Низкоскоростной дельта-модулятор Советский патент 1985 года по МПК H03M3/02 

со эо :о

ел

Изобретение относится к импульсной технике и технике связи и может быть использовано в системах ттреобразования аналоговых (речевых)сигналов в цифровой вид. ,

Известен низкоскаростной дельтамодулятор, содержащий интегратор, триггер и компаратор,, к первому входу которого через сумматор подключен три индивидуальных цепи компаидирова ния, состоящие из соединенных последовательно полосового фильтра, компрессора, детектора, слогового фильтра и амплитудного модулятора, и цепь выделения сигналов компрессии OJ .

Недостатками этого устройства являются сложность исполнения и нестабильность амплитудной характеритики .

Наиболее близким техническим решением к изобретению является низкоскоростной дельта-модулятор, сод ержащий компаратор, первый вход icoToporo соединен с входсяч устройства, интегратор, выход которого подключен к второму входу компаратора, триггер задержки, информационный и тактовый входы которого соединены соответственно с выходом компаратора и тактовой шиной, а выход триггера задержки подключен к выходу устройства и входам индивидуальных цепей компандирования,(каждая из которых содержит подкпюченнный к ее входу полосовой фильтр и соединенный последовательно с ним экспандер, причем выходы всех экспандеров, соединенные с выходами индивидуальных цепей компандирования,.подключены к интегратору 2j .

Недостатком известного, устройства является невозможность обеспечения большого динамического диапазона при заданном отношении сигнал/шум из-за отсутствия управления шагом квантования.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона при сохранении требуемого отношения си1нал/шум.

Цель достигается тем, что в низкоскоростной дельта-модулятор, содержащий компаратор, первый вход которого соединен с входом дельтамодулятора, интегратор, выход которого подключен к второму входу компаратора, триггер задержки, информационный и тактовый входы которого

соединены соответственно с выходом компаратора и тактовой шиной, а выход триггера задержки подключен к выходу дельта-модулятора и входам индивидуальных цепей компандировани каждая из которых содержит подключен а1Й к ее входу полосовой фильтр введен сумматор, выход которого.соединен с входом интегратора, а входы подключены к выходам индивидуальных цепей компандирования,в каждую из которых введены соединенные последовательно выпрямитель, слоговый фильтр, амплитудно-импульсный модулятор и перемножитель, выход которого соединен с выходом индивидуальной цепи компандировг.ния, а другой вход подключен к выходу полосового фильтра и входу выпрямителя, при этом другой вход амплитудно-импульсного модулятора соединен с входом полосового фильтра.

На чертеже представлена блок-схема низкоскоростного дельта-модулятора.

Первый вход компаратора соединен с входом 2 дельта-модулятора, а к второму входу компаратора I подключен выходинтегратора 3. Выход KOMnapiaTOpa 1 соединен с информационным входом триггера 4 задержки, тактовый вход которого подключен к тактовой шине 5, а выход триггера 4 задержки соединен с выходом 6 дельта-модулятора и входами индивидуальных цепей 7 компандирования, выходы которых подключены к входам сумматора 8, соединенного своим выходом с входом интегратора 3. Каждая цепь 7 компандирования состоит из соединеннь1х последовательно полосового фильтра 9, выпрямителя 10, слогового фильтра 11, амплитудно-импульсного модулятора (АИМ) 12 и перемножителя 13, другой вход которого подключен к выходу полосового фильтра 9, вход которого соединен с другим входом амплитудно-импульсного модулятора 12.

Низкоскоростной дельта-модулятор работает следующим образом.

Поступающий на вход 2 дельта-модулятора аналоговый сигнал U (t) сравнивается в компараторе 1 с выходным сигналом и (t) интегратора 3. С выхода компаратора 1 снимаются уровни единицы, если разность этих сигналов положительна, и нуля. если она отрицательна. Тактируемый триггер 4 задержки преобразует эти уровни в последовательность У(t) импульсов, поступающую на выход 6 дельта-модулятора, а также на индивидуальные цепи 7 -компандиро вания. Имеющийся в i-ой цепи 7 полосовой фильтр 9 выделяет, с точ ностью до ошибки квантования, составляющие и (t) входного акалогового сигнала, лежащие fe пределах полосы этого фильтра 9. Полосы фильтров 9 во всех цепях 7 не перек рываются друг с другом, но все вместе перекрывают частотный диапазон входного сигнала. Следующие за полосовым фильтром 9 выпрямитель и слоговый фильтр 11 выделяют огибающую V сигнала с выхода фильтра 9, которая, поступая на амплитуд но-импульсный модулятор 12, модулирует по амплитуде импульсную по.следовательность Т (t), в результате чего получается сигнал V . Этот сигнал вместе с сигналом U (t) с выхода фильтра 9 поступает на перемножитель 13, с выхода которого сигнал Y; (t) приходит на соответствующий вход сумматора 8. С его вы хода суммарный сигнал V (t) всех цепей 7компандирования поступает на вход интегратора 3. Пусть на вход 2 дельта-модулятора поступает гармонический сигнал и (t) sin W,t с частотой W, f -;гя.-. лежащей в полосе фильт i и ра 9 первой из цепей 7 компандирова ния. На выходе слогового фильтра 11 этой цепи будет сигнал а где коэффициент а имеет постоянную величину, определяемую амплитудой импульсов последовательности Y(t) на входе цепи 7 компандиронания, пос тоянной Т времени интегратора 3 и частотой С0( . Передача сигнала через амплитудно-импульсный модулятор 12 возможна только тогда, когда на его другой вход поступают импульсы, т.е. при условии Т (t) 1. Дельта-модулированный сигнал Y (t) принимает значения О или 1 (отсутствие и. наличие импульсов в дискретные моменты с периодом Тс тактовой частоты f. Таким образом, сигнал с выхода АИМ (полагая коэффициент передачи АИМ равным единице) V,,.T(T,VV,,Q. На выходе перемноясителя 1 3 Vr .V,)-a. Сигнал V(t) V| (t) , так как работает, лишь первая цепь 7 компандирования. Сигнал на выходе полосового фильтра 9 с точностью до ошибки квантования U(t) U(t) и при амплитудном значении U, входного сигнала U(t), когда опасность перегрузки дельтамодулятора особенно велика, U(t) и. для сигнала с выхода перемножителя 13 можно записать или, loT-U напряжение V управления шагом квантования пропорционально амплитуде входного сигнала. Следовательно, отношение сигнал/шум, пропорциональное будет постоянно при изменении амплитуды входного сигнала U. Аналогичный анализ для дельтамодулятора с нелинейными элементами дает зависимость V | 1 , rAejj коэффициент пропорциональности, К показатель степени нелинейного элемента. Отсюда следует, что отношение сигнал/шум может оставаться примерно постоянным лишь для очень больших степеней К ,. что требует весьма громоздких нелинейных элементов, пределы нелинейности которых ограничивают диапазон возможных входных сигналов, Таким образом, введение новых элементов и связей между ними обеспечнвает расширение динамического днапазона при сохранении требуемого отношения сигнал/шум. Это эквивалентно повышению разборчивости речи и- узнаваемости по голосу в случае использования изобретения в системах связи.

НИЗКОСКОРОСТНОЙ ДЕЛЬТА-МОДУЛЯТОР, содержащий компаратор, первый вход которого соединен с входом дельта-модулятора, интегратор, выход которого подключен к второму входу компаратора, триггер задержки, информационный и тактовый входы которого соединены соответственно с выходом компаратора и тактовой шиной, а выход триггера задержки Иодключен к выходу дельтагмодулятора и входам индивидуальных цепей компандирования, каждая из которых содержит подключенный к ее входу полосовой фильтр, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона при сохранении требуемого отношения сигнал/щум, в него в.веден сумматор, выход которого соединен с входом интегратора, а входы подключены к выходам индивидуальных цепей компандирования, в каждую из которых введены соединенные последователь HO выпрямитель, слоговый фильтр, амплитудно-импульсный модулятор и перемножитель, выход которого соединен с выходом индивидуальной цепи (Л компандирования,а другой вход подключен к выходу полосового фильтра и входу выпрямителя, при этом дру.гой вход амплитудно-импульсного модулятора соединен с входом полосового фильтра..