|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы сигнала. Полученный в результате сигнал у (t) = х (fj - х (t - Гд) квантуется с помощью АЦП, а затем вновь преобразуется в аналоговую форму с помощью ЦАП. Восстановленный аналоговый сигнал у (t) задерживается на время Гд и суммируется с незадержанным сигналом. Операция нахождения разности между выборками в эквивалентной схеме представлена в виде аналогового вычитающего фильтра, построенного на линии задержки на время Гд. Преобразование Лапласа вычитающего фильтра имеет вид K{S)= 1 -ехр(-5Гд), 2
xli) Вычитающий фильтр К (s) n(f} Суммирующий (рильтр f((s) Рис. 1.14. Структурная (а) к эквивалент.чая (б) схемы ДКИМ системы с аналоговым преобразованием разности между выборками а модуль частотной характеристики определяется по приближенной формуле: /С(/)(«2я/ГдК1-(я/Гд)/3. Искажения частотной характеристики системы передачи, которые возникают при введении вычитающего фильтра на передающем конце, должны быть скомпенсированы на приемном конце. Если предположить, что для линейного КИМ преобразователя уровень шумов квантования остается постоянным на всех частотах преобразования, то спектр шумов на выходе системы будет определяться выходным суммирующим фильтром в соответствии с законом I . Так как сигнал X (/) и шум п (i) изменяются в одно и то же число раз, то динамический диапазон остается неизменным. В другом варианте ДКИМ (рис. 1.15, а) спектральное распределение шумов на выходе равномерное. Квантуемый сигнал у (t) представляет собой разность между входным сигналом х {t) к задержанным на время Гд выходным сигналом х (/- Гд). Выходной сигнал х (О формируется и в кодирующем, и в декодирующегЛ устройствах из цифровых слов, снимаемых с АЦП. Значение ошибки в сигнале х (f) не может быть большим, особенно на низких частотах, так как оно непрерывно циркулирует в цепи обратной связи кодирующего устройства. Для анализа шумов удобно пользоваться эквивалентной схемой кодирующего устройства (рис. 1.15, б). В предположении, что шум квантования п (t) носит аддитивный характер, преобразование Лапласа функции передачи кодирующего устройства описывается выражением С(5) = ехр(-5Гд). Величина шума на выходе всей системы такая же, как и в линейной КИМ системе, но диапазон значений сигнала на низких частотах существенно шире. Однако на частотах свыше 0,33 частоты Най-квиста динамический диапазон сигнала уменьшается, но не более чем на 6 дБ. Случай единственной разности между входным и выходным сигналами представляет собой экстраполяцию нулевого порядка. мл 1 yfi) - Тд -у nit] x(t) / 5Г y(t) x(t) "1 Рис. 1.15. Структурная схема (а) ДКИМ системы, в которой сигнал предсказания формируется в кодирующем так как настоящее значение сигнала выборки сравнивается с предыдущим. Можно построить и более сложные системы, в которых анализируются значения нескольких предыдущих выборок. В этом сл \ чае X (О = kx {t - Гд) -f kx [t - 2Гд) + • • • + kiX (t - гТд). : Эти системы применяют для низкочастотного диапазона, но эффективность их основана на априорных сведениях о сигнале. При отсутствии таких сведений система работает хуже линейной КИМ системы. Дельта-модуляция. Дельта-модуляция (ДМ) представляет собой также способ преобразования, при котором используется корреляция между выборками сигнала. ДМйвля«я«я-«евбым-влу1*эем ДКИМ, .v:.r.m при котором используется только один разряд на выборку разностного сигнала ошибки. Этот единственный разряд указывает полярность дискрета сигнала ошибки, т. е. несет информацию о том, увеличился или уменьшился сигнал за время, прошедшее после предыдущего дискрета. Преимущество такого преобразования заключается и в простоте его технической реализации (рис. I.I6). Квантователь при ДМ преобразовании представляет собой пороговый элемент (усилитель-ограничитель, компаратор), который служит для определения знака ошибки. На изображенной структурной схеме не показаны вход- Мот Ixdt Выход  Рис. 1.16. Структурная схема дельта-модулятора Рис. 1.17. Преобразование при дельта-модуляции: / - перегрузка по крутизне; 2 - гранулярный шум «ОЙ ФНЧ И дискретизатор, являющиеся неотъемлемой составной частью любых КИМ систем. Положительное напряжение разности приводит к формированию I, а отрицательное - к формированию 0. Соответственно функции цифроаналогового преобразования в цепи обратной связи и в декодере осуществляются с помощью D-триггера, синхронизируемого частотой выборок (генератора двухполярных импульсов) и интегратора. Простейший интегратор может состоять из конденсатора, накапливающего заряды от импульсного генератора. Скорость работы интегратора не может превосходить скорость поступления импульса коррекции. Поэтому иногда дельта-модулятор не в состоянии отслеживать быстрые изменения во входном сигнале, т. е. дельта-модулятор испытывает перегрузку по крутизне (рис. 1.17). Так как максимальная скорость работы интегратора в цепи обратной связи определяется произведением размера шага квантования q на частоту дискретизации /д, условие перегрузки имеет вид \dxit)/dt\>qf, где X (/) - входной сигнал. Из графика на рис. 1.17 видно, что гранулярный шум мал, если малы размеры шагов, но при этом увеличивается вероятность перегрузки по крутизне. Расчет ДМ преобразователя связан с выбором размера постоянного шага и частоты дискретизации. При этом не-обходилЮ выполнить два требования: i) отношение сигнал/гранулярный шум должно иметь определенное минимальное значение при наиболее низком уровне кодируемого сигнала; 0 1 2 3 [ 4 ] 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||