欧宝体育在线入口:一种技术模拟信号转换为数字形式为了通过数字网络进行信号传输,称为脉冲代码调制。它被缩写为PCM。
PCM系统基本上是信号编码器,也称为波形编码器。PCM允许将连续的时间消息信号表示为一系列二进制编码脉冲。二进制形式仅允许2个可能的状态,即0和1。
PCM涉及的主要步骤是采样,量化和编码将在即将到来的部分中详细讨论。
PCM的基础知识
在脉冲代码中调制,首先对模拟消息信号进行采样,然后样品的幅度近似于最近的量化水平。这允许以离散方式表示时间和振幅。从而产生离散信号。
然后将此离散信号转换为其二进制形式以进行信号的传输。
这里值得注意的是,在PCM技术中,信号以编码格式传输,必须在接收器上解码以具有原始消息信号。
脉冲代码调制的框图
下图显示了代表PCM系统的框图
它基本上由发射器,传输路径和接收器组成。发射器执行信号的采样,量化和编码。传输路径包括再生接收器,这些接收器从不需要的噪声效应中恢复信号。
最后,在接收器处的信号再生后,执行编码信号的接收器部分。现在让我们详细了解每个部分的工作:
PCM发射器
实用PCM发射器的详细图如下所示
- LPF:在这里,允许以连续时间形式的消息信号通过低通滤波器(LPF)。截止频率为f的LPFm消除信号的高频组件,并仅通过F下方的频率组件m。
- 采样器:然后将LPF的输出馈送到采样器中,在该采样器中,以定期的间隔采样模拟输入信号。信号的采样以F速率进行s。选择了此采样频率,以至于必须遵循以下表示的采样定理:
Fs≥2Fm
采样器的输出是一个信号,该信号为离散时间连续振幅信号,表示为nts只不过是一个pam信号。
- Quantizer:量化器是一个将每个样本圆形到最接近的离散级别的单元。采样器提供了连续的范围信号,因此仍然是一个模拟信号。量化器执行每个样品的近似值,从而将其分配为特定的离散水平。
由于它基本上将值从一个一定级别上汇总到一定级别,因此显示出实际数量的一些变化。因此,我们可以说,量化信号会引入一些失真或噪声。这被称为量化误差。
该噪声因子比通道噪声好一些,因为它是可控的。
量化器可以是两种类型,均匀和不均匀的量化器。在均匀的量化器中,存在均匀的间距。与之相反,在不均匀的量化器中,水平之间的间距并不均匀。在这里,我们采用了统一的量化器。
为一个低信号水平,量化误差很高即坏snr。但是,对于高信号水平,量化误差很低提供良好的SNR。
下图显示了模拟信号的采样和样品的进一步量化
- 编码器:编码器将量化信号转换为二进制代码。该单元生成数字编码的信号,该信号是一系列二进制脉冲,充当调制输出。
因为它是二进制编码器,因此生成了二进制编码序列。通过传输路径传输。
PCM系统中的传输路径
与其他系统相比,PCM系统对通过通道传输过程中引入的信号失真具有更好的控制。PCM通过沿传输路径采用再生接收器来实现低信号失真。
该通道在传输过程中引入信号中的失真。再生器消除了这种失真,以提供无失真的PCM信号。结果,增强了系统的传输能力。
下图显示了再生中继器的框图。它基本上执行均衡和计时,然后执行决策。
PCM信号在提供给再生中继器时,开始时的均衡器电路会执行变形信号的重塑。同时,正时电路会生成一个脉冲序列,该脉冲序列是输入PCM脉冲的导数。
然后,决策装置将这种脉冲列车用于采样PCM脉冲。此采样是在可以实现最大SNR的瞬间进行的。这样,决策设备会生成无失真的PCM波。
PCM接收器
下图显示了PCM接收器的功能框图
- 再生器:将再生中继器放置在接收端,以便具有精确的PCM传输信号。在这里,再生器也以与传输路径中使用相似的方式工作。它消除了通道诱导的噪声并重塑脉冲。
- DAC和采样器:通过使用采样器,数字到模拟转换器再次执行数字信号转换为其模拟形式。由于实际消息信号是模拟的,因此在接收器端,有必要再次将其转换为原始形式。
- LPF:采样器生成模拟信号,但这不是原始消息信号。因此,采样器的输出被馈送到具有截止频率F的LPFm。有时将其称为产生原始消息信号的重建过滤器。
为了生成原始模拟消息信号,在接收器上进行的发射器上完成的过程有些逆转。下图显示了接收器上实际模拟消息信号的重建。
脉冲代码调制中的传输带宽
变速箱PCM系统的带宽与每个样品的许多位相关联。如果每个样品的位数增加,则带宽也会增加。为了获得良好的近似值,必须使用大量级别,但这将导致更大的带宽要求。
让我们考虑每个量化级别都由“ n”二进制数字表示。然后给出由n个二进制数字表示的级别
Q = 2n
:q是量化器的数字级别
每个样品都更改为n位,因此每个样本的许多位为“ n”。
正如我们已经讨论了每秒样本的数量是fs。因此,每秒的位数也称为信号速率
r = n fs
由于传输带宽是信号速率的一半,因此
正如我们已经讨论过的那样r = nfs
所以,
但是我们知道,Fs≥2Fm
因此,PCM系统的带宽为
bw≥nfm
PCM的优点
- 免疫通道引起的噪声和失真。
- 可以沿着传输渠道使用中继器。
- 编码器允许安全数据传输。
- 它确保均匀的传输质量。
PCM的缺点
- 脉冲代码调制增加了传输带宽。
- PCM系统比另一个系统更复杂。
因此,从上面的讨论中,我们可以得出结论,PCM系统以编码格式传输数据,以确保安全传输。但是,这同时需要解码系统,以便重现增加系统复杂性的精确消息信号。
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