码的原理 (13) 4 PCM的MATLAB实现 (15) 4.1 PCM抽样的MATLAB实现 (15) 4.2 PCM量化的MATLAB实现 (18) 4.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现 (18) 4.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 (20) 4.3 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 (22) 5 结果分析及总结 (25) 参考文献 (26) 脉冲编码调制（PCM）系统 摘要： 脉冲编码调制（PulseCodeModulation），简称PCM。是数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生。PCM的优点就是音质好，缺点就是体积大。PCM可以提供用户从2M到155M速率的数字数据专线业务，也可以提供话音、图象传送、远程教学等其他业务。 关键字： 脉冲编码调制、取样、量化、编码、解码 Abstract: Pulse Code Modulation (PulseCodeModulation), referred to as PCM. Digital signal is a continuous change in analog signal sampling, quantization and coding production. PCM sound quality is good advantages and disadvantages are bulky. PCM can provide users from 2M to 155M line speed of digital data services, can also provide voice, video transmission, remote learning, and other businesses. Keywords: Pulse code modulation, modulation, demodulation 目录 一、工作原理 (4) 1.1 取样 (5) 1.2 量化 (5) 1.3 编码 (7) 1.4 再生 (10) 1.5 解码 (10) 二、芯片选择 (11) 2.1 TP3067管脚定义 (13) 三、电路设计 (14) 四、心得体会 (16) 1、 PWM原理 2、调制器设计思想 3、具体实现设计 一、 PWM（脉冲宽度调制Pulse Width Modulation）原理： 脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比与信号的瞬时采样值成比例。图1所示为脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图。该系统有一个比较器和一个周期为Ts的锯齿波发生器组成。语音信号如果大于锯齿波信号，比较器输出正常数A，否则输出0。因此，从图1中可以看出，比较器输出一列下降沿调制的脉冲宽度调制波。 通过图1b的分析可以看出，生成的矩形脉冲的宽度取决于脉冲下降沿时刻t k时的语音信号幅度值。因而，采样值之间的时间间隔是非均匀的。在系统的输入端插入一个采样保持电路可以得到均匀的采样信号，但是对于实际中tk-kTs< 其中，。无需作频谱分析，由式（2）可以看出脉冲宽度信号由语 音信号x(t)加上一个直流成分以及相位调制波构成。当时，相位调制部分引起的信号交迭可以忽略，因此，脉冲宽度调制波可以直接通过低通滤波器进行解调。 二、数字脉冲宽度调制器的实现： 实现数字脉冲宽度调制器的基本思想参看图2。 图中，在时钟脉冲的作用下，循环计数器的5位输出逐次增大。5位数字调制信号用一个寄存器来控制，不断于循环计数器的输出进行比较，当调制信号大于循环计数器的输出时，比较器输出高电平，否则输出低电平。循环计数器循环一个周期后，向寄存器发出一个使能信号EN，寄存器送入下一组数据。在每一个计数器计数周期，由于输入的调制信号的大小不同，比较器输出端输出的高电平个数不一样，因而产生出占空比不同的脉冲宽度调制波。 图3 为了使矩形脉冲的中心近似在t=kTs处，计数器所产生的数字码不是由小到大或由大 脉冲编码调制C M系统 设计与仿真 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】 脉冲编码调制(P C M)系统设计与仿真摘要 : SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。通过仿真展示了PCM编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。 关键词: PCM 编译码 1、引言 随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。 SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。本文主要阐述了如何利用SystemView实现脉冲编码调制（PCM）。系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。 2、系统介绍 PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采 脉冲编码调制(PCM)实验 一、实验目的 1.了解语音信号编译码的工作原理； 2. 验证PCM 编码原理； 3. 初步了解PCM 专用大规模集成电路的工作原理和应用； 4. 了解语音信号数字化技术的主要指标及测试方法。 二、实验仪器 双踪同步示波器1台；直流稳压电源l 台；低频信号发生器l 台；失真 度测试仪l 台；PCM 实验箱l 台。 三、实验原理 PCM数字终端机的结构示意图如下： PCM 原理图如下： PCM 编译码原理为： 1.PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。 2.抽样:把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽样信号； 3.量化:把离散时间连续幅度的抽样信号转换成离散时间离散幅度的数字 信号； 4.编码:将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。 5.国际标准化的PCM 码组(电话语音)是八位码组代表一个抽样值。 https://www.360docs.net/doc/a217949723.html,ITT G.712 详细规定了它的S/N指标，还规定比特率为64Kb/s. 使用 A 律或u 律编码律。 内为均匀分层量化，即等问隔16 个分层。 系统性能测试有三项指标，即动态范围、信噪比特性和频率特性。在满足一定信噪比(SIN)条件下，编译码系统所对应的音频信号的幅度范围定义为动态范围。 PCM 编译码系统动态范围样板值图： 动态范围测试框图： （一）时钟部分： 1.主振频率为4096KHz；用示波器在测试点(1)观察主振波形，用 示波器测量其频率。同样在(2) 、(3)和(4)观察并测量其它时钟信 号，并记录各点波形的频率和幅度。 （二）PCM编译码器： 1.音频信号(f=1KHz,Vpp=2V) 从(5)、(5’)输入；在(6)观察到PCM 编 码输出的码流； 2.连接(6)-(7)，在测试点(8)可观察到经译码和接收低通滤波器恢复 出的输出音频信号，记录测试此点的波形参数。 （三）系统性能测试： 1.动态范围：取输入信号的最大幅度为5Vpp，信号由小至大调节， 测出此时的S/N值，记录于表。 2. 信噪比特性：在上一项测试中选择出最佳编码电平(S/N最高)， 在此电平下测试不同频率下的信噪比值。频率选择在500Hz、 1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz；记录对应的信噪比。 3.频率特性：选一合适的输入电平(Vin=2Vpp) ，改变输入信号的 频率，在(8)处逐频率点测出译码输出信号的电压值，频率特性 测试数据记录于表。 什么是ppm、ppb、ppt是什么单位？ 什么是ppm、ppb、ppt是什么单位？ 转fengye.aixiailian的博客 表达溶液浓度时，1ppm即为1ug/mL；表达固体中成分含量时，1ppm即为1ug/g 或1g/t。1ppb为1ppm的千分之一。 ppm part per million 百万分之…… ppb part per billion 10亿分之…… ppt part per trillion 万亿分之…… part per thousand 千分之…… PPm PPb PPt单独拿出来，不能说是单位，就象％一样，不是单位。 使用的时候可以，可以定义为v/v n/n m/m g/l g/m3 等等。 PPm 是10的－6次方 PPb是10的－9次方 PPt是10的－12次方 ppm ——part per million，即百万分之一，是一个无量纲量，如果相知道ppm 是何种含义，还需了解是体积比还是质量比或重量比。1ug/ml 是质量/体积比，如果溶液的密度是1 g/ml，则1ug/ml 相当于1ppm；如果溶液密度不是1 g/ml，则需要进行换算。对于气体而言，会更复杂一些，因为气体混合时，在多数压力温度下，各组份的变化不是理想的。 浓度及浓度单位换算 1ppm=1000ppb 1ppb=1000ppt ppm即：mg/L（毫克/升） ppb即：ug/L（微克/升） ppt即：ng/L（纳克/升） （一）、溶液的浓度 溶液浓度可分为质量浓度（如质量百分浓度）和体积浓度（如摩尔浓度、当量浓度）和体积浓度三类。 1、质量百分浓度 溶液的浓度用溶质的质量占全部溶液质量的百分率表示的叫质量百分浓度，用符号%表示。例 如，25%的葡萄糖注射液就是指100可注射液中含葡萄糖25克。 质量百分浓度（%）=溶质质量/溶液质量100% 2、体积浓度 （1）、摩尔浓度 溶液的浓度用1升溶液中所含溶质的摩尔数来表示的叫摩尔浓度，用符号mol 表示，例如1升浓硫酸中含18.4 摩尔的硫酸，则浓度为18.4mol。 摩尔浓度（mol）=溶质摩尔数/溶液体积（升） （2）、当量浓度(N) 溶液的浓度用1升溶液中所含溶质的克当量数来表示的叫当量浓度，用符号N 表示。 例如，1升浓盐酸中含12.0克当量的盐酸(HCl)，则浓度为12.0N。 当量浓度=溶质的克当量数/溶液体积（升） 3、质量-体积浓度 用单位体积（1立方米或1升）溶液中所含的溶质质量数来表示的浓度叫质量-体积浓度，以符号g/m3或mg/L表示。例如，1升含铬废水中含六价铬质量为2毫克，则六价铬的浓度为2毫克/升（mg/L） 质量-体积浓度=溶质的质量数（克或毫克）/溶液的体积（立方米或升） 、PWM原理 2、调制器设计思想 3、具体实现设计 一、PWM（脉冲宽度调制Pulse Width Modulation）原理： 脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比与信号的瞬时采样值成比例。图1所示为脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图。该系统有一个比较器和一个周期为Ts的锯齿波发生器组成。语音信号如果大于锯齿波信号，比较器输出正常数A，否则输出0。因此，从图1中可以看出，比较器输出一列下降沿调制的脉冲宽度调制波。 通过图1b的分析可以看出，生成的矩形脉冲的宽度取决于脉冲下降沿时刻t k时的语音信号幅度值。因而，采样值之间的时间间隔是非均匀的。在系统的输入端插入一个采样保持电路可以得到均匀的采样信号，但是对于实际中tk-kTs< （1） 其中，x{t}是离散化的语音信号；Ts是采样周期；是未调制宽度；m是调制指数。 然而，如果对矩形脉冲作如下近似：脉冲幅度为A，中心在t = k Ts处，在相邻脉冲间变化缓慢，则脉冲宽度调制波xp(t)可以表示为： （2） 其中，。无需作频谱分析，由式（2）可以看出脉冲宽度信号由语音信号x(t)加上一个直流成分以及相位调制波构成。当时，相位调制部分引起的信号交迭可以忽略，因此，脉冲宽度调制波可以直接通过低通滤波器进行解调。 二、数字脉冲宽度调制器的实现： 实现数字脉冲宽度调制器的基本思想参看图2。 图中，在时钟脉冲的作用下，循环计数器的5位输出逐次增大。5位数字调制信号用一个寄存器来控制，不断于循环计数器的输出进行比较，当调制信号大于循环计数器的输出时，比较器输出高电平，否则输出低电平。循环计数器循环一个周期后，向寄存器发出一个使能信号EN，寄存器送入下一组数据。在每一个计数器计数周期，由于输入的调制信号的大小不同，比较器输出端输出的高电平个数不一样，因而产生出占空比不同的脉冲宽度调制波。 图3 为了使矩形脉冲的中心近似在t=kTs处，计数器所产生的数字码不是由小到大或由大到小顺序变化，而是将数据分成偶数序列和奇数序列，在一个计数周期，偶数序列由小变大，直到最大值，然后变为对奇数序列计数，变化为由大到小。如图3例子。 奇偶序列的产生方法是将计数器的最后一位作为比较数据的最低位，在一个计数周期内，前半个周期计数器输出最低位为0，其他高位逐次增大，则产生的数据即为偶数序列；后半个周期输出最低位为1，其余高位依次减小，产生的数据为依次减小的偶序列。具体电路可以由以下电路图表示： 三、8051中的PWM模块设计： 课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 脉冲编码调制（PCM）的实现 初始条件： 1、MATLAB软件； 2、脉冲编码调制相关知识。 要求完成的主要任务: 1、任务 实现脉冲编码调制（PCM）技术的三个过程：采样、量化与编码。 2、要求 用仿真软件对其进行验证，使其满足以下要求： （1）模拟信号的最高频率限制在4KHZ以内； （2）分别实现64级电平的均匀量化和A压缩率的非均匀量化； （3）按照13折线A律特性编成8位码。 时间安排： 第1，2天：分析题目，方案设计； 第3，4，5天：软件设计； 第6，7天：系统仿真； 第8天：答辩，完成设计说明书。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要....................................................................... I Abstract................................................................... II 1 绪论 (1) 2 MATLAB简介 (2) 2.1 MATLAB软件简介 (2) 2.2 MATLAB程序设计方法 (2) 3 PCM脉冲编码原理 (4) 3.1 模拟信号的抽样及频谱分析 (4) 3.1.1 信号的采样 (4) 3.1.2 抽样定理 (4) 3.1.3 采样信号的频谱分析 (5) 3.2 量化 (5) 3.2.1 量化的定义 (5) 3.2.2 量化的分类 (6) 3.2.3 MATLAB的A律13折线量化 (12) 3.3 PCM编码 (12) 3.3.1 编码的定义 (12) 3.3.2 码型的选择 (13) 3.3.3 PCM脉冲编码的原理 (13) 4 PCM的MATLAB实现 (15) 4.1 PCM抽样的MATLAB实现 (15) 4.2 PCM量化的MATLAB实现 (18) 4.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现 (18) 4.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 (20) 4.3 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 (22) 5 结果分析及总结 (25) 参考文献 (26) 脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 目录 一、前言 (2) 二，设计目的 (3) 三、脉冲编码调制介绍 (3) 3.1简介 (3) 3.2脉冲编码调制PCM的基本原理 (4) 3.3编码 (5) 四、设计步骤 (5) 4.1系统介绍 (5) 4.2PCM编码器组件功能实现 (9) 4.3 PCM编码器模块 (10) 4.4 PCM译码器模块 (11) 4.5、系统仿真模型 (12) 4.6仿真波形 (13) 五、设计过程中需解决的问题 (14) 六、设计心得......................... 错误！未定义书签。参考文献 (14) 脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 摘要: SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。通过仿真展示了PCM 编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。 ABSTRACT SystemView simulation software multi-level communication system simulation. Pulse code modulation (PCM) is a modern digital voice communication important encoding. SystemView achieved using pulse code modulation (PCM) emulation, the hardware circuit can provide a theoretical basis. The simulation shows the PCM code to implement the design concept and the specific process and analyze them. 关键词: PCM 编译码 一、前言 随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。 SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤 百万分浓度的换算 PPM的概念、换算 一、即Papers Per Minute 即每分钟打印的页数，这是衡量打印机打印速度的重要参数，是指连续打印时的平均速度。 二、ppm浓度 用溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表示的浓度,也称百万分比浓度。ppm 就是百万分率或百万分之几，在农药应用中以往常用于表示喷洒液的浓度，即一百万份喷洒液中含农药有效成分的份数。现根据国际规定百万分率已不再使用ppm来表示，而统一用微克／毫升或毫克／升或克／立方米来 百万分率与百分率之间的换算公式为： 百万分率＝百分率X10 000 即百分率乘以10 000就是百万分率，反之，百万分率被10 000除就是百分率。 三、ppm是英文part per million的缩写 此时表示百万分之几，在不同的场合与某些物理量组合，常用于表示器件某个直流参数的精度。下面举例说明。 1.用于描述电压基准（Voltage reference）的温度漂移值大小 在基准电压的数据手册里，我们会找到一个描述基准性能的直流参数，称为温度漂移（也称温度系数）或简称TC（Temperature Coefficient），通常以ppm/℃表示。对于基准电压而言，1ppm/℃表示当环境温度在某个参考点（通常是25℃）每变化1℃，输出电压偏离其标称值的百万分之一。例如，某电压基准标称值为2.5V，TC为±10ppm/℃，那么当环境温度在25℃基础上每变化1℃和10℃时，其输出电压将变为： 2.5V±10ppm/℃X1℃=2.5V±0.000025V 2.5V±10ppm/℃X10℃=2.5V±0.00025V 2. 用于描述晶体的频率特性参数 对于一个实时时钟而言，晶体振荡频率的稳定性好坏直接影响到实时时钟走时的准确性。用于描述一个晶体频率特性的参数主要有频率容限（Frequency Tolerance）、频率温度特性（Frequency Temperature Characteristics）和频率电压特性(Frequency Voltage Characteristics)，它们描述晶体振荡频率随外界因素影响而发生的变化，用ppm和ppm/V表示。 假设一个32.768Hz的晶体具有总体5ppm的频率误差，那么它用于一个实时时钟时，每日引起的走时误差为： 5X24X60X60=0.432S 即每日的走时误差不超过0.5s 四、ppm是体积浓度 对环境大气（空气）中污染物浓度的表示方法之一。 体积浓度表示法：一百万体积的空气中所含污染物的体积数，即ppm 数字通信原理与技术设计报告书 脉冲编码调制 脉冲编码调制 量化 PCM 编码示意图见图 1。 下面将介绍 PCM 编码中抽样、量化及编码的原理： (a> 抽样 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时 间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就 是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。 (b> 量化 从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散 幅度值的有限数集合。如图 2所示，量化器 Q 输出 L 个量化值 yk ， k=1，2， 3，?， L 。 yk 常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度 x 落在xk 与 xk 1 之间时，量化器输出电平为 yk 。这个量化过程可以表达为： y Q(x) Q x k x x k 1 y k , k 1,2,3, ,L 这里xk 称为分层电平或判决阈值。通常 k xk 1 xk 称为量化间隔。 x 模拟入 图 3.2 模拟信号的量化 模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的主要缺 点是：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 m(t) 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 量化器 量化值 图 3.1 PCM 原理框 百分比与PPM浓度单位换算 PPM的概念、换算 一、即Papers Per Minute 即每分钟打印的页数，这是衡量打印机打印速度的重要参数，是指连续打印时的平均速度。 二、ppm浓度 用溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表示的浓度,也称百万分比浓度。ppm就是百万分率或百万分之几，在农药应用中以往常用于表示喷洒液的浓度，即一百万份喷洒液中含农药有效成分的份数。现根据国际规定百万分率已不再使用ppm来表示，而统一用微克／毫升或毫克／升或克／立方米来 百万分率与百分率之间的换算公式为： 百万分率＝百分率X10 000 即百分率乘以10 000就是百万分率，反之，百万分率被10 000除就是百分率。 三、ppm是英文part per million的缩写 此时表示百万分之几，在不同的场合与某些物理量组合，常用于表示器件某个直流参数的精度。下面举例说明。 1.用于描述电压基准（V oltage reference）的温度漂移值大小 在基准电压的数据手册里，我们会找到一个描述基准性能的直流参数，称为温度漂移（也称温度系数）或简称TC（Temperature Coefficient），通常以ppm/℃表示。对于基准电压而言，1ppm/℃表示当环境温度在某个参考点（通常是25℃）每变化1℃，输出电压偏离其标称值的百万分之一。例如，某电压基准标称值为2.5V，TC为±10ppm/℃，那么当环境温度在25℃基础上每变化1℃和10℃时，其输出电压将变为： 2.5V±10ppm/℃X1℃=2.5V±0.000025V 2.5V±10ppm/℃X10℃=2.5V±0.00025V 2. 用于描述晶体的频率特性参数 对于一个实时时钟而言，晶体振荡频率的稳定性好坏直接影响到实时时钟走时的准确性。用于描述一个晶体频率特性的参数主要有频率容限（Frequency Tolerance）、频率温度特性（Frequency Temperature Characteristics）和频率电压特性(Frequency Voltage Characteristics)，它们描述晶体振荡频率随外界因素影响而发生的变化，用ppm和ppm/V表示。 假设一个32.768Hz的晶体具有总体5ppm的频率误差，那么它用于一个实时时钟时，每日引起的走时误差为： 5X24X60X60=0.432S 即每日的走时误差不超过0.5s 四、ppm是体积浓度 对环境大气（空气）中污染物浓度的表示方法之一。 体积浓度表示法：一百万体积的空气中所含污染物的体积数，即ppm 大部分气体检测仪器测得的气体浓度都是体积浓度（ppm）。而按我国规定，特别是环保部门，则要求气体浓度以质量浓度的单位（如：mg/m3）表示，我们国家的标准规范也都是采用质量浓度单位（如：mg/m3）表示。 (ps:m3为立方米) wu\ =pulse position modulation 脉波位置调变 五、微肥和植物激素中的PPM的换算 在农药应用中以往常用于表示喷洒液的浓度，即一百万份喷洒液中含农药有效成分的份数。现根据国际规定百万分率已不再使用ppm来表示，而统一用微克／毫升或毫克／升或克／ 批准人： 年月日 第一讲脉冲编码调制基本原理 教学提要 课目专业基础 目的了解脉冲编码调制的基本原理。 内容1、数的进制 2．语音信号的数字化 3．时分多路复用和PCM30/32系统 方法课堂讲解，电化教学。 时间45分钟 要求1．遵守课堂纪律，专心听讲，做好笔记； 2．勤于思考，积极发言，课后做好复习。器材保障教材、资料 教学进程 教学准备（5分钟） 1．清点人数，准备教学用具； 2．宣布作业提要。 教学实施（37分钟） 一、数的进制 (一)二进制数 (二)八进制数 (三)十六进制数 一、语音信号的数字化 大家都知道，语音信号是模拟信号，而数字程控交换机内部交换的却是数字信号，那么如何使模拟的语音信号数字化，可采用脉冲编码调制的方法，即PCM。我们知道，模拟信号数字化称为模/数（A/D）变换，而把数字信号还原成模拟信号称为数/模（D/A）变换，综合A/D和D/A的一般步骤，图1-3给出了PCM通信的简单模型。 图1-3 PCM 通信的简单模型 （一）抽样 语音信号在时间上是连续的，经过抽样后变成时间上离散的信号。简单的说，抽样就是将模拟信号在时间上离散的过程。抽样上每隔一定的时间间隔T ，在抽样器上接入一个抽样脉冲，通过抽样的脉冲去控制抽样器的开关电路，取出话音信号的瞬间电压值，即样值。如图1-4所示，抽样后的信号称为抽样信号，显然，它可以看作按幅度调制的脉冲信号，即PAM 信号，其幅度的取值仍是连续的，不能用有限个数字来表示，因此抽样值仍是模拟信号。 发送端 接收端 A/D 变换 D/A 变换 图1-4 语音信号的抽样 语音信号抽样后信号所占用的时间被压缩了，这是时分复用技术的必要条件。关于这一点将在本节课第三个内容讲解，但是，用抽样信号代替原信号必须要满足抽样定理，否则样值不能够完全表征原信号。 抽样定理：对于一个具有有限带宽的模拟信号f(t)，其最高频率分量为fm ,则当抽样频率fs ≥ 2fm 时，样值可以完全表征原信号。 我们的语音信号频率在300-3400HZ 之间，根据抽样定理，抽样频率fs=2x3400=6800HZ ，为了留一定的防卫 t t t 抽样脉冲１Ｔ ２Ｔ ３Ｔ ４Ｔ ５Ｔ ６Ｔ PPM换算成质量浓度 例图：大气中SO2的浓度时5ppm，换算成mg/m3是多少？ Ppm*分子量/22.4= mg/m3 1）换算方法一：《空气和废气检测分析方法（第四版增补版）》（中国环境科学出版社空气中气体污染物浓度的表示方法） 空气中污染物的浓度十一单位体积内所含污染物的质量来表示，即毫克每立方米mg/m3和微克每立方米ug/m3。在世纪工作中，往往习惯于用体积分数表示气体污染物浓度，即ppm或ppb，（1ppm=1000ppb），它表示百万单位体积空气中所含气体污染物的体积分数。两个单位可以用一下公式相互换算：C=C’*M/22.4 C：以mg/m3表示的气体污染物浓度； C’：以ppm表示的气体污染物浓度； M：污染物的分子量； 22.4：空气在标准状态下的平均摩尔体积（0℃,1个标准大气压即100kpa） 此计算公式适用于空气在标准状态下的计算，存在局限性。 2）换算方法二： 使用质量浓度单位mg/m3作为气体污染物浓度的表示方法，可以方便的计算出污染物的真正量。但质量浓度和检测气体的温度、压力环境条件有关，其数值会随着温度、起亚等环境条件的变化而不同。但实际测量时需要同时测定气体的温度和大气压力。而在用ppm作为描述污染物浓度时，不会出现这个问题。 两个单位的换算： C=C’*M/22.4*（273+t）*p/101325 T：大气环境温度，单位为℃； P：大气环境压力，单位为pa； 3）案例 《环境空气臭氧的测定紫外光度法》（GB/T15438-1995）7.1节中氧浓度的计算：报告结果时使用mg/m3，仪器参数以ppm计时换算成mg/m3。臭氧的换算：在0℃，101.3kpa条件下：1ppm=2.141 mg/m3 《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003）5.4节气态污染物浓度换算： 1ppm二氧化硫相当于2.86 mg/m3 氮氧化物质量浓度以二氧化氮计1ppm=2.05 mg/m3 即：C=1ppm *46（二氧化氮分子量）/22.4 ppm浓度换算全解 ppm是体积浓度. 对环境大气（空气）中污染物浓度的表示方法有两种： QW@ 质量浓度表示法： 每立方米空气中所含污染物的质量数，即mg/m3 体积浓度表示法： 一百万体积的空气中所含污染物的体积数，即ppm 大部分气体检测仪器测得的气体浓度都是体积浓度（ppm）。而按我国规定，特别是环保部门，则要求气体浓度以质量浓度的单位（如： mg/m3）表示，我们国家的标准规范也都是采用质量浓度单位（如： mg/m3）表示 这两种气体浓度单位mg/m3与ppm有何关系呢？其间如何换算 使用质量浓度单位（mg/m3）作为空气污染物浓度的表示方法，可以方便计算出污染物的真正量。但质量浓度与检测气体的温度、压力环境条件有关，其数值会随着温度、气压等环境条件的变化而不同；实际测量时需要同时测定气体的温度和大气压力。而在使用ppm作为描述污染物浓度时，由于采取的是体积比，不会出现这个问题 浓度单位ppm与mg/m3的换算： 按下式计算： 上式中： M----为气体分子量 T----温度VVD mg/m3=M/ 22.4·ppm·[273/(273+T)]*（Ba/101325） MK&Y ppm----测定的体积浓度值 &H Ba----压力 浓度及浓度单位换算 W@ 一）、溶液的浓度 溶液浓度可分为质量浓度（如质量百分浓度）和体积浓度（如摩尔浓度、当量浓度）和 M@GY% 体积浓度三类。 1、质量百分浓度 溶液的浓度用溶质的质量占全部溶液质量的百分率表示的叫质量百分浓度，用符号%表示。例如，25%的葡萄糖注射液就是指100可注射液中含葡萄糖25克。 质量百分浓度（%）=溶质质量/溶液质量100% 2、体积浓度 NDH （1）、摩尔浓度基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真
脉冲宽度调制技术的具体应用
脉冲宽度调制
基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真课程设计任务书
脉冲编码调制(PCM)系统.
PWM(脉冲宽度调制Pulse Width Modulation)原理
脉冲编码调制CM系统设计与仿真
脉冲编码调制(PCM)实验报告
ppm、ppb、换算(全)
单片机PWM(脉冲宽度调制)原理与实现
基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真
脉冲编码调制
ppm单位换算
脉冲编码调制(PCM)系统设计方案
百分比与PPM浓度单位换算
脉冲编码调制的基本原理
PPM换算成质量浓度
ppm浓度换算全解