信號的調(diào)制與解調(diào)技術(shù) 課件 第四章 載波的脈沖調(diào)制

現(xiàn)代智能控制實用技術(shù)叢書

ModernintelligentcontrolpracticaltechnogySeries信號的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)信號的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)簡介

《現(xiàn)代智能控制實用技術(shù)叢書》共分為四本，其內(nèi)容按照信號傳輸?shù)逆湕l編寫：

傳感器

調(diào)制與解調(diào)

信號的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

智能控制技術(shù)的應(yīng)用

本書系統(tǒng)地對信息傳輸與現(xiàn)代通信技術(shù)的密切關(guān)系、通信技術(shù)的發(fā)展簡史，現(xiàn)代通信技術(shù)的特點和發(fā)展趨勢進行了介紹；

簡述了世界通用的有線通信的載波技術(shù)、無線通信的微波接力通信的基本概念、基本原理，以及各類通信系統(tǒng)的組成、特點、優(yōu)勢、不足及適用領(lǐng)域。信號的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)簡介

本書還對現(xiàn)代通信技術(shù)的“高速公路”，即光導(dǎo)纖維通信、５Ｇ通信、衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)，以及近距離小容量的通信手段———無線保真（ＷｉＦｉ）、藍牙和可見光通信技術(shù)進行原理、功能及應(yīng)用的闡述。

對未來的通信技術(shù)，即量子通信技術(shù)的概況進行介紹，并預(yù)測量子通信技術(shù)將在計算機技術(shù)、通信傳輸技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等方面應(yīng)用的可期待前景。

本書可作為大專院?；蚋叩仍盒Ｖ悄芸刂祁愊嚓P(guān)專業(yè)的參考書籍，也可供從事智能控制信息的傳輸方面的設(shè)計、制造、應(yīng)用領(lǐng)域工作的工程技術(shù)人員作為參考資料。

信號的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)叢書序

自動控制、智能控制、智慧控制是相對ＡＩ控制技術(shù)的普遍話題。在當今的生產(chǎn)、生活和科學實驗中具有重要的作用。

在控制技術(shù)中離不開將甲地的信息傳送到乙地，以便遠程監(jiān)測（遙測）、視頻顯示和數(shù)據(jù)記錄（遙信）、狀況或數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)（遙調(diào)）和智能控制（遙控），統(tǒng)稱為智能控制的四遙工程。

信息是物理現(xiàn)象、過程或系統(tǒng)所固有的。信息本身不是物質(zhì)，不具有能量，但信息的傳輸卻依靠物質(zhì)和能量。

而信號則是信息的某種表現(xiàn)形式，是傳輸信息的載體。信號是物理性的，并且隨時間而變化，這是信號的本質(zhì)所在。

在無線電通信中，電磁波信號承載著各種各樣的信息。所以信號是有能量的物質(zhì)，它描述了物理量的變化過程，在數(shù)學上，信號可以表示為關(guān)于一個或幾個獨立變量的函數(shù)，也可以表示隨時間或空間變化的圖形。

信號的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)叢書序

實際的信號中往往包含著多種信息成分，其中有些是我們關(guān)心的有用信息，有些是我們不關(guān)心的噪聲或冗余信息。傳感器的作用就是把未知的被測信息轉(zhuǎn)化為可觀察的信號，提取所研究對象的有關(guān)信息，將原始信息轉(zhuǎn)換成信號。將有效信息轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)男盘?，或?qū)⑿盘柗糯?，或?qū)⑤^低頻率的原始信息“調(diào)制”到較高頻率的信號；滿足遠距離傳輸?shù)囊?，或?qū)⒃寄M信息處理為數(shù)字信號等。這就是智能控制發(fā)送部分的“職責”———信息的收集與調(diào)制。然后，將調(diào)制后的信號置于所選取的傳輸通道上進行傳輸，使調(diào)制后的信號傳輸至信宿端———乙地在乙地接收到經(jīng)傳輸線路傳送來的信號后，然后進行調(diào)制器的反向操作“解調(diào)”。即將高頻信號或數(shù)字信號還原成原始信息。

信號的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)叢書序

原始信息通過揚聲器器（還原的音Ⅳ頻信號）、顯示器（還原的圖像或視頻信號）、打（還原的計算結(jié)果）或進行力學、電磁學、光學、聲學等轉(zhuǎn)換，對原始信息控制目的物進行作用，從而達到智能控制的目的。本套叢書就是對智能控制系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的一些關(guān)鍵技術(shù)的原理、特性、基本計算公式和方法、基本結(jié)構(gòu)的組成、各個部分參數(shù)的選取，以及主要應(yīng)用場合及其優(yōu)勢和不足等問題進行討論和分析。本套叢書則沿著“有效信息的取得”、“有效信息的調(diào)制”、“調(diào)制信號的傳輸“、“調(diào)制信號的解調(diào)”以及“智能控制系統(tǒng)的舉例應(yīng)用”這一線索展開，對比較典型的智能控制系統(tǒng)，應(yīng)用于實踐的設(shè)計計算及控制的邏輯關(guān)系進行舉例論述。本套叢書雖然經(jīng)歷了十多年的知識積累，但仍然覺得時間倉促，加之水平有限，錯誤與疏漏之處在所難免，懇請讀者批評指正。編撰者

蘇遵惠

信號的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

叢書序

前言第一章調(diào)制與解調(diào)概述第二章調(diào)制波的模擬調(diào)制

第一節(jié)連續(xù)波的幅度調(diào)制

第二節(jié)

標準幅度調(diào)制

第三節(jié)雙邊帶調(diào)制與抑制載波調(diào)制第四節(jié)

單邊帶幅度調(diào)制第五節(jié)

殘留邊帶調(diào)制第六節(jié)

幅度調(diào)制的性能比較第七節(jié)

角度調(diào)制——頻率調(diào)制第八節(jié)

角度調(diào)制——相位調(diào)制第九節(jié)

模擬調(diào)制的性能比較第三章調(diào)制波的數(shù)字調(diào)制第一節(jié)基本概念第二節(jié)關(guān)于IQ調(diào)制方法第三節(jié)調(diào)制器的傳輸?shù)谒墓?jié)線性數(shù)字信號調(diào)制第五節(jié)非線性數(shù)字調(diào)制——數(shù)字頻移鍵控調(diào)制第六節(jié)

非線性數(shù)字調(diào)制——數(shù)字相位鍵控調(diào)制

第四章載波的脈沖調(diào)制第一節(jié)基本概念第二節(jié)脈沖幅度調(diào)制第三節(jié)

脈沖密度調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制第五節(jié)

脈沖位置調(diào)制第六節(jié)

脈沖編碼調(diào)制第七節(jié)

調(diào)相調(diào)制設(shè)計計算歸納附錄附錄A本篇名詞術(shù)語及解釋

附錄B相關(guān)技術(shù)標準

附錄C插表索引附錄D插圖索引

附錄E參考文獻

作者簡介重點目錄

信號的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)正文第四章

載波的脈沖調(diào)制第一節(jié)載波的脈沖調(diào)制的基本概念

一、載波信號的調(diào)制信號

載波信號

是指被調(diào)制用以傳輸?shù)妮^高頻率的信號，分為正弦波載波信號和脈沖載波信號。

隨著邏輯數(shù)學在通信領(lǐng)域的應(yīng)用和通信事業(yè)的發(fā)展，脈沖載波信號以其多方面的優(yōu)勢，在通信領(lǐng)域所占比越來越高。

調(diào)制

是將信號注入載波，以此信號對載波加以調(diào)制的技術(shù)，以便將原始信號轉(zhuǎn)變成適合傳送的電波信號,常用于無線電波的廣播與通信、利用電話線的數(shù)據(jù)通信等各方面。

依調(diào)制信號的不同，可區(qū)分為數(shù)字調(diào)制及模擬調(diào)制，這些不同的調(diào)制，是以不同的方法，將信號和載波合成的技術(shù)。調(diào)制的逆過程叫做解調(diào)，用以解出原始的信號。

調(diào)制與解調(diào)的意義

可以將信號的頻譜搬移到任意位置，從而有利于信號的傳送，并且使頻譜資源得到充分利用。調(diào)制過程是將信號頻譜搬移到較高的頻率范圍。調(diào)制作用的實質(zhì)就是使相同頻率范圍的信號分別依托于不同頻率的載波上，接收機就可以分離出所需的頻率信號，不致互相干擾。這也是在同一信道中實現(xiàn)多路復(fù)用的基礎(chǔ)。

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載波的脈沖調(diào)制第一節(jié)載波的脈沖調(diào)制的基本概念

一、載波信號的調(diào)制信號

含義：脈沖調(diào)制有兩種含義。

一是指脈沖本身的參數(shù)（幅度、寬度、相位）隨信號發(fā)生變化的過程。

脈沖幅度隨信號變化，稱為脈沖振幅調(diào)制；

脈沖相位隨信號變化，稱為脈沖相位調(diào)制。

同理還有脈沖寬度調(diào)制、雙脈沖間隔調(diào)制、脈沖編碼調(diào)制等。其中，脈沖編碼調(diào)制的抗干擾性最強，故在通信中應(yīng)用最有前途。在這些調(diào)制中脈沖均為載波信號，其它信號為調(diào)制信號。

二是指用脈沖信號去調(diào)制高頻振蕩的過程。在這種調(diào)制中脈沖為調(diào)制信號，而高頻振蕩信號為載波信號。

兩種含義的不同點是：前者脈沖本身是載波，后者高頻振蕩是載波。一般說的脈沖調(diào)制通常指前者。

載波的脈沖調(diào)制定義：在信號調(diào)制中，脈沖本身的參數(shù)（幅度、寬度、相位）隨信號發(fā)生變化的過程。

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載波的脈沖調(diào)制第一節(jié)載波的脈沖調(diào)制的基本概念

二、數(shù)字信號基礎(chǔ)

1、數(shù)字基帶信號

數(shù)字基帶信號

數(shù)字信息的電波形表示，它可以用不同的電平或脈沖來表示相應(yīng)的信息代碼。數(shù)字基帶信號

（以下簡稱基帶信號）的類型有很多。以矩形脈沖為例，基帶信號波形如圖4-1所示。

圖4-1不歸零碼波形圖

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載波的脈沖調(diào)制第一節(jié)載波的脈沖調(diào)制的基本概念

二、數(shù)字信號基礎(chǔ)

（2）雙極性不歸零碼

如圖4-1b所示，雙極性不歸零波形用正、負電平的脈沖分別表示二進制代碼“１”和“０”，即碼元脈沖具有正負脈沖，且占空比均為100％。因其正負電平的幅度相等、極性相反，故當“１”和“０”等概率出現(xiàn)時無直流分量，有利于在信道中傳輸，并且在接收端恢復(fù)信號的判決電平為零值，因而不受信道特性變化的影響?？垢蓴_能力也較強。在ITU-T制定的V.24接口標準和美國電工協(xié)會（EIA）制定的RS-232C接口標準中均采用雙極性波形。

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二、數(shù)字信號基礎(chǔ)

（3）單極性歸零碼

所謂歸零波形是指它的有電脈沖寬度τ小于碼元寬度

Ｔ，即信號電壓在一個碼元終止時刻前總要回到零電平。通常，歸零波形使用半占空碼。如圖4-2a所示，單極性歸零波形，從單極性歸零波形可以直接提取定時信息，這是其他碼型取位同步信息時常采用的一種過渡波形。

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二、數(shù)字信號基礎(chǔ)

（4）雙極性不歸零碼

如圖4-2b所示，雙極性歸零波形兼具雙極性和歸零波形的特點。由于其相鄰脈沖之間存在零電位的間隔，使得接收端很容易識別出每個碼元的起止時刻，從而使收發(fā)雙方能保持正確的位同步。圖4-2歸零碼波形圖

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二、數(shù)字信號基礎(chǔ)

（4）雙極性不歸零碼

如圖4-2b所示，雙極性歸零波形兼具雙極性和歸零波形的特點。由于其相鄰脈沖之間存在零電位的間隔，使得接收端很容易識別出每個碼元的起止時刻，從而使收發(fā)雙方能保持正確的位同步。

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載波的脈沖調(diào)制第一節(jié)載波的脈沖調(diào)制的基本概念

二、數(shù)字信號基礎(chǔ)

（5）差分碼波形

如圖4-3所示，差分波形是用相鄰碼元的電平跳變和不變來表示信息代碼，與碼元本身的電位或極性無關(guān)。以電平跳變表示“１”，電平不變表示“0”，上述規(guī)定也可以反過來。

由于差分波形是以相鄰脈沖電平的相對變化來表示代碼，故也稱為相對碼波形，而對單極性或雙極性波形為絕對碼波形。可以消除設(shè)備初始狀態(tài)的影響，在相位調(diào)制系統(tǒng)中可用于解決載波相位模糊問題。圖4-3單極差分波形圖

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二、數(shù)字信號基礎(chǔ)

（6）多電平碼波形

為了提高頻帶利用率，將前述一個二進制碼對應(yīng)于一個脈沖的碼型，采用多電平或多值波形。圖4-4給出了一個四電平波形2B1Q。其中“11”對應(yīng)“+3E”，“10”對應(yīng)“+E”，“00”對應(yīng)“-E”，“01”對應(yīng)“-3E”。

可見多電平波形的一個脈沖對應(yīng)多個二進制碼，在波特率相同的條件下，比特率提高了，因此多電平波形在頻帶受限的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。而表示信息碼元的單個脈沖的波形可以是矩形的，根據(jù)實際需要和信道情況，也可以是高斯脈沖、升余弦脈沖等形式。圖4-4多電平碼碼波形圖

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載波的脈沖調(diào)制第一節(jié)載波的脈沖調(diào)制的基本概念

二、數(shù)字信號基礎(chǔ)

2、各種編碼波形比較

單極性不歸零碼有直流分量，需有直流傳輸?shù)南到y(tǒng)。歸零碼改善這種情況，歸零碼可以提取位同步信息，相關(guān)碼形歸納如圖4-5所示。圖4-5相關(guān)碼形比較歸納圖

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載波的脈沖調(diào)制第二節(jié)

脈沖幅度調(diào)制（PAM）

一、脈沖幅度調(diào)制概述

定義：載波的脈沖幅度調(diào)制

(Pulseamplitudemodulation，PAM)為載波脈沖的幅度隨基帶信號幅度變化的一種調(diào)制方式。簡稱脈幅調(diào)制。當脈沖載波為沖激脈沖時，則PAM和“抽樣定理”原理一樣。實際上通常采用窄脈沖串來實現(xiàn)。

設(shè)脈沖載波是周期為T、幅度為A、寬度為τ的矩形脈沖序列。實際上，脈沖幅度調(diào)制的過程就是用脈沖序列對基帶信號進行抽樣的過程，抽樣間隔為T，所得的已抽樣信號就是PAM信號。

脈幅調(diào)制(曲頂采樣和平頂采樣)及解調(diào)的數(shù)學表達式見本書P141至P143。

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載波的脈沖調(diào)制第二節(jié)

脈沖幅度調(diào)制（PAM）

二、脈沖幅度調(diào)制的分類

1、按照采樣信號波形分類

按照采樣后的信號波形分為曲頂采樣和平頂采樣。

（1）曲頂采樣也稱為自然采樣，采樣后的信號脈沖頂部隨調(diào)制信號

m(t)變化。其采樣后波形如圖4-6所示。

（2）平頂采樣后的信號脈沖頂部不隨調(diào)制信號

m(t)變化，而是平頂?shù)牟蓸印Ｆ洳蓸雍蟛ㄐ稳鐖D4-7所示。

圖4-7平頂采樣波形圖圖4-7曲頂采樣波形圖

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載波的脈沖調(diào)制第二節(jié)

脈沖幅度調(diào)制（PAM）

二、脈沖幅度調(diào)制的分類

2、曲頂采樣的脈沖調(diào)幅

曲頂采樣又稱為自然采樣，它是指調(diào)制信號經(jīng)脈沖采樣后，其頂部

（脈沖幅度）隨著被采樣信號

ｍ（t）而變化。即保持了

ｍ（t）的變化規(guī)律。曲頂采樣的

PAM調(diào)制原理框圖如圖4-8所示。波形與頻譜圖如圖4-9所示。

圖4-8曲頂采樣的PAM原理圖圖4-9曲頂采樣脈幅調(diào)制

的波形與頻譜圖

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載波的脈沖調(diào)制第二節(jié)

脈沖幅度調(diào)制（PAM）

二、脈沖幅度調(diào)制的分類

3、平頂采樣的脈沖調(diào)幅

平頂采樣又稱作瞬時采樣，在采樣后的信號的脈沖均具有相同的形狀，即頂部平坦的矩形脈沖，矩形脈沖的幅度即為瞬時采樣值，即采樣起始點的脈沖幅度。

原理框圖如圖4-10所示，可見其將沖激脈沖變?yōu)榫匦蚊}沖。對于該信號的恢復(fù)可以采用圖4-10c的解調(diào)原理圖予以實現(xiàn)。圖4-10平頂采樣原理框圖及信號示意圖

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載波的脈沖調(diào)制第二節(jié)

脈沖幅度調(diào)制（PAM）

三、脈沖幅度調(diào)制的解調(diào)原理1、脈沖幅度調(diào)制的解調(diào)方法

在實際應(yīng)用中，平頂采樣信號采用抽樣保持電路予以實現(xiàn)，得到矩形脈沖。在以下的脈沖編碼調(diào)制（PCM）中，編碼器的輸入信號就是經(jīng)采樣

－保持電路來實現(xiàn)的。在脈沖編碼調(diào)制中將詳細講述。以上的自然采樣、平頂采樣均能構(gòu)成PAM通信系統(tǒng)的傳輸信號，但是因為PAM信號的抗干擾能力差，在實際中是作為脈沖編碼調(diào)制中的一個過程。采用圖4-10c的解調(diào)原理圖予以實現(xiàn)。

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載波的脈沖調(diào)制第二節(jié)

脈沖幅度調(diào)制（PAM）

三、脈沖幅度調(diào)制的解調(diào)原理

2、特點及規(guī)律

比較兩種采樣過程和結(jié)果，可以得到以下結(jié)論：

(1)窄脈沖采樣與沖激采樣相類似;

(2)異點為頻譜包絡(luò)不恒定，按

Sa(x)函數(shù)衰減，但可以由LPF提取Ｍ(ω);

(3)二者調(diào)制與解調(diào)過程完全相同，差別只是采樣信號不同；

(4)矩形窄脈沖采樣的包絡(luò)總趨勢是隨上升而下降，其帶寬是有限的，理想采樣的帶寬是無限的。矩形窄脈沖的包絡(luò)總趨勢按Sa函數(shù)曲線下降，帶寬與τ有關(guān)。τ越大，帶寬越??；τ越小，帶寬越大。

(5)通信中對信號帶寬要求小，即要求τ大；但通信中為了增加時分復(fù)用的路數(shù)要求τ小。所以，τ的大小要兼顧通信中對帶寬和脈沖寬度的要求。

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載波的脈沖調(diào)制第三節(jié)

脈沖密度調(diào)制（PDM）

一、脈沖密度調(diào)制的概念

（1）定義

模擬信號的幅度變化經(jīng)過脈沖密度調(diào)制，轉(zhuǎn)化為脈沖的密度變化，也可以理解為頻率的變化，即單位時間內(nèi)的脈沖個數(shù)，調(diào)制波形如圖4-11所示。

（2）意義

在實際輸出的一位數(shù)據(jù)流中，只存在“１”和“０”，“１”的密度越大，代表對應(yīng)的模擬信號幅值越大，反之，“０”的密度越大，代表模擬信號幅值越小?！埃薄焙?/p>

“０”連續(xù)轉(zhuǎn)換的區(qū)域?qū)?yīng)中間幅值。使用低通濾波器將PDM信號濾波后，可以恢復(fù)連續(xù)的模擬信號波形。

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載波的脈沖調(diào)制第三節(jié)

脈沖密度調(diào)制（PDM）

一、脈沖密度調(diào)制的概念

脈沖密度調(diào)制調(diào)制波形如圖4-11所示。

圖4-11脈沖密度調(diào)制調(diào)制波形圖

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載波的脈沖調(diào)制第三節(jié)

脈沖密度調(diào)制（PDM）

二、脈沖密度調(diào)制的工作原理

PDM數(shù)據(jù)流是通過

sigma-delta調(diào)制實現(xiàn)從模擬到離散的編碼，以使輸出非“１”即“０”?！埃薄焙汀埃啊备髯詫?yīng)波形上升或下降的趨勢。在調(diào)制過程中總會存在量化誤差，即

“１”和“０”所表示的信號與實際模擬信號對應(yīng)的差值，這個誤差在

sigma-delta電路中，通過回路反饋回來，誤差通過反饋，又能影響下一次的量化輸出和誤差，起到了平滑的作用。把PDM信號解碼為模擬信號，只需要將PDM信號通過一個低通濾波器即可，低通濾波器能很好地起到平均波形信號的作用。由于原信號的平均幅值被各個時刻的脈沖“１”和

“０”的密度衡量，因此低通濾波器是解碼過程唯一所需的步驟。

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載波的脈沖調(diào)制第三節(jié)

脈沖密度調(diào)制（PDM）

三、脈沖密度調(diào)制的主要工作領(lǐng)域1、PDM調(diào)制信號在D類音頻放大器的應(yīng)用，可以使之提高能效、降低功耗和縮小尺寸。

2、手持設(shè)備和便攜式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的應(yīng)用，其采用的音頻電路需要具有低功率、小尺寸和低散熱的重要特性。但是，音頻放大器通常是低效的發(fā)熱器，需要一定重量的散熱器進行散熱。為了縮小尺寸和降低功率要求，而D類放大器的輸入信號即為PDM信號。3、D類放大器之于音頻播放的優(yōu)點正如開關(guān)模式電源之于電源的優(yōu)點。借助D類放大器，音頻輸入被編碼為脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號，可在開關(guān)電平之間驅(qū)動功率裝置。

典型應(yīng)用如：Sharp(夏普)的?∑(∑—?)1bit

(1比特)調(diào)制方式；

多比特方式的方案如：索尼公司SACD所使用的編碼方式DirectStreamDigital，即為PDM調(diào)制信號。

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載波的脈沖調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制（PWM）

一、脈沖寬度調(diào)制概述

定義：脈沖寬度調(diào)制

（PulseWidthModulation，PWM）是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管基極或MOS管柵極的偏置，來實現(xiàn)晶體管或MOS管導(dǎo)通時間的改變。

在開關(guān)穩(wěn)壓電源中實現(xiàn)電源輸出的改變。在直流電源的自動調(diào)節(jié)中得到廣泛的應(yīng)用。結(jié)合現(xiàn)代控制理論，廣泛應(yīng)用在測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。

背景介紹：

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，

出現(xiàn)了多種PWM技術(shù)，其中包括:相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機PWM、正弦波脈寬調(diào)制法SPWM、線電壓控制PWM等。

以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。許多微控制器和數(shù)字信號處理已經(jīng)在芯片上包含了PWM控制器，這使數(shù)字控制的實現(xiàn)變得更加容易。

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載波的脈沖調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制（PWM）

二、脈沖寬度調(diào)制的基本原理

基本原理

其控制方式是對開關(guān)器件的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形?？梢?，在輸出波形的半個周期中產(chǎn)生多個脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波形，所獲得的輸出平滑且低次諧波少。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。

在給出了正弦波頻率、幅值和半個周期內(nèi)的脈沖數(shù)后，PWM波形各脈沖的寬度和間隔就可以準確計算出來。按照計算結(jié)果控制電路中各開關(guān)器件的通斷，就可以得到所需要的PWM波形。圖4-12所示為變頻器輸出的PWM波的實時波形。圖4-12PWM調(diào)制的實際波形圖

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載波的脈沖調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制（PWM）

三、脈沖寬度調(diào)制的分類

1、單極性脈沖寬度調(diào)制模式

產(chǎn)生單極性PWM模式的基本原理如圖4-13所示。

首先由同極性的三角波載波信號ut與調(diào)制信號uc產(chǎn)生單極性的

PWM脈沖，然后將單極性的PWM脈沖信號與圖中所示的倒相信號

U1相乘，從而得到正負半波對稱的PWM脈沖信號Ud。圖4-13單極性PWM控制方式原理圖

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載波的脈沖調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制（PWM）

三、脈沖寬度調(diào)制的分類

2、雙極性脈沖寬度調(diào)制模式

產(chǎn)生雙極性PWM模式的基本原理如圖4-14所示。雙極性PWM控制模式采用的是正負交變的雙極性三角載波ut與調(diào)制波uc，可通過ut與uc的比較直接得到雙極性的PWM脈沖，而不需要倒相電路。圖4-14雙極性PWM控制方式原理圖

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載波的脈沖調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制（PWM）

三、脈沖寬度調(diào)制的分類

3、三相逆變器的波形

三相逆變器的電路圖如圖4-15所示，三相逆變器波形圖如圖4-16所示。在電路圖中加在六只逆變管上的信號均為開關(guān)信號，六只逆變管相當于六個開關(guān)，逆變管導(dǎo)通即開關(guān)閉合，逆變管截止即開關(guān)斷開。圖4-15三相逆變器的電路圖

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載波的脈沖調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制（PWM）

三、脈沖寬度調(diào)制的分類

3、三相逆變器的波形圖4-16三相逆變器的波形圖

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載波的脈沖調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制（PWM）

四、脈沖寬度調(diào)制的特點及應(yīng)用

1、平滑直流電到正弦交流電的轉(zhuǎn)化

PWM解決了平滑直流電轉(zhuǎn)化為正弦交流電的問題，在逆變器中廣泛應(yīng)用，特別是在可再生電源

（風能、太陽能）的并入電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。2、消除

PWM

波的射頻干擾PWM波的頻率較高（一般應(yīng)用于3～20KHZ），其高次諧波的頻率更高，是電磁輻射干擾的原因之一。為了消除射頻干擾，變頻器的輸出端要求采取以下技術(shù)措施：

①采用屏蔽電纜與負載連接，防止傳輸線路的電磁輻射；

②連接交流電抗器

（如無極性交流電容）

進行濾波，濾除高次諧波；

③

接入電磁兼容性（EMC）電磁濾波器，在輸出線上套入濾波磁環(huán)，以消除脈寬調(diào)制波的射頻干擾。

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載波的脈沖調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制（PWM）

四、脈沖寬度調(diào)制的特點及應(yīng)用

3、脈寬調(diào)制諧波的頻譜

假設(shè)SPWM波的載波頻率為

fc，基波頻率為

fs，（fc/fs）稱為載波比

N，對于三相變頻器，當N為3的整數(shù)倍時，輸出不含3次諧波及3的整數(shù)倍諧波。且諧波集中載波頻率整數(shù)倍附近，即諧波次數(shù)為:kfc±m(xù)fs，k和m為整數(shù)。

（1）PWM逆變電路諧波分析

脈沖載波對正弦信號波調(diào)制，會產(chǎn)生和載波有關(guān)的諧波分量，其頻率和幅值是衡量PWM逆變電路性能的重要指標之一。以載波周期為基礎(chǔ)，再利用貝塞爾函數(shù)可以推導(dǎo)出PWM波的傅里葉級數(shù)表達式。

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載波的脈沖調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制（PWM）

四、脈沖寬度調(diào)制的特點及應(yīng)用

3、脈寬調(diào)制諧波的頻譜

（2）單相橋式PWM逆變電路輸出電壓頻譜

輸出電壓頻譜圖如圖4-17所示。

圖4-17單相橋式

PWM

逆變電路輸出電壓頻譜圖

單相逆變電路輸出電壓頻譜中所包含的諧波角頻率為：

nωc

±kωr式中：

n=1,3,5,...時，

k=0,2,4,...；

n=2,4,6,...時，

k=1,3,5,...

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脈沖寬度調(diào)制（PWM）

四、脈沖寬度調(diào)制的特點及應(yīng)用

3、脈寬調(diào)制諧波的頻譜

（2）三相橋式PWM逆變電路輸出電壓頻譜如圖4-18所示。

三相逆變電路輸出電壓頻譜中所包含的諧波角頻率為：nωc

±kωr式中：

n=1,3,5,...時，

k=3(2m-1)±1，m=1,2,...

n=2,4,6,...時，

k=6m+1，m=0,1,....k=6m-1,m=1,2,...圖4-18三相橋式

PWM

逆變電路輸出電壓頻譜圖

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載波的脈沖調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制（PWM）

四、脈沖寬度調(diào)制的特點及應(yīng)用

4、脈沖寬度調(diào)制的實現(xiàn)

PWM是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。許多微控制器內(nèi)部都包含有PWM控制器。在執(zhí)行PWM操作之前，這種微處理器要求在軟件中完成以下工作：

（1）設(shè)置提供調(diào)制方波的片上定時器／計數(shù)器的周期，即采樣周期；

（2）在PWM控制寄存器中設(shè)置接通時間，即抽樣脈沖寬度（τ）；

（3）設(shè)置PWM輸出的方向，即單相輸出或雙向輸出。

現(xiàn)在幾乎所有市售的單片機都有PWM模塊功能，若沒有(如8051)，也可以利用定時器及GPIO口來實現(xiàn)?？墒褂靡话愕腡I的2000系列，AVR的Mega系列，TI的LM系列PWM模塊控制流程。

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載波的脈沖調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制（PWM）

四、脈沖寬度調(diào)制的特點及應(yīng)用

5、脈沖寬度調(diào)制的應(yīng)用

（1）ＰＷＭ軟件法控制充電電流

通過軟件的方法調(diào)整單片機的

ＰＷＭ控制寄存器來調(diào)整ＰＷＭ

的

占空比，從而控制充電電流。

（2）ＰＷＭ在推力調(diào)制中的應(yīng)用

ＰＷＭ發(fā)動機控制方式是在每一個脈動周期內(nèi)，通過改變閥門在開

或關(guān)位置上停留的時間來改變流經(jīng)閥門的氣體流量，從而改變總的推

力效果，對于質(zhì)量流率不變的系統(tǒng)，可以通過

ＰＷＭ技術(shù)來獲得變推

力的效果。

（3）在

ＬＥＤ中的應(yīng)用

在

ＬＥＤ控制中

ＰＷＭ作用于電源部分，ＰＷＭ的脈沖頻率通常

大于100Ｈz，人眼就不會感到閃爍。

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載波的脈沖調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制（PWM）

四、脈沖寬度調(diào)制的特點及應(yīng)用

6、脈沖寬度調(diào)制的優(yōu)點

PWM的一個優(yōu)點是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強到足以將邏輯”1”改變?yōu)檫壿嫛?”或?qū)⑦壿嫛?”改變?yōu)檫壿嫛?”時，也才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響。

對噪聲抵抗能力的增強是PWM相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點，而且這也是在某些時候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長通信距離。在接收端，通過適當?shù)腞C或

LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號還原為模擬形式。

總之，PWM經(jīng)濟、節(jié)約空間、抗噪性能強，是一種值得廣大工程師在許多設(shè)計應(yīng)用中使用的有效技術(shù)。

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載波的脈沖調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制（PWM）

四、脈沖寬度調(diào)制的特點及應(yīng)用

7、脈沖寬度調(diào)制的控制方法

隨著電力電子技術(shù)，微電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展以及各種新的理論方法，如現(xiàn)代控制理論，非線性系統(tǒng)控制思想的應(yīng)用，PWM控制技術(shù)獲得了空前的發(fā)展，已出現(xiàn)了多種PWM控制技術(shù)，主要有以下多類方法。

（1）等脈寬PWM法

（TantamountpulsewidthPWMmethod）

（2）隨機PWM（StochasticPWM）

（3）正弦脈寬調(diào)制法

（Sinusoidalpulse-widthmodulationmethod，SPWM）

（3-1）等面積法

（Equalareamethod，EPWM）

（3-2）硬件調(diào)制法

（Hardwaremodulationmethod，HPWM）

（3-3）軟件生成法

（Softwaregenerationmethod，SPWM）

信號的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)正文第四章

載波的脈沖調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制（PWM）

四、脈沖寬度調(diào)制的特點及應(yīng)用

7、脈沖寬度調(diào)制的控制方法

（3-4）自然取樣法

（Naturalsamplingmethod，NSPWM）

（3-5）規(guī)則取樣法

（RulesamplingmethodRSPWM）

（4）低次諧波消去法

（Low-harmoniceliminationmethod，LhPWM）

（5）梯形波與三角波比較法

（Comparisonmethodoftrapezoidalwaveandtriangularwave，T-TCPWM）

（6）線電壓控制

（linevoltagecontroller，LVPWM）

（7）馬鞍形波與三角波比較法

（ComparisonmethodofSaddle-shapedwaveandtriangle-wave，S-TCPWM）

（8）單元脈寬調(diào)制法

（Cellpulsewidthmodulationmethod，CPW-PWM）

信號的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)正文第四章

載波的脈沖調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制（PWM）

四、脈沖寬度調(diào)制的特點及應(yīng)用

7、脈沖寬度調(diào)制的控制方法

（9）電流控制PWM

（current-controlled，PWM）

（9-1）滯環(huán)比較法

（hysteresisringcomparisonmethod）

（9-2）三角波比較法

（Triangle-wavecomparisonmethod）

（9-3）預(yù)測電流控制法

（Forecast-currentControlmethod）

（10）空間電壓矢量控制

（spaceVoltagevectorcontrol）

（11）矢量控制PWM

（VectorcontrolPWM）

（12）直接轉(zhuǎn)矩控制PWM

（DirecttorquecontrolPWM）

（13）非線性控制PWM

（nonlinearcontrolPWMPWM（SyntonySoftswitchPWM）

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載波的脈沖調(diào)制第五節(jié)

脈沖位置調(diào)制（PPM）

一、脈沖位置調(diào)制概述

1、概述

脈沖調(diào)制是一種不連續(xù)的周期性脈沖載波的振幅、頻率、強度等受到調(diào)制信號的控制而發(fā)生變化，以達到傳遞信息信號的目的。

其編/解碼方式只使載波脈沖系列中每一個脈沖產(chǎn)生的時間發(fā)生改變，而不改變其形狀和幅度，其調(diào)制波形如圖4-22所示。

2、定義脈沖位置調(diào)制

（pulse-positionmodulation，PPM）如果調(diào)制信號只使載波脈沖系列中每一個脈沖產(chǎn)生的時間發(fā)生改變，而不改變其形狀和幅度，

且每一個脈沖產(chǎn)生時間的變化量比例于調(diào)制信號電壓的幅度，與調(diào)制信號的頻率無關(guān)，這種調(diào)制稱為脈沖位置調(diào)制，簡稱脈位調(diào)制。圖4-22脈沖位置調(diào)制波形示意圖

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載波的脈沖調(diào)制第五節(jié)

脈沖位置調(diào)制（PPM）

二、脈沖位置調(diào)制的工作原理

脈沖位置調(diào)制原理框圖如圖4-23所示。圖4-24所示為采用鋸齒波作為載波信號，對一連續(xù)交流信號進行脈沖位置調(diào)制的波形圖。

脈沖位置調(diào)制信號的時延為:

圖4-23脈沖位置原理框圖圖4-24載波脈沖采用鋸齒波的PPM信號形成波形圖

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載波的脈沖調(diào)制第五節(jié)

脈沖位置調(diào)制（PPM）

三、脈沖位置調(diào)制的數(shù)學表達式

（1）防止脈沖重疊到相鄰的采樣信號周期，載波脈沖的最大延遲時間必須小于樣品周期τp。

（2）在一些調(diào)制系統(tǒng)中，在每個樣品周期開始時發(fā)射一個標志脈沖以供同步。標志脈沖的持續(xù)時間一般比信息脈沖寬，以便于區(qū)別。

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載波的脈沖調(diào)制第五節(jié)

脈沖位置調(diào)制（PPM）

四、脈沖位置調(diào)制的信號解調(diào)

脈沖位置調(diào)制信號解調(diào)的原理框圖如圖4-25所示；

相應(yīng)各點的波形圖如圖4-26所示。圖4-25脈沖位置信號解調(diào)原理框圖圖4-26脈沖位置信號解調(diào)相應(yīng)各點的波形圖

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載波的脈沖調(diào)制第五節(jié)

脈沖位置調(diào)制（PPM）

四、脈沖位置調(diào)制的信號解調(diào)

圖4-27所示為脈幅調(diào)制（PAM）、脈寬調(diào)制（PDM）及脈位調(diào)制

（PPM）的波形比較示意圖。圖4-27脈幅調(diào)制

（PAM）脈寬調(diào)制

（PDM）和脈位調(diào)制

（PPM）信號波形比較圖

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載波的脈沖調(diào)制第六節(jié)

脈沖編碼調(diào)制（PCM）

一、脈沖編碼調(diào)制概述

（2）用途

基本用途，PCM可以提供用戶從2M——155M速率的數(shù)字數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)，也可以提供語音、圖像傳送、遠程教學等其他業(yè)務(wù)，特別是對于音頻信號具有獨特的優(yōu)勢。

脈沖編碼調(diào)制可以作為無線傳輸，如微波通信系統(tǒng)的信號調(diào)制方式；也可以作為有線傳輸，如同軸電纜載波通信系統(tǒng)、光導(dǎo)纖維通信技術(shù)等的信號調(diào)制方式。是現(xiàn)代最常用、最簡單的對模擬信號的脈沖編碼方式。

（3）編碼方式

PCM有兩個編碼方式的標準，即

Ａ律和

Ｕ律。

PCM調(diào)制經(jīng)過發(fā)展和改進，現(xiàn)在主要有三種調(diào)制方式，即標準PCM、差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）和自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制（ADPCM）。

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載波的脈沖調(diào)制第六節(jié)

脈沖編碼調(diào)制（PCM）

一、脈沖編碼調(diào)制概述

（1）概念

脈沖編碼調(diào)制(PulseCodeModulation，PCM)。

是將需要傳輸?shù)哪M信號（調(diào)制信號）經(jīng)過采樣、量化和編碼，然后進行傳輸?shù)恼{(diào)制方式。其調(diào)制信號一般為模擬信號，而載波信號為脈沖信號。

采樣

將連續(xù)的模擬信號按照一定的時間間隔取出一定寬度脈沖信號的過程。是將連續(xù)時間模擬信號變?yōu)殡x散時間、連續(xù)幅度的采樣信號的過程。

量化

將經(jīng)過采樣得到的瞬時脈沖值的幅度離散信號，用一組規(guī)定的電平量值，將瞬時采樣值用最接近規(guī)定的電平值變?yōu)殡x散時間、離散幅度的數(shù)字信號的過程。

編碼

用一組二進制的脈沖碼組來表示一個有固定電平的量化值，將量化后的信號編碼成為一個二進制碼組輸出。

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載波的脈沖調(diào)制第六節(jié)

脈沖編碼調(diào)制（PCM）

二、脈沖編碼調(diào)制的發(fā)展歷史

1948年克勞德E香農(nóng)（ClaudeE.Shannon）發(fā)表的"通信的數(shù)學理論"奠定了數(shù)字編碼通信技術(shù)的基礎(chǔ)。

同年貝爾實驗室的工程人員開發(fā)了PCM技術(shù)。

脈碼調(diào)制的實際應(yīng)用是20世紀70年代末發(fā)展起來的，應(yīng)用于記錄媒體之一的CD，80年代初由飛利浦和索尼公司共同推出。

1999年由DVD討論會發(fā)布和推出脈碼調(diào)制的音頻格式被DVD-A所采用，它支持立體聲和5.1環(huán)繞聲，。

脈碼調(diào)制的比特數(shù)，從14-bit發(fā)展到16-bit、18-bit、20-bit直到24-bit;取樣頻率從44.1kHz發(fā)展到192kHz。

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載波的脈沖調(diào)制第六節(jié)

脈沖編碼調(diào)制（PCM）

三、脈沖編碼調(diào)制的工作原理

PCM將一個時間連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號變換成時間離散、取值離散的數(shù)字信號后在信道中傳輸。PCM就是對模擬信號先采樣，再對樣值幅度量化，脈沖編碼的過程。

（１）采樣

對模擬信號進行周期性掃描，將時間上連續(xù)的信號變成時間上離散的信號。經(jīng)采樣后還應(yīng)包含原信號中所有信息，即能無失真地恢復(fù)原模擬信號。其采樣速率的下限應(yīng)為被采樣模擬信號最高頻率的

２倍。

（２）量化

用一組規(guī)定的電平值，將采樣值用最接近的電平值表示。其僅為有限個數(shù)值。

（３）編碼

用一組二進制碼組來表示每一個有固定電平的量化值。操作上量化是在編碼過程中同時由PCM工作原理完成的，故編碼過程也稱為模/數(shù)變換，可記作”A-D”。

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脈沖編碼調(diào)制（PCM）

四、脈沖編碼調(diào)制的編碼規(guī)則

接口標準：G.703標準，通過75Ω同軸電纜或120Ω雙絞線進行非對稱或?qū)ΨQ傳輸，

傳輸碼型：為含有定時關(guān)系的HDB3碼，接收端通過譯碼可以恢復(fù)定時，實現(xiàn)時鐘同步。

傳輸信號速率：Fb為幀同步信號，C2為時鐘信號，速率為2.048Mbps，數(shù)據(jù)在時鐘下降沿有效。

接口與幀：

E1接口具有PCM幀結(jié)構(gòu)，一個復(fù)幀包括16個幀，一個幀為125μs，分為32個時隙，其中偶幀的零時隙傳輸同步信息碼0011011，奇幀的零時隙傳輸對告碼，16時隙傳輸信令信息，其它各時隙傳輸數(shù)據(jù)，每個時隙傳輸8比特數(shù)據(jù)。

編碼規(guī)則：

可采用μ率（15折線）或A率（13折線）進行編碼。我國采用的是A率13折線編碼。

采樣定理：

如果在規(guī)定的時間內(nèi)，以有效信號最高頻率的二倍或二倍以上的速率對該信號進行采樣，則這些采樣信息值中包含了全部原始信號信息。

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脈沖編碼調(diào)制（PCM）

五、其它派生的其它脈沖編碼調(diào)制

1、差分脈沖編碼調(diào)制

(Differentialpulse-encodingmodulation,DPCM)

2、嵌入式差分脈沖編碼調(diào)制

（Embeddeddifferentialpulse-encodingmodulation,FDPCM）

3、多脈沖線性預(yù)測編碼

(Multipulselinearpredictionencoding,MPLPC)

4、碼激勵線性預(yù)測編碼

（Code-Excitedlinearpredictivecoding，CELPC）

詳細內(nèi)容見本書P170至P172所述

信號的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)正文第四章

載波的脈沖調(diào)制第六節(jié)

脈沖編碼調(diào)制（PCM）

六、關(guān)于脈沖編碼調(diào)制的標準

E1是PCM其中一個標準。E1共分32個時隙TS0-TS31。每個時隙為64K。

其中：TS0為幀同步碼，Si，Sa4，Sa5，Sa6，Sa7，A比特占用，若系統(tǒng)運用了CRC校驗，則Si比特位置改傳CRC校驗碼。

TS16為信令時隙，當使用到信令(共路信令或隨路信令)時，該時隙用來傳輸信令，用戶不可用來傳輸數(shù)據(jù)。所以2M的PCM碼型有：

(1)PCM30:

可用時隙為30個，即TS1-TS15和TS17-TS31。

TS16傳送信令，無CRC校驗。

(2)PCM31:

可用時隙為31個，S1-TS15和TS16-TS31。

TS16不傳送信令，無CRC校驗。

(3)PCM30C:可用時隙為30個，TS1-TS15和TS17-TS31。

TS16傳送信令，有CRC校驗。

(4)PCM31C:

可用時隙為31個，TS1-TS15和TS16-TS31。

TS16不傳送信令，有CRC校驗。

所示：TS0為時隙中的第“0”時隙，TS1為時隙中的第“1”時隙，同理類推。

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脈沖編碼調(diào)制（PCM）

七、PCM-E1形式

1、PCM-E1形式結(jié)構(gòu)

在PCM-E1形式信道中，8bit組成一個時隙(TS)；

由32個時隙組成了一個幀(F)，16個幀組成一個復(fù)幀(MF)。

在一個幀中，TS0用于傳送幀同步脈沖，定位信(FAS)CRC-4(循環(huán)冗余校驗)和對端告警指示。

TS16傳送隨路信令(CAS)，即振鈴信號；復(fù)幀定位信號和復(fù)幀對端告警指示。

TS1至TS15和TS17至TS31共30個時隙，傳送話音或數(shù)據(jù)等信息。

稱TS1至TS15和TS17至TS31為凈荷，TS0和TS16為開銷。

如果采用帶外公共信道信令(CCS)，TS16就失去了傳送信令的用途，該時隙也可用來傳送信息信號，這時幀結(jié)構(gòu)的凈荷為TS1至TS31，開銷只有TS0。

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七、PCM-E1形式

2、PCM-E1形式接口

PCM-E1形式的接口阻抗值有：

G703的75Ω非平衡接口，

120Ω的平衡接口2種接口。

PCME1形式幀結(jié)構(gòu)有：

PCM31/PCM30/不成幀三種。

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脈沖編碼調(diào)制（PCM）

七、PCM-E1形式

3、PCM-E1形式的三種方法

(1)將整個2M用作一條鏈路，如DDN2M;

(2)

將2M用作若干個64k及其組合，如128K，256K等，這就是CE1;

(3)在用作語音交換機的數(shù)字中繼時，這也是E1最本來的用途，是把一條E1作為32個64K來用，但是“時隙0”和“時隙15”是用作信令（signaling）；

所以一條E1可以傳30路話音。PRI就是其中的最常用的一種接入方式，標準叫PRA信令。用2611等的廣域網(wǎng)接口卡，經(jīng)V.35-G.703轉(zhuǎn)換器接E1線。

DDN的2M速率線路是經(jīng)HDSL線路至用戶側(cè)。E1可由傳輸設(shè)備輸出的光纖拉至用戶側(cè)的光端機提供E1服務(wù)。

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七、PCM-E1形式

4、PCM-E1形式使用注意事項

PCME1形式接口對接時，雙方的E1不能有信號丟失/幀失步/復(fù)幀失步/滑碼告警，但是雙方在E1接口參數(shù)上必須完全一致，因為個別特性參數(shù)的不一致，不會在指示燈或者告警臺上有任何告警，但是會造成數(shù)據(jù)通道的不通/誤碼/滑碼/失步等情況。這些特性參數(shù)主要有：阻抗/幀結(jié)構(gòu)/CRC4校驗等。

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七、PCM-E1形式

5、PCM-E1形式與PCM-T1形式的區(qū)別

PCM-T1形式表示具有高質(zhì)量的通話和數(shù)據(jù)傳送界面，其基群能夠支持最多的24路用戶同時拔號；美國、日本現(xiàn)行使用的是T1標準，即μ律15折線壓擴調(diào)制，其壓擴特性函數(shù)式為：

歐洲、中國現(xiàn)行采用的是E1標準

，即A律13折線壓擴調(diào)制，其基群能夠支持最多的30路用戶同時拔號。其壓擴特性函數(shù)式為，

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七、PCM-E1形式

5、PCM-E1形式與PCM-T1形式的區(qū)別13折線各段與A律（A=87.5）對數(shù)曲線的近似程度見表4-1所示。

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八、脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量

以A律13折線非均勻量化的信噪比為例，說明脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的編碼傳輸質(zhì)量。其信噪比提高值如圖4-28和圖4-29所示。圖4-28在[a,b]區(qū)間內(nèi)信號的量化噪聲示意圖圖4-29信號的分層電平與量化電平示意圖

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九、脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)備

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)包括終端設(shè)備和再生中繼器，其組成結(jié)構(gòu)如圖4-30所示。圖4-30脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖

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九、脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)備

2、形態(tài)結(jié)構(gòu)的特點

(1)脈碼調(diào)制系統(tǒng)采用數(shù)字脈沖來傳輸信息，通常傳送的只是

１或

０、正或負和脈沖的有或無，只要識別這兩種狀態(tài)即可，所以對傳輸線路中的串話、噪聲等抗干擾性強。(2)脈碼調(diào)制系統(tǒng)采用信號再生中繼方式，每隔一定距離就再生出“干凈”的脈沖向下一站轉(zhuǎn)發(fā)，因而不積累其信號的失真。

(3)脈碼設(shè)備便于采用集成電路，設(shè)備的體積小而簡單，重量輕、功耗小。

(4)脈碼調(diào)制設(shè)備傳送的是數(shù)字信號，便于加用保密裝置。

(5)適用于光導(dǎo)纖維等新的傳輸媒介.

(6)脈碼調(diào)制的主要缺點是占用頻帶較寬。

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十、信息脈沖調(diào)制的關(guān)鍵理論——“采樣定理”

1、概述

脈沖編碼調(diào)制中，采樣定理也稱作抽樣定理和取樣定理。

采樣定理最早可以追溯到1928年奈奎斯特的文章；

更早1915年起就有數(shù)學論文闡述過類似的思想。

1933年蘇聯(lián)的Kotel'nikov也已在文獻里討論過通信系統(tǒng)中的采樣問題，但沒有作為一個通信定理提出。

1940年由克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)（ClaudeElwoodShannon）在一篇論文

《理論遺傳學的代數(shù)》（"A