Кодер-декодер речевого сигнала. Амплитудно-фазовое преобразование
Казанский государственный университет
имени А.Н. Туполева
Кафедра радиоэлектронных и квантовых устройств
Кодер - декодер речевого сигнала
Амплитудно - фазовое преобразование
Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине
«Системы сокрытия информации»
Выполнили студенты
.
Руководитель работы
Успехов в защите
Казань 1997
Содержание
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:
|
|
|
|
||||||
|
|
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.
Страницы: 1, 2
