ПРИНЦИПЫ ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИИ

В.СТАСЕНКО (RA3QEJ), 396600, Воронежская обл., г.Россошь, ул.Куйбышева, 62, тел.(07396) 2-28-97. E-mail: oliver.@rossosh.vrn.ru факс (07396) 2-70-03.

При передаче по проводным и радиоканалам аналогового сигнала, преобразованного в цифровую форму, возникает несколько проблем, связанных с аналого-цифровым преобразованием, синхронизацией,реализацией системы и т.д.

Существует еще один доступно реализуемый метод передачи и приема в одноразрядной форме аналогового сигнала, в котором могут отсутствовать как тактовая, так и цикловая синхронизация. Так, при возрастании аналогового сигнала на шаг квантования по амплитуде, передается знак "+" или 1, а при уменьшении - знак "-" или 0.

Важное значение в процессе преобразования аналогового сигнала играет форма аппроксимирующей функции. Так как осуществляется кодирование с предсказанием, а дельта-модуляция (ДМ) асинхронна, она может быть ступенчатой (у=1), линейной (у=х), квадратичной у=х2 и т.д. С возрастанием степени функции возрастает точность аппроксимации исходной функции, но увеличивается и сложность модема. На практике функция второго порядка является уже более чем достаточной для преобразования речевого сигнала.

По времени задается частота квантования, обычно она должна быть не менее 8 кГц для достаточной разборчивости речевого сигнала. Принцип построения модема ДМ показан на рис.1, а аппроксимации - на рис.2.

Puc.1

Дельта-модулятор очень прост - это компаратор на основе операционного усилителя, на один из входов которого подается аналоговый сигнал, а на другой - аппроксимирующая функция с тактовой частотой. На выходе операционного усилителя снимается знаковый сигнал, которым можно осуществить частотную модуляцию, передавая всего две частоты.

Puc.2

Демодулятор сигнала с ДМ еще проще. Это обычный интегратор на основе операционного усилителя. С возрастанием порядка функции аппроксимации возрастает сложность интегратора - на один ОУ на каждую единицу показателя степени аппроксимирующей функции. Аналоговый сигнал с выхода дельта-демодулятора можно подать на обычный усилитель низкой частоты.

При анализе сигнала с ДМ можно сказать, что ширина его спектра зависит от тактовой частоты. Для сужения спектра сигнала используется дельта-сигма-модуляция. При ней исходный аналоговый сигнал подвергается интегрированию перед его квантованием, как по уровню, так и по времени. На приемной стороне после демодуляции он подвергается дифференцированию для восстановления своей формы.

Более сложные методы ДМ - многоуровневая, передача только начала изменения знака импульсной последовательности и т.д. - являются более сложными как в построении систем, так и в настройке.

Дельта-модуляция может быть использована в системах передачи информации, цифровых фильтрах на основе PIC-процессоров, системах закрытия информации при передаче по каналам связи, охранных системах, кодовых замках и т.д. ДМ можно, например, использовать в УКВ-диапазонах, модулируя носитель информации в одном из разрешенных видов, и при этом не будет нарушен ни один пункт инструкции ГИЭ.

Заинтересованных прошу обращаться к автору, вложив конверт с обратным адресом.

Литература

1. Венедиктов М.Д. и др. Дельта-модуляция. Теория и применение. - М.: Связь, 1976.
2. Стил Р. Принципы дельта-модуляции. - Связь, 1979.
3. Котович Г.Н., Ламекин В.Ф. Проектирование дельта-преобразователей речевых сигналов. - М.: Радио и связь, 1986.

РЛ 8/2000, c.38.

Обсудить на форуме