ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦІЯ

Принципи дельта-модуляції. Дельта-модуляція (ДМ) була запропонована з метою спрощення АЦП та ЦАП. Для перетворення аналогового сигналу в цифровий в АЦП ДМ застосовують однорозрядний код, єдиний символ якого вказує тільки знак (полярність) похідної аналогового сигналу через інтервал дискретизації Гд. Послідовність формування ДМ-сигналу подано на рис. 17.7. На ділянці іх-і2 та і^-ц аналоговий сигнал и(і) зростає (похідна додатна), тому кодові символи ДМ-сигналу набувають значення "+1" і на рис. 17.7, б зображені як імпульсні додатної полярності. На ділянці іг-іг сигнал і/(/) спадає (похідна від'ємна), тому кодові символи ДМ-сигналу набувають значення "-1" і зображені у вигляді імпульсів від'ємної полярності.

Формування із ДМ-сигналу первинного аналогового сигналу також досить просте. Оскільки ДМ-сигнал отримуємо як знак похідної аналогового сигналу, то для перетворення послідовності імпульсів у аналоговий сигнал

необхідно виконати операцію, що є оберненою диференціюванню, тобто операцію інтегрування. У схемі ЦАП ДМ-сигналів (рис. 17.8) застосовано ідеальний інтегратор, що має імпульсний відгук у вигляді східця напруги. Якщо до входу такого ідеального інтегратора подати послідовність імпульсів ДМ-сигналу, то відгуки на кожний із них підсумовуються, і вихідна напруга має вигляд східчастої функції часу та є апроксимацією аналогового сигналу. Вона утворилась у результаті дискретизації та квантування, тому позначається як и^кТд). Відновлення аналогового сигналу и(і) із квантованого иКВ(кТь), як і в ЦАП ІКМ, здійснюється ФНЧ.

Рис. 17.7. Часові діаграми роботи АЦП та

В АЦП ДМ, схема якого подана на рис. 17.8 і часові діаграми роботи – на рис. 17.9, своєрідно вирішено задачу знаходження похідної аналогового сигналу и(ї) • Нагадаємо, що похідна обчислюється як відношення приросту функції до приросту аргументу. Для того щоб дістати приріст аналогового сигналу, використовують обчислювальний пристрій, на один вхід якого подають неперервний аналоговий сигнал и(і), а на другий – відновлений інтегратором із вихідного ДМ-сигналу квантований сигнал иЛкТд). Різницевий сигнал е(0 = и(і) – иКВ(кТ„) і є апроксимованою похідною сигналу и(і). Функцію кван-

тувача виконує пороговий пристрій ПП, напруга на виході якого відповідає закону різницевого сигналу е(і). Електронний ключ Кл, що замикається на короткий час т через інтервал дискретизації Гд, є водночас дискретизатором і кодером. На його виході формується послідовність імпульсів ДМ-сигналу.

ЦАП ДМ

АЦП ДМ

Неперер сигнал

вний

е(і) ^

ПП І

Кл

а(*)

г а

Л(*ТА)

Пьїго

иа(*ТА)

Неперервний сигнал

«(*)

ДМ-сигнал

Інтегратор ФНЧ

Місцебий декодер

Рис. 17.8. Структурні схеми АЦП та ЦАП лінійної ДМ

Таке технічне рішення побудови АЦП дає можливість, по-перше, дістати точнішу східчасту апроксимацію неперервного сигналу на ділянках із малими приростами, по-друге, усунути невизначеність при перетворенні постійної напруги в ДМ-сигнал (як саме зображати ДМ-сигнал при відсутності приросту) за рахунок змінних імпульсів додатної (+1) та від'ємної (-1) полярностей.

Розглянутий вище метод формування ДМ-сигналу є найпростішою, так званою лінійною {класичною) ДМ, яка запропонована в 1946 – 1948 рр. Делорейном, Ван Миєро, Дер'явичем (Франція) та Л. О.Коробковим (СРСР). Нині існують десятки різновидів ДМ, що відрізняються, головним чином, завбачником* {місцевим декодером). Оскільки в ДМ різницевий сигнал формується із вхідного та завбаченого тим чи іншим методом, її досить часто називають системою із завбаченням.

Особливості ДМ. Відновлений первинний сигнал при ДМ лише з деяким наближенням відтворює початковий сигнал. Точність відновлення залежить від частоти дискретизації, кроку квантування, а також від крутості сигналу. Цілком ясно, що для зменшення шуму квантування, як і в разі ІКМ, необхідно брати меншим крок квантування А.

Проте при зменшенні кроку східчастої кривої (рис. 17.9, а) необхідне таке саме підвищення частоти дискретизації, інакше східчаста крива не буде збігатись із неперервною. У ДМ частота дискретизації Тя визначається не за теоремою Котельникова, а виходячи із заданої точності відтворення неперервного сигналу. Розрахунки показують, що при однаковому з ІКМ шумі квантування частота дискретизації для ДМ приблизно на порядок вища (/д= 20/гтах). Проте швидкості модуляції В цифрового сигналу в ІКМ та ДМ майже однакові, оскільки в ДМ застосовується однорозрядний код, а в ІКМ -багаторозрядний.

* У системах із ДМ та ДІКМ завбачником називають пристрій, що з деякої невеликої кількості (п = 1.. З) відомих відліків сигналу формує наступний к + 1 відлік.

Зменшення кроку квантування в ДМ призводить до специфічних спотворень, які дістали назву перенавантажень за крутістю. Перенавантаження виникають через те, що відновлений східчастий сигнал після інтегратора за один такт Га збільшується (чи зменшується) тільки на один крок А, а початковий сигнал и(і) за цей час може збільшитись (чи зменшитись) на кілька кроків. Виникає додаткова похибка відновлення. Такий випадок має місце на рис. 17.9, а на спадаючій ділянці неперервного сигналу. Одним із методів боротьби з перенавантаженням за крутістю є застосування змінного кроку квантування (адаптивна ДМ): зі зростанням крутості зростає і крок.

Рис. 17.9. Часові діаграми лінійної ДМ для режиму слідкування за початковим сигналом: а – сигнали на виході віднімаючого пристрою, 6 – сигнал лінійної ДМ

Шум хибних імпульсів у ДМ значно менше впливає на якість відновлення сигналу, ніж в ІКМ, оскільки код однорозрядний і помилка призводить до зміни відновленого сигналу на один крок А, а використання у схемі ДМ ідеального інтегратора, що має нескінченну пам'ять, призводить до накопичення помилок. Для боротьби із цим явищем на практиці або періодично обнуляють інтегратор, або застосовують інтегратор з обмеженою постійною часу (ЯС-інтегратор).

Порівняння ІКМ та ДМ. На запитання: "Яка ж з модуляцій, ІКМ чи ДМ, краща?", – впевненої однозначної відповіді дати неможливо. Усе залежить від виду неперервного сигналу, призначення системи зв'язку, показника, за яким проходить порівняння. Можна лише назвати такі основні особливості ІКМ та ДМ:

1) класична (лінійна) ДМ за залежністю відношення сигнал-шум квантування від швидкості цифрового сигналу дещо гірша, ніж ІКМ, але різно-

види ДМ (наприклад, адаптивна з миттєвим компандуванням та подвійним інтегратором у колі зворотного зв'язку) забезпечують однакове з ІКМ відношення сигнал-шум квантування у разі меншої тактової частоти (швидкості модуляції);

2) ДМ більш стійка до завад лінії, тому вимоги до завадостійкості при передаванні ДМ-сигналу на кілька порядків менші, ніж для ІКМ;

3) при ІКМ необхідні як тактова, так і циклова синхронізації, при ДМ -тільки тактова;

4) апаратура формування ДМ-сигналу набагато простіша за апаратуру ІКМ, але у складі багатоканальної системи зв'язку, де обладнання ІКМ є груповим, а ДМ – індивідуальним, сумарна складність обладнання ДМ може бути й більшою.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
ІМПУЛЬСНО-КОДОВА МОДУЛЯЦІЯ ТА ЇЇ ОСОБЛИВОСТІ	\|	ОСОБЛИВОСТІ ПЕРЕДАВАННЯ ЦИФРОВИХ СИГНАЛІВ ЛІНІЯМИ ЗВ'ЯЗКУ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.01 сек.