Устройство для компандированной дельта-модуляции

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПАНДИРОВАННОЙ ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИИ, содержащее последовательно соединенные блок сравнения и триггер, выход которого соединен через интегратор с первым входом блока сравнения, причем к другому входу триггера и другому входу интегратора подключен генератор тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью уменьшения уровня шумов, введены генератор компаНдирующих сигналов и узел преобразования компандирующих сигналов , причем выход триггера соединен с входом генератора компандирующих сигналов и первым входом узла преобразования компандирующих сигналов, второй вход которого .соединен с выходом генератора компандирующих сигналов , причем дополнительный вход с (О интегратора соединен с выходом узла преобразования компандирующих сигна / ) лов, третий вход которого соединен с генератором тактовых импульсов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (11) 2343 А

3(5D Н 04 J 3/18 с(!). л ь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К IlATEHTY., !) !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ (21) 2677104/09 (22) 16. 10.78 (31) 842710 (32) 17.10.77 (33) США (46) 23.03.84. Бюл. Ф 11 (72) Вильям Джордж Крауз (США) (71) Интернэшнл Бизнес Машинз

Корпорейшн (США) (53) 621.395.44.621.376.56(088.8) (56) 1. Многоканальная связь. Под ред. И.А.Аболица. N., "Связь", 1971, с. 112-114 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПАНДИРОВАННОЙ ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИИ, содержащее последовательно соединенные блок сравнения и триггер, выход которого соединен через интегратор с первым входом блока сравнения, причем к другому входу триггера и другому входу интегратора подключен генератор тактовых импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения уровня шумов, введены генератор компандирующих сигналов и узел преобразования компандирующих сигналов,причем выход триггера соединен с входом генератора компандирующих сигналов и первым входом узла преобразования компандирующих сигналов, второй вход которого .соединен с выходом генератора компандирующих сигналов, причем дополнительный вход интегратора соединен с выходом узла преобразования компандирующих сигналов, третий вход которого соединен с генератором тактовых импульсов. 1082343

Устройство для компандированной дельта-модуляции содержит блок сравнения, генератор 2 тактовых импульсов, триггер 3, интегратор 4, состоящий из цифро-аналогового преобразователя 5 и цифрового накапливающего сумматора б, генератор 7 компандирующих сигналов, узел 8 преобразования компандирующих сигналов, содержащий блок 9 сравнения (фиг. 2), регистр 10 сдвига, первый, 55

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в установках передачи информации с генератором величины шага.

Известно устройство для компан- 5 дированной дельта-модуляции, содержащее последовательно соединенные блок сравнения и триггер, выход котррого соединен через интегратор с первым входом блока сравнения, причем к другому входу триггера и другому входу интегратора подключен генератор тактовых импульсов (11 .

Однако известное устройство имеет большой уровень шума.

Цель изобретения — уменьшение уровня шума.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для компандированной дельта-модуляции, содержа- 20 щее последовательно соединенные блок сравнения и триггер, выход которого соединен через интегратор с первым входом блока сравнения, причем к другому входу триггера и другому 25 входу интегратора подключен генератор тактовых импульсов, введены генератор компандирующих сигналов и узел преобразования компандирующих сигналов, причем выход триггера соединен З0 с входом генератора компандирующих сигналов и первым входом узла преобразования компандирующих сигналов, второй вход которого соединен с выходом генератора компандирующих сигналов, причем дополнительный вход интегратора соединен с выходом узла преобразования компандирующих сигналов, третий вход которого соединен генератором TGKTDBblx импульсов. 40

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного устройства, на фиг. 2 — вариант выполнения узла преобразования компандирующих сигналов, на фиг. 3 и 4 эпюры напряжений, поясняющие работу устройства. второй, третий и четвертый элементы

И 11 — 14 соответственно, первый, второй и третий элементы ИЛИ 15-17 соответственно, первый и второй инверторы 18 и 19 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Подводимый от микрофона или аналогичного источника аналоговый сигнал подается к блоку 1 сравнения.

Выходной сигнал этого блока подается к триггеру 3, который на основе сигнала счить.вания сохраняет на тактовом входе действительное мгновенное значение считываемой величины. Цифровой накапливающий сумматор 6 и цифро-аналоговый преобразователь 5 работают совместно и представляют обычный для дельта-модуляции интегратор 4.

Выходной сигнал пифро--налогового преобразователя 5 подается на вход блока i сравнения. Таким путем выходной сигнал блока 1 сравнения цает полярность разности между входным аналоговым сигналом и выходной величиной цифро-аналогового преобразователя 5. Эта полярность в виде считываемой величины запоминается триггером 3 путем управляющего действия тактового сигнала на входе.

Триггер 3 дает дельта-модулированный выходной двоичный сигнал D<. Генератор

7 вычисляет для каждой считываемой величины требуемую величину шага на основании заданного алгоритма, необходимую для получения компандированной величины шага в соответствии с прошедшей кривой заданного напряжения. Величина ш-га подает" ÿ в накапливающий сумматор 6, гце она складывается с величиной, вырабатываемой сумматором, или вычитается из нее. В представленном примере осуществления между генератором и накапливающим сумматором 6 дополнительно добавлен узел 8.

В соответствии с алгоритмом, пре— дусмотренным в генераторе 7, вычисленная величина шага должна проходить через узел 8 и модифицироваться в соответствии с рассматриваемым изобретением.

Выходной сигнал триггера 3 управ-. ляет сложением и вычитанием в накапливающем сумматоре 6. Если блок 1 сравнения обнаруживает, что выходной сигнал цифро-аналогового преобразо1082343

20 вателя 5 меньше, чем входной аналоговый сигнал, тогда величина шага добавляется к величине сигнала в накапливающем сумматоре 6. Если, наоборот, выходной сигнал цифро-аналоговоро преобразователя больше, чем входной аналоговый сигнал, тогда блок сравнения ставит триггер в положение"I", вместо положения "0", вследствие чего величина шага генератора 7 вычитается из величины сигнала в накапливающем сумматоре 6.

Генератор 7 вычисляет требуемую величину шага в соответствии с содержащимся в нем алгоритмом компандирования, который со своей стороны не имеет существенного значения для данного изобретения. Важно однако, что алгоритм компандирования величины шага обеспечивает минимальную величину шага и в нем предусмотрены устройства, распознающие когда достигнута минимальная величина шага.

Входной аналоговый сигнал совместно с прямоугольными импульсами н а к а плив ающе го сумматора, следующими с частотой считывания, изображен на фиг. За.

При приближении величины аналогового сигнала к сигналу накапливаю- 30 щего сумматора возникает один шаг в положительном или отрицательном направлении, в зависимости от разницы между аналоговым сигналом и сигналом накапливающего сумматора. Этот процесс протекает при управлении со стороны генератора 7. Если, например, как показано в точке Х на фиг. За, аналогоЬый сигнал предположительно достигает такой величины, которая 40 соответствует сигналу накапливающего с мматора в данный момент считывания, то при этом возникает дополнительный нуль, который прерывает серик. из последовательно чередующихся единиц 45 и нулей, характерную для типичного сигнала покоя, и смещает вверх сигнал накапливающего сумматора на такую величину, которая соответствует минимальному шагу генератора 7. При 50 этом (на выходе демодулятора, на другом конце участка передачи сигналов) возникает сигнал с увеличенной амплитудой вместо нормального сигнала покоя. Частота таких спорадически возникающих отклонений невелика, но лежит в диапазоне звуковых частот, которые проходят через обычно.применяемый фильтр низкой частоты, служаший для отфильтровывания составляющих частоты считывания. Это явление, как показано в точке У на фиг. За, может повторяться через спорадические интервалы и приводит к неразборчивости передачи, если сигнал накапливающего сумматора, как это показано в точках Z, проходит вблизи уровня сигналов покоя. При этом могут возникать дополнительные шаги в том или другом направлении вместо обычной неискаженной серии из единиц и нулей.

Получаемая в рассматриваемом примере серия двоичных сигналов показана на фиг. Зб. Начальная неискаженная передача сигналов покоя, состоящая из чередующихся единиц и нулей, в точке Х и в дальнейших точках Y, Z и т.д. прерывается серией более или менее случайных сигналов. При этом возникают нежелательные компоненты шума, хотя и с низким уровнем, но в диапазоне звуковой частоты, причем этот шум слышен за демодулятором.

Вычисленная генератором 7 величина шага подается в узел 8 в виде кодированной серии двоичных сигналов, в которой двоичный сигнал "0 является максимальной величиной, а двоичный сигнал "8" — минимальной величиной. Двоичные сигналы от 0 до 6 без изменений проходят к накапливающему сумматору. Двоичные сигналы от "0" до "7" анализируются посредством первого элемента ИЛИ 15, выходной сигнал которого поступает виде двоичной единицы "1", если входной сигнал, поступающий на двоичные линии от "0" до "7", будет "1".

Зта величина шага, поступающая от генератора 7, больше, чем заданное минимальное значение, поэтому она не нуждается в модификации посредством модифицирующего устройства при передаче величины шага накапливающему сумматору. Зта задача решается посредством выходного сигнала первого элемента ИПИ 15, который применяется в качестве подготовительного звена перед двумя элементами

И 13 и 14, которые пропускают беэ изменений двоичные сигналы "7" и "8" через элементы ИЛИ 17 и 16, подавая .их к накапливающему сумматору. Выходной сигнал первого элемента ИЛИ 15

1082343 инвертируется посредством второго инвертора 19, выходной сигнал которого при указанных условиях снова запирает элементы И 11 и 12, причем оба эти элемента И подают двоичный 5 сигнал "0" к элементам ИЛИ 16 и 17 и не препятствуют прохождению двоичных сигналов "7" и "8".

Если от генератора 7 должен передаваться двоичный сигнал 8 в качестве двоичной величины "1", тогда должно начинать работать модифицирующее устройство и изменять величины шагов, вводимых в накапливающий сумматор. Это критическое условие распознается с помощью первого элемента

ИЛИ 15 и посредством выходного сигнала с последнего превращается в состояние "0" Сигнал "0", поступающий из первого элемента ИЛИ 15, препятствует непосредственному переходу двоичных сигналов "7" и "8" через элементы И 14 и 13 в элементы

ИЛИ 17 и 16. Одновременно происходит инвертирование сигнала "0", поступающего от первого элемента ИЛИ 15, во втором инверторе 19 и осуществляется подготовка элементов И 11 и 12.

Вследствие этого сигнал "i" с выхода

30 блока 9 сравнения передается посредством первого инвертора 18 и через первый элемент И 11 и третий элемент ИЛИ 17 передается на выходную линию двоичного сигнала "8". При этих условиях выявляются величины всех шагов, передаваемых в накапливающий сумматор, во всех двоичных положениях от "0н до "6" для сигнала

"0", таким же образом передается сигнал "0" в двоичном положении "7" с 4О выхода блока сравнения, но в этом случае передается сигнал "1" в двоичном положении "8". В дальнейшем регистр 10 сдвига выполняет сдвиг на одну двоичную единицу. При каждом такте, считывания последний переданный сигнал дельта-модуляции выдается этим регистром сдвига, в то время как новый двоичный сигнал подается с выхода триггера 3. Сокращение D> применяется для обозначения самого последнего двоичного сигнала дельтамодуляции, а D + обозначается предшествующий двоичный сигнал дельта-модуляции. Во время каждого такта

Dд и D> < — сигналы поступают совместно на вход блока 9 сравнения, выходной сигнал которого в виде двоичного сигнала "7" или "8" определяет величину шага, передаваемого в накапливающий сумматор.

В приведенной- таблице представ-лены выходные величины для двоичных сигналов "7" и "8" в зависимости от двоичных сигналов D < и D > дельта-модуляции

Двоичный сигнал !

17 н

Двоичный сигнал

В этой таблице даны величины выходных двоичных сигналов "7" и "8" в функции от D> и D „ <, когда двоичные сигналы от "0" до "7" все вместе определяют уровень "0" и модификация должна работать. Если двоичные сигналы от "0" до "7" не все определяют "0", тогда передаются двоичные сигналы от "0" до "8" по мере их поступления, и в этом случае узел 8 не работает.

На фиг. 4а и 4б представлены результаты этого метода.

Когда вычисленная величина соответствует минимальной величине шага, а новый двоичный сигнал дельта-моду(ляции не равен предшествующему сигналу, то в качестве величины шага в накапливающий сумматор подается удвоенное значение минимальной величины шага (фиг. 4а). Результатом этой модификации является автоматическая подстройка величины шага в целях растягивания уровня сигнала.

На фиг. 4а прямоугольные сигналы накапливающего сумматора увеличены вдвое, как только достигнута точка Х и сигнал накапливающего сумматора равен аналоговому сигналу или меньше его, получается минимальная величина шага и передается двойной сигнал "0", вследствие чего прерывается предшест,вующая серия иэ чередующихся нулей и

1082343 единиц. При последующем такте снова начинается удвоение минимальной величины шага, за которой следует снова серия чередующихся нулей и единиц. Таким образом, сигнал накапливающего сум- 5 матора изменяется для растягивания уровня сигнала покоя, чем исключаются нежелательные сигналы шума, которые, как было показано на фиг. 3 могли бы возникать.

1082343

Напйяяемие накаплибающего симматара

Янцдогадмй сигна Z 2 2 2 Z покоя

Х а р1 р1 ) 1 0 1

10101 11 и f 1 т -т ерим Яоичных сигнаюо

Напряжение накапюибающеао сумматор

4 аЛОИЙВ сагнэ покоя Л Верия Houwbs сигнал оо

Фиг. Ф

Составитель Е. Голуб

Редактор О. Бугир Техред Т.Маточка Корректор А. Ильин

3аказ 1593/55 Тираж 635 Подписное

ВНИИПИ Государственногс комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г ° Ужгород, ул. Проектная, 4