Section1低通滤波器编码器量化器取样器模拟信号再生中继器再生中继器信宿恢复滤波器解码器再生电路（图1.1）PCM编译系统方框图PCM系统比脉冲模拟调制方法要复杂一些，基带信息需要经过多次处理。在发射机中，这些处理过程主要是取样、量化、编码。量化和编码操作通常在一个电路中完成。在PCM系统的接收机中，这些处理是受损信号的再生、解码和量化样值序列的解调。当然，在传输线路上根据需要也进行信号的再生，这就是再生中继器的作用（图1.1）为系统的示意方框图。PCM主要包括取样、量化、编码三个过程。取样是将时间连续的模拟信号转换成时间连续的，幅度离散的取样信号；量化是将时间按离散、幅度连续的信号转换成时间和幅度均离散的信号；编码是将量化的信号编码形成一个二进制的码组。国际标准化的PCM码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。编码后的PCM码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300－3400Hz左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。(1)取样所谓抽样就是不断地以固定的时间间隔采集模拟信号当时的瞬时值。（图1.2）是一个抽样概念示意图，假设一个模拟信号f(t)通过一个开关，则开关的输出与开关的状态有关，当开关处于闭合状态，开关的输出就是输入，即y(t)=f(t)，若开关处在断开位置，输出y(t)就为零。可见，如果让开关受一个窄脉冲串（序列）的控制，则脉冲出现时开关闭合，则脉冲消失时开关断开，此输出y(t)就是一个幅值变化的脉冲串（序列），每个脉冲的幅值就是该脉冲出现时刻输入信号f(t)的瞬时值，因此，y(t)就是对f(t)抽样后的信号或称样值信号。（图1.2）抽样概念示意图取样是应注意以下几点:a取样矩形脉冲要尽量窄，尽可能接近瞬时取样过程；b为了保证在接受端能满意的恢复出信息，取样速率必须大于最高频率的两倍；c为了使输出的信息成为合格的信息限带信号，在取样以前，先经过一个上限为W的低通滤波器，以便中所包含的高于W的那些谐波成分。(2)量化由于模拟信号包含无穷多个样值。所以，从这样的模拟信号取样而来的那些样值脉冲的振幅值，也是有无穷多个可能的样值。所以我们不能直接传输。量化的方法有许多种。像均匀量化和非均匀量化。均匀量化，其量阶是常数，根据这种量化进行的编码叫“线性编码”相应的译码叫“线性译码。”至于量阶的取值，则需根据具体情况来看，原则是保证通信的质量要求。但是，在电话通信中，均匀量化是不合适的。因为在均匀量化中的量阶的大小是不变的，与输入的样值大小无关。这样，当输入大信号时和输入小信号时的量化噪声都一样大，如果满足对小信号信扰比的要求则大信号的信扰比就显得太低了。反之，如果满足大信号的要求，则对小信号就显得过剩，造成不必要的浪费。所以必须使用量阶数值比固定，而是随输入值的大小变化。所以对这样的信号必须使用“非均匀量化器”，其特点是：输入小时，量阶也小；输入大时，量阶也大。这样在整个输入信号的变化范围内得到几乎一样的信扰比，而总的量阶可比均匀量化是还小。因此，缩短了码字的长度，提高了通信效率。非均匀量化就是对信号的不同部分用不同的量化间隔，具体地说，就是对小信号部分采用较小的量化间隔，而对大信号部分就用较大的量化间隔。实现这种思路的一种方法就是压缩与扩张法。压缩的概念是这样的：在抽样电路后面加上一个叫做压缩器的信号处理电路，该电路的特点是对弱小信号有比较大的放大倍数（增益），而对大信号的增益却比较小。抽样后的信号经过压缩器后就发生了“畸变”，大信号部分没有得到多少增益，而弱小信号部分却得到了“不正常”的放大（提升），相比之下，大信号好像被压缩了，压缩器由此得名。对压缩后的信号再进行均匀量化，就相当于对抽样信号进行了非均匀量化。压缩特性示意图如图（图1.3）。（图1.3）压缩特性示意图压扩律常用的有两种，一种是u律，一种为A律。A律数学表达式为（1-1）其中，是归一化的压缩器的输入和输出电压，u是一个正常数。将对求导取常数，可得（1-2）从式（1-1）可知，若远远小于1，即输入小信号时，u律近似与直线；大与1时，即大信号输入时，从公式1-1可知，u律近似对数曲线。所以，一般来讲，u律既非直线也非对数曲线，如图1.4。u=0,对应于均匀量化；u=100，就可以得到满意的压缩特性。A律的数学表达式为(1-3)式（1-3）对取导数，得（1-4）当A=1时，对应均匀量化的情况。当A在100附近时，有满意的网压缩特性。这时，当很小时，与有线性关系；当较大时近似对数关系，如图1.5（图1.4）A律压缩特性（图1.5)u律压缩特性上