Студентам > Курсовые > Кодер-декодер речевого сигнала
Кодер-декодер речевого сигналаСтраница: 1/3
Соержание
1. Введение 3
2. Метод анализа устройств с АФК 4
3. Выбор четырехполюсника с АФК 6
4. Кодер на операционном усилителе с АФК 8
5. Расчет параметров микрофонного усилителя 14
6. Расчет усилителя низкой частоты 15
7. Схема кодирующего и декодирующего блоков 17
8. Аннотация 18
9. Литература 19
Приложение 1 20
Введение
Эффекты
возникновения амплитудно-зависимых фазовых сдвигов в различных, работающих в
нелинейных режимах, узлах приемно - усилительных трактов называется «Амплитудно
- фазовая конверсия» (АФК).
АФК
- от английского слова «conversion» - преобразование.
По
условиям эксплуатации большинства устройств в них должны быть применены
специальные меры для устранения или ослабления АФК до значений, при которых
показатели разрабатываемого устройства ухудшаются незначительно. Решение задачи
сводится к созданию цепи, аргументы комплексной функции, передачи которой
остается постоянным в широком интервале изменений воздействующих на цепь
факторов. Ясно, что на основе известных схемотехнических и конструктивно -
технологических решений не представится возможным создание такой цепи. Однако
реальным является устройство, фазо - инвариантное к изменениям амплитуды
сигнала в ограниченном интервале этих изменений и в конкретных условиях
эксплуатации.
В
ряде случаев явление АФК является полезным и позволяет обеспечить требуемые
показатели радиоэлектронной аппаратуры. В таких устройствах эффекты АФК
принудительно необходимы, например, в модуляторах фазы, в системах с
предыскажением фазы и др.
В
данной работе применяется метод АФК для сокрытия речевой информации телефонного
канала.
Метод анализа устройств с АФК
В
теоретической радиотехнике известны различные методы исследования.
Наиболее
строгим методом, позволяющим описать устройство любого типа и оценить
закономерности прохождения сигналов через него, является метод, основанный на
решении нелинейных интегрально - дифференциальных уравнений, описывающих физику
работы устройства. Получение решения поведения рассматриваемого устройства в
широком интервале переменных, представляется затруднительным. Решения делаются
для частных случаев и этот метод не универсален т.е. результаты решения не
распространяются на другие устройства.
Менее
строгим, но более общим является метод замены устройства эквивалентным
четырехполюсником с некоторыми характеристиками, свойственными рассматриваемому
устройству. Данному четырехполюснику соответствует определенная передаточная
функция. Характеристики, определяющие передаточную функцию можно найти
теоретически или экспериментально. При аналитическом исследовании цепей с АФК
следует использовать четырехполюсник, который отражает лишь основные черты
поведения устройства и не учитывает ряд побочных явлений, не играющих
принципиальной роли. (Л4)
При
воздействии квазигармонического колебания (1) на вход реального, т.е.
нелинейного, четырехполюсника на его выходе появляется ряд спектральных
составляющих. Отличительной способностью цепей с АФК является изменение фазы
составляющих в зависимости от амплитуды входного воздействия.
(1)
X(t),
j(t) - изменяются по закону передаваемой информации
Выходной
сигнал представляется:
(2)
где Yn(t)- медленно изменяющиеся амплитуда
n-й
гармоники
yn(t) -
фаза гармоники
Явление
АФК сводится к тому, что yn(t) отличается от входной функции
j(t) не только на детерминированный угол
j0, характеризующий фазовую постоянную устройства, но и
на угол j[X(t)], зависящий от уровня входного сигнала:
(3)
Амплитуды
выходного и входного сигналов связаны нелинейной зависимостью:
Yn(t)=Yn[X(t)] (4)
отражающей
амплитудную нелинейнейность
Выражение
(2) можно записать:
y(t)=Y[X(t)]expinw0t
(5)
где Yn[X(t)]=Yn[X(t)]expij[X(t)] - комплексная амплитуда выходного сигнала,
характеризующая комплексную нелинейность тех устройств, в которых амплитудная
нелинейность и АФК проявляются в главной мере при одних и тех же уровнях
входного колебания X(t). Устройства, в которых АФК пренебрежимо мала,
полностью характеризуется функцией Yn[X(t)],
а устройства с АФК - функцией j[X(t)] (Л4).
Выбор четырехполюсника с АФК
Выберем
в качестве четырехполюсников:
-для
кодера компрессор речевых сигналов;
-для
декодера экспандер речевого сообщения;
Компрессор
речевых сигналов действует по принципу усилителя с нелинейной отрицательной
обратной связью (ООС). Это означает, что нелинейные элементы, сопротивление
которых изменяется в соответствии с уровнем усиливаемого сигнала, входят в цепь
ООС, охватывающей как отдельные каскады, так и усилитель в целом.
Для
обеспечения требуемого закона изменения коэффициента усиления, необходимо
определенным образом выбрать способ включения нелинейных элементов и режимы их
работы.
Рассмотрим
причины АФК в усилителях с нелинейной обратной связью. На основании известных
соотношений:
определяющих комплексный коэффициент
усиления усилителя с обратной связью. На рис.1 построена векторная диаграмма
для случая гармонического сигнала, позволяющая судить о закономерностях
изменениях показаний усилителя в зависимости от глубины ООС.
Рис.1
На
рис.1 векторная диаграмма, определяющая коэффициент усиления усилителя с ООС,
здесь:
; Кос - модуль
коэффициента усиления; jос-фазовый сдвиг, создаваемый усилителем с ООС.
- не комплексный
коэффициент усиления усилителя без ООС. b - коэффициент
передачи канала обратной связи, предполагаемой действительной величиной, т.е.
рассматривается усилитель с частотно-независимой ООС.
Из
диаграммы следует, что с увеличением глубины ООС, вносимый усилителем фазовый
сдвиг- уменьшается.
(7)
Но
поскольку в усилителе глубина ООС растет с увеличением уровня сигнала
(компрессор):
b=F2(Uвхм)
(8)
то
связь фазового сдвига с изменением уровня входного сигнала при W=const:
(9)
В
экспандере процесс изменения ООС обратный:
(10)
т.е.
для малых амплитуд усиления мало, а для больших амплитуд усиление велико.
Кодер на операционном усилителе с амплитудно - фазовой
конверсией
Эквивалентная
схема кодера (декодера) приведена на рис. 2
Рис.2
Коэффициенты
усиления идеального усилителя:
(11)
Для
кодера выберем:
Z2=R1
Коэффициент
передачи кодера:
(12)
Цепь
с сопротивлением Z2 представлена на рис. 3. Сопротивление
R
вводится для работы усилителя с малым уровнем сигнала.
|