增量调制（DM）原理与应用

增量调制（DM）原理与应用

增量调制（DM）是一种简单的数字调制技术，广泛应用于信号处理领域。本文将详细介绍增量调制信号的产生与检测过程，并探讨其优缺点及应用场景。

增量调制信号的产生

增量调制信号的产生过程如图1所示：

该系统主要由低通滤波器（LPF）、比较器、乘积调制器、脉冲发生器和量化器组成。其中，反馈路径将调制器的输出送回比较器作为参考信号。

• 待传输的消息信号首先通过低通滤波器，滤除高频分量，得到低频信号。
• 比较器将LPF输出的消息信号m(t)与反馈回来的参考信号m'(t)进行比较，产生差值信号。
• 差值信号进入乘积调制器，与脉冲发生器产生的脉冲信号相乘。调制器输出的脉冲信号具有正负极性，取决于差值信号的极性。
• 调制器的输出经过量化器处理，产生阶梯状的量化信号。当输入为正脉冲时，量化器输出增加1个量化步长Δ；当输入为负脉冲时，量化器输出减少1个量化步长Δ。
• 量化器的输出通过反馈路径送回累加器，累加器的输出作为比较器的参考信号m'(t)。

最终，根据量化器输出的阶梯信号，产生二进制序列：当步长为+Δ时发送二进制1，当步长为-Δ时发送二进制0。

增量调制信号的波形表示

图2展示了增量调制的波形：

其中，m(t)表示模拟输入信号，u(t)表示量化后的信号。底部显示了根据量化步长产生的二进制序列。

增量调制信号的检测

增量调制信号的检测过程如图3所示：

检测电路主要由累加器和低通滤波器（LPF）组成：

• 接收的二进制信号进入累加器部分，累加器由累加单元和延迟单元组成。
• 传输信号和延迟信号在求和单元中相加。当输入为二进制1时，累加器输出增加+Δ；当输入为二进制0时，累加器输出减少-Δ，产生阶梯状信号。
• 阶梯状信号经过低通滤波器平滑处理，恢复出原始的消息信号。

增量调制的优点

• 由于每个样本仅传输1比特信息，因此允许使用较低的信道带宽和较低的信令速率。
• 不需要使用模数转换器（ADC），简化了信号生成和检测过程。

增量调制的缺点

• 容易产生斜率过载失真和颗粒噪声等缺点。

增量调制的应用

增量调制主要应用于对信号质量要求不高的领域，如：

• 无线电通信设备
• 数字语音存储
• 语音信息传输

尽管增量调制存在一些缺点，但由于其简单性和低复杂度，在某些特定应用场景中仍具有重要价值。