Дельта-модулятор

 

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено M<778 (21) 2645208/18-21 с присоединением заявки Ко (23) Присритет

Опубликовано 30,0780 Бюллетень ИЯ 28

Дата опубликования описания 300280 (5f)M. Кл.

Н 03 К 13/22

Государственный комитет ссср по делам изобретений и открытий (53) УДК 6 21, 3 76 . 9 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Г.Н.Котович и И.А.Усанов

Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (54) ДЕЛЬТА-КОИ,УЛЯ ТОР

Изобретение относится к электросвя— зи и предназначено для преобразования речевых. сигналов в цифровую форму для дальнейшей цифровой коммутации и уплотнения, а также для использования в устройствах конференцсвязи, в которых объединение дельта-модулированных /ДМ) сигналов производится цифровыми методами . 30

Известен дельта-модулятор для конференцсвязи, содержащий последовательно соединенные интегратор, усилитель низкой частоты и дельта кодер, выход которого подключен к первому входу коммутационного блока, выходы которого соединены с первыми входами перемножителей, вторые входы которых соединены с выходами распределителя импульсов, соответствующий выход которого подключен ко вторым входам дельта-кодера и коммутационного блока, а выходы перемиожителей соединены со входами сумматора и последовательно соединенные детектор уровня, блок сравнения и амплитудноимпульсный модулятор (1).

Недостаток этого дельта-модулятора заключается в низком качестве воспроизведения речевых сигналов, Известен также дельта-модулятор, содержащий входной фильтр, подключенный к первому входу компаратора, выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого и выход псдключены к первому и второму входам четырехраэрядного регист- ра сдвига соответственно, пряже и инверсные выходы которого подключены к схеме эквивалентности, соеди нечной через слоговый интегратор с первым входом юалитудно-импульсного модулятора, второй вход которого со.единен со вторым входом четырехразрядного регистра сдвига, а выход подключен к первому входу первого преобразователя полярности, выход которого через основной интегратор . подключен ко второму входу комнаратора, второй преобразователь о.лярности, поключенный к выходу триггера и дополнительный интегратор, выход которого подключен к одному иэ входов сумматора (2).

Недостатком этого дельта-модулятора является низкое качество воспроизведения речевых сигналов из-эа лалой эффективности подавления шу ов свободного канала.

752799

Цель изобретени я — улучшение качества воспроиз ведения речевых сигналов путем уменьшения мощности шумов свободного канала„

Поставленная цель достигается за счет того, что в дельта"модулятор, содержащий входной Филь тр, подключ ен— ный к первому входу компаратора, выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого и выход подключены к первому и второму входам четырехразрядного регист— ра сдвига соответственно, прямые и инверсные выходы которого подключены к элементу э квив ален тиос ти, соединенному через слоговый интегратор с первым входом амплитудно-импульсного модулятора, второй вход которого соединен со вторым входом четырехразрядного регистра сдвига, а выход подключен к первому входу первого преобразователя полярности, выход которого через основной интегратор подключен ко второму входу компаратора и последовательно соединенные второй преобразователь полярности с дополнительным интегратором, дополнит"JIL но введены два элемента совпадания, подключенные своими входами к прямым и инверсным выходам двух первых pasрядов четырехразрядного регистра сдвига, а выходами — ко входам втор-го преобразователя полярности и уси— литель, вход которо" î соединен с выХОДОМ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ИНTPЕРаТО,са, с. выход — со вторым входом первого riðåобразователя поляоности.

На Фиг.1 показана схема цельтамодулятора „Ha Фи г, 2 — Диа грэ<ль1ы и апряжений,. где, U ("„) — Фор!ла напрях<ения на OOHовно л интеграторе;

Т вЂ” период следования тактовых с импульсов;

Т вЂ” период повторения двухэлеП ментных пачек на выходе модул ятооа;

СР— величина напря><ения шага. квантования;

Я вЂ” величин"= напряжения, равoIlN б|< е

Y (t) — сигнал на выходе дельтамодулятора в режиме холостого хода;

V(t) — сигнал на выходе первого преобразователя полярности с амплитудами + Ч;

E(г.) — СИГНаЛ На ВЫХОДЕ .-.-ОРОГО преобразователя Г олярности с амплитуды + Е;

U< — соеднее значение напряжения на выходе дополнительного интегратора; среднее значение напряг<ения

О на выходе пеового преобраэо вателя полярности.

Дельта-модулятор содержит входной

Филь тр 1, соединенный с первым вхоДом компаратора 2, выход îòîðîãî покдлючен к первому -ходу триггера 3.

Выход три-- гера 3 соединен со входом четырехраз рядн =I о регистра 4 сдвига, прямые и инверсные выходы которого через sëåìåí ò э к ивален тности 5 с оединены со слоговым интеггатором б.

Выход слогового интегратора б соединен с первым входом амплитудноимпульсного модулятора 7, второй вход которого подключен к выходу триггера

3, а выход соединен с первым входом первого преобразователя 8 полярности.

Выход преобразователя 8 полярности через основной интергатор 9 соединен со Bòoðblì входом компаоатора 2. Входы элемента 10 совпадения подключены к

1Я прямым выходам первого и второго раз— рядов регистра 4, входы зле лента 11

coHпадения подключены к инверсным выходам тех же разрядов регистра 4, а выходЬ: эдемеHTos сов<1адения подро ключены ко входам второго греобразо- . вателя 12 полярности, выхоД KQTopoIo

"- =. îås госледовательно соединенные дополнительный интегра:ор 13 и усили— .ель 14 подключен ко второму входу первого преобразователя 8 полярности.

Дельта-модулятор работае-,. следующим образом.

Посредством фильтрации из сигнала

Е(t) исключается.чередуюшие символы

1010.„ 10, таким образом, обратная св,» эь E полос= 1»с.áo лего,гиапаз она с границами 300 Гц — 3,. 4 кГц Отсутс"".-,*;: -.. . так к=-.:< частот . среза дополитсльного инте:p»торс» 13 выбирается в p=:: .o. - е 10 — 20 Гц, ., "- обычная

l ;;..вЂ”â€”,,<еГ|ь сГ., авляется к»к <- Ф«vHкцкей усреднения (интегрирования), так и

Филь TpBIIIiH, и 3и на †õî "модулятора из-за различия шагов квантования, например О" ) CI; сигнал U+(t)(Фиг,2), на основном интеграторе 9 накапливается постоянная составляющая, которая приводит к появлению пачек из двух нулей в сигнале у(t), Чем больше ошибка асимметрии =ф -. 8, тем аще появляются пачки из двух нулей, т.е, тем выше частота появленгля пачек F=1/Т„. При ,QO" которых также зависит от -.величины р

Величину частоты следования двухэлементных пачек нетрудно вычислить (Фиг, 2, сигнал U! t)), Иэ подобия

55 трехугольников следует, что с(<

«1с Tå с, Г

)=, с и д", Сигнал у (t) поступает .в регистр

4 сдвига и в данном случае í- .выходе элемента 11 совпадения имеются единичные импульсы, сигнал t= (t)

752799 Данные импульсы поступают на второй преобразователь 12 полярности и, так как сигнал 8 (t) =О,. то на выходе преобразователя 12 полярности присутствуют положительные имгульсы амплитудой Е, которые вЬздействуют на дополнительный интегратор 13, В процессе усреднения на интеграторе 13 появляется постоянная составля4 ющая напряжения Uo, которую легко вычислить

Данная постоянная составляющая, усиленная за счет усилителя 14 в K раз, поступает в противофазе на первый преобразователь 8 полярности, в результате чего на выходе его всегда будет присутствовать нагряженке компенсирующее ошибку асимметрии причем

2О (3) Е f .к-к V— о с (Формула изобретения

Дельта-модулятор, содерх<ащкй входной фильтр, подключенный к первому входу компаратора, выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого к выход.подключены к первому и второму входам четырехразрядного регистра сдвига соответственно, прямые к инверсные выходы которого подключены к элементу эквивалентности, соединенному через слоговой интегратор с первым входом амплитудно-импульсчаго модулятора,второй вход которого соединен со вторым входом четырехразрядного регистра т (2)

ИоУ (Edtno с. где К вЂ” коэффицкент усиленкя усилителя 14;

Кп — коэффициент передачи первого преобразователя полярности 8, С другой стороны, ошибка асимметрии возникает из-за- различия шагов положительных и отрицательных приращений аппроксимирующего напряжения U (t) причем без учета отри%. цательной обратной связи. Ее очень п рос то оп рецелк ть и=- выражения тс /4; 35

Vc

F — (М <Я =— . = о о <= Х . где - -. — постоянная времени основного интегратора 9, Va — в данном случае, напряжение на входе основного интегратора 9, которое вызывает ошибку асимметрии Е, Для конкретного рассматриваемого примера существование 4О на входе основного .интегратора эквивалентно тому (фиг.2), что

I+vI ) — -I I а

С учетом отрица елькой обратнок связи, в схеме (фиг,l) должен существовать установившийся процесс, который должен удовлетворять как условие (3), так к условие (4), Поэтому, приравнивая (3) к (4) можно получить выражение, которое указывает на предельны" возможности

)предлагаемого метода компенсации ошибки асимметрии а .-п= (5)

E.к ° к „

Из выражени я (5) следует важный вывод: для того, чтобы устранить шуьы свободного канала илк же уменьшить частоту появления двухэлемент- 65 ных пачек й<, на выводе дельта-модулятора, необходимо коэффициент усиления по напряжению К введенного усилителя 14 выбрать достаточно большим, однако. необходимо выбрать К столь большим, чтобы выполнять условие

-.1 и < т г,, т.е. чтобы мощность спектральных составляющих, попадающих в полосу пропускания речевых сигналов, была бы мала. Как .показали экспериментальные исследования, при испытании дельта-модуляторов в режиме конференцсвязи, при числе участников равным 10, вполне достаточно (чтобы на слух не воспринимать шумы свободного канала) выбирать

К=1200 -1500, что легко обеспечивается одним операционным усилителем типа K 1 УТЧО 1 В.

Таким образом введенные элементы

10 и 11 совпадания обеспечивают подавление шумов свободного канала.

Это вполне объяснимо, так как функции усреднения (интегрирования) и фильтрации можно одновременно совместить только при исклюЧении в цифровом потоке У.(t) равновероятных комбинаций типа 10 в предлагаемом дельтамодуляторе.

Путем перехода с помощью введенных элементов 10, ll совпадания от непериодического сигнала к периодическому (фкг,2, сигнал Е (t)), а далее путем усреднения и усиления сигнала, пропорционального ошибке асимметрии, к введения его в цепь отрицательной обратной связи удалось и акткческк голностью скомпенсировать асимметрию, всегда присутствующую р дельтp модул» оре

Введеные элементы совпадения к усилитель напряжения незначительно увеличивают объем оборудования предлагаемого дельта-модулятора, что позволяет надеяться на широкое его применение при преобразованиях речевых сигналов в цифровую форму в системах цифровой коммутации и уплотнения злсктронных АТС к особенно в устройс .вах конференцсвязи.

752799 сдвига, а выход подключен к первому входу первого преобразователя полярности, выход которого через основной интегратор поключен ко второму входу компаратора и последовательно соединенные второй преобразователь полярности с дополнительным.интегратором, о z л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью улучшения качества воспроизведения речевых сигналов путем уменьшения мощности шумов свободного канала, в него дополнительно введены два элемента совпадания, подключенные своими входами к прямым и инверсным выходам двух первых разрядов четырехразрядного регистра сдвига, а выходами ко входам второго преобр. зователя полярности и усилитель, вход которого соединен с выходом дополнительного интегратора, а выход — ca вторым входом первого преобразователя

5 Полярнос ТИ .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

582590, кл. Н 04 М 3/56, 1977.

2°, Gr eel Ues J.A, Riemene и . Соде МосЪу 0 1о wit Dig схИу Соп гоЕЕед Сот

Ро б юд 1о Speech Тгапы ьз)о,—

„Р imps Тес са2 Review "

1970 31, Р 11/12 р. 335-353 (прототип) .

752799 из 2.

Составитель д. Ходырев

Редактор С.Тимохина ТехредЖ. Кастелевич Корректор Ю.Макаренко

Заказ 4765/20 Тираж 995 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4