Table of Contents
إنّ عملية التلاعب بالدمّة ما زالت تقنية أساسية في الهندسة السمعية الحديثة، مما يتيح تحويل إشارات الأشعة المُدوّنة إلى شكل رقميّ، مع ارتفاع مستوى النسيج، وقلة البيانات، وخلافاً لصيغة التصوّر الشوكيّة التقليدية، التي تُجسّد الكمّ المُطلق لكلّة،
أساسيات تعديل دلتا
أما طريقة التحويل في دلتا فتتضمن إشارة مدخلات متماثلة عن طريق تحديد الاختلاف بين العينة الحالية والقيمة المتوقعة المستمدة من الناتج السابق، حيث أن النظام لا يزال يتضمن حلقة ترددات بسيطة: حيث أن كمية واحدة من المحركات ذات المقياس الواحد (مركب) يمكن أن تقارن المدخلات مع إشارة مكررة محليا، ويشير الناتج الثنائي الناتج إلى ما إذا كانت الإشارة قد زادت أو انخفضت.
To understand these limitations, consider the frequency response of the modulation cycle. The integrator acts as a low-pass filter with a transfer function of H(z) = 1 /1 - z -1] in the discrete-time domain.
العناصر الرئيسية للنظم الرفيعة المستوى
إن تصميم نظام للتعديلات الفوقية يقوم على نوعية سمعية شفافة يتطلب تضافر دقيق لعدة لبنات مترابطة، والعناصر التالية حاسمة في تحقيق تشويه منخفض، ونطاق دينامي واسع، وتشغيل قوي على مختلف مستويات المدخلات.
المناظير والمواقف
وفي إدارة العمليات التقليدية ذات المدار الواحد، فإن المقارنات هي مجرد مضخم متفاوت بعتبة صفرية، ولكن بالنسبة لتطبيقات الأداء العالية، يمكن استخدام كمي متعدد المستويات لخفض الضوضاء الكمية، إذ أن هناك كمية من نوعين أو ثلاثي، مثلا، تسمح بتدقيق تمثيل الاختلافات وتوسيع النطاق الدينامي بشكل فعال، وهذا هو الأساس لزيادة معدلات الخفض في الترددات الفوقية التكييفية والتأثير المستمر على الاختلالات.
تصميم ملفات لوب
ويشكِّل مرشح الحلقة - الذي كثيرا ما يكون مدمجا من الدرجة الأولى أو الثانية - طيف الضوضاء ويثبِّت حلقة التغذية المرتدة، وفي نظام إدارة السجلات والمحفوظات من الدرجة الأولى، يقدم المدمج عمودا واحدا في العاصمة، وينتج عن ذلك وظيفة لنقل الضوضاء ترتفع بوتيرة التردد، وكثيرا ما تؤدي حلقات التفكك العالي إلى زيادة الضوضاء، مما يدفع الضجيج الكمي إلى ارتفاع الترددات التي يمكن فيها إعادة البناء.
Step Size Control and Adaptation
ويُعدّ هذا المقياس المختلط محدوداً في جوهره، إذ إن خطوة كبيرة جداً تسبب ضجيجاً ثابتاً في الممرات الهادئة؛ وتفضي خطوة صغيرة جداً إلى زيادة حجم المسافات على المحاورين؛ وتتجاوز آليات الحجم الإيجابي هذه عن طريق رصد نمط المسار المقطعي: إذا كانت هناك عدة أجزاء متتالية ذات علامة، فإن حجمها يرتفع بسرعة؛ وإذا ما حدث في كثير من الأحيان، فإن الإشارة تكيفها على نحو آخر
التموين والارتفاع العيني
ويُعدّ أخذ العينات حجر الزاوية في عملية الخفض العالية الأداء، حيث إنَّه عن طريق أخذ العينات بمعدلات عدة مرات في تردد النيكيت (مثلاً، فإنَّ نسبة الـ 128 كيلوهرتز إلى 1 ميغاهرتز للصوت)، فإنَّ الضوضاء الكميّة تنتشر على نطاق أوسع، مما يقلل من قوة الضوضاء المتَّصلة، كما أنَّبة تخفف من متطلبات الرشِّد الصواعق قبل إعادة البناء.
اعتبارات التصميم والتجارة
ويتطلب بناء نظام يقدم باستمرار سمعة عالية الجودة تناقل عدة مقاييس للأداء مترابطة، ويجب على المهندسين أن ينظروا في نطاق الترددات، والنطاق الدينامي، وميزانية الطاقة، والقيود المتعلقة بالغرض، وتورد الفروع التالية تفاصيل قرارات التصميم الحاسمة وآثارها.
Bandwidth and Slope Overload Margin
The most fundamental design constraint is the maximum slope of the input signal. For a given step size ⁇ and sampling period Ts, the maximum trackable slope in ' sloppes too fastload must be / T]s. To ensure that slope overload does not occur even for the highest amplact
الكمية
In a one-bit DM system, the in-bandization noise power is approximately Pq = (D2 / 12) ; B[FLT
Clock Jitter and Timing Errors
ويقلل أداء أي نظام للتعديلات الرقمية من درجة الحرارة في الوقت الحاضر، وفي طريقة التناوب، يُستخدم جهاز قياس العينات في بيانات الساعة كخطأ في التوقيت في عملية التكامل، ويضيف بشكل فعال ضوضاء تناسبي مع مشتق الإشارة إلى المدخلات، أما بالنسبة للنظم ذات الأداء العالي، فيمكن أن يُبقي جهاز قياس الترددات على أقل من 1 في المائة من فترة أخذ العينات؛ وبالنسبة لاختيار عينة من طراز MHz.
تعقيدات واغتنام الطاقة
ومن الدوافع الأصلية للتعديلات المستهدفة في الدلتا تبسيطها؛ ويمكن بناء رمز أساسي واحد لإدارة المواد الكيميائية باستخدام جهاز تشغيلي، ومقارن، وبعض العناصر السلبية، غير أن نظم التشغيل العالية تتطلب منطقا رقميا بالنسبة لأجهزة التكييف، والمرشحات، وكميات متعددة، كما أن استهلاك الطاقة الكهربائية من هذه الأجهزة الرقمية لا يعمل على قياس الترددات، كما أن هذه الأجهزة الهندسية ذات الترددات العالية، والمنطق.
الهياكل المتقدمة والتقنيات
وبالإضافة إلى مخطط تعديل الدلتا الأساسي، تم تطوير عدة متغيرات متقدمة لدفع حدود الأداء، ويساعد فهم هذه البنايات المهندسين على اختيار النهج الصحيح لمتطلباتهم المحددة.
تعديل دلتا التكيف
وكما ورد في السابق، فإن نظام إدارة الديون والتحليلات يكيف بشكل دينامي حسب حجم الخطوة استنادا إلى النمط الأخير، وأكثرها شيوعا هو خوارزمية جايانت، التي تستخدم مضاعفاً للحجم (م) يعتمد على ثلاثة أجزاء، مثلاً، إذا كانت آخر ثلاث أجزاء من المقياس 1-1 أو 0-0، فإن الحد الأدنى للكلمات مضاعف.
Modulation
وقاعدة بيانات البيانات الرقمية هي عبارة عن بديل للتعديلات الفوقية التي تستخدم مدمجاً متغيراً مع تغيير الوقت لتعديل المنحدر باستمرار، وهي تستخدم على نطاق واسع في الاتصالات الصوتية العسكرية والمهنية (مثل معيار " ستانج - 4198 " )، ويقارن جهاز التسجيل في مركز البيانات الدولي بالمنتج المتكامل؛ ويتحكم في خط الارتداد وحجم الخطى من خلال شبكة " RC " .
Sigma-Delta Modulation (SDM) Comparison
وكثيرا ما يختلط نظام العزلة بين الجسيمات والدلتا مع إجراء تعديل في الدلتا، ولكنه يضع المدمج في المسار الأمامي )قبل الجرعة( بدلا من أن يكون في حلقة التغذية الارتجاعية × )١٠( وينتج في نهاية المطاف تشكيلا أفضل من الضوضاء، مما يجعل الإدارة المستدامة للصوت والتكنولوجيا الغالبة بالنسبة لمعدلات الارتفاع الصوتي ومعدلات الارتفاع )٦(.
تحديات التنفيذ العملي
وحتى مع بنية حسنة الصنع، فإن التنفيذ في العالم الحقيقي يستحدث عقبات يمكن أن تتدهور نوعية الصوت، ويجب على المهندسين أن يتصدوا لهذه التحديات من خلال تصميم دوائر دقيقة، وتحسين الخوارزمية، واختبار شامل.
التصميم الأمامي - الهند
ويجب أن تكون الإشارة إلى المدخلات محدودة النطاق قبل دخول الموصل لمنع الإسم، إذ إن من الضروري أن يُختار جهاز الفرز المضاد للارتفاع مع خفض معدل الإشارات المثقوبة في نيكوست، ولكن يجب اختيار ترتيبه للتقليل إلى أدنى حد من التشويه التدريجي في النطاق الصوتي، وكثيرا ما يُفضل أن تُستخدم أجهزة التصفيات في الاستجابة في مرحلة التحلل، ولكن يمكن استخدام مرشيف أو مرشحات التصفيات الرفع.
تجهيز الوقت الحقيقي الرقمي
وإذا تم تنفيذ خوارزمية التكيف رقميا، يجب إغلاق الحلقة في غضون فترة واحدة، وبالنسبة لارتفاع معدلات أخذ العينات (مثلاً، 2.048 ميغاهيرتز بالنسبة لصفوف صوتية تبلغ 64 كيلوهرتز، فإن التأخير التدريجي من خلال المنطق الرقمي (بما في ذلك تحويل شركة ADC/DAC إذا كان المقياس مدون) يجب أن يقلل إلى أدنى حد ممكن من أجل منع عدم الاستقرار.
الإمداد بالطاقة والنواحي الأرضية
وتراعي دوائر تعديل الدلتا مدى حساسية إمدادات الطاقة من الطرازات الأرضية، ولا سيما لأن جهاز الاستكمال والمقارنات يعمل بالفولطيات المميزة الصغيرة، كما أن التصميم الدقيق الذي يُستخدم في قصف النجوم، ومجالات العرض الرقمية المستقلة، والمكثفات المحلية للفصل، لا بد من وضع أجهزة التحكم اللاسلكي أو البطاري، والمشغلات المتحولة، بعيدا عن قسم الأشعة، والنسخة الموصى بها،
الطلبات المقدمة في الهندسة الحديثة
ولا تزال عملية تعديل الدلتا العالية الأداء تجد مكانها في عدة مجالات سمعية حيث يكون انخفاض معدل القوة أو المعدات البسيطة عوامل قيادة، ففهم مواطن القوة والقيود التي يفرضها نظام إدارة الشؤون الإدارية يساعد المهندسين على اتخاذ خيارات مستنيرة.
نظاماً للبحث والتواصل اللاسلكي
ويستخدم العديد من النظم المهنية للميكروفونات اللاسلكية والمراقبين غير المترددين في الغلاف الجوي إدارة الديوكسينات أو مركز التلقيم البوليفيزيائي بمعدلات طفيفة بين 32 و64 كيلوبايت، مما يتيح نقلا قويا على القنوات اللاسلكية الضيقة مع الحفاظ على عدم القدرة على الكلام، ومن ذلك مثلا أن سلسلة أجهزة الاستشعار الشعبية تستخدم أسلوبا تكييفيا معتمدا على الملكية لتحقيق وضوح كبير في بيئات الترددات المتطاولة.
أجهزة الاستماع والأجهزة المساعدة
وكفاءــة الطاقــة هي الجوهر في أجهزة السمع التي يجب أن تعمل لأيام على بطارية صغيرة، إذ أن الشفرة القائمة على أساس الدلطــة لا تستهلك إلا قليلاً من 200 إلى 500 ميكروغرام، مما يجعلها مثالية لهذه التطبيقات، وكثيراً ما تجمع معادلات السمع الحديثة بين الدلطام التكييفي وبين الإجهاد الديناميكي والحد من الضجيج، كما أن ارتفاع معدل أخذ العينات في الحسبان ييسر الإلغاء الرقمي.
الاتصالات الصوتية في النظامين المتكامل والجامع
وبالنسبة للأجهزة ذات القدرة المنخفضة المنخفضة التي تنقل أوامر الصوت أو المقاطع السمعية القصيرة، فإن طريقة التناوب في الدلتا تتيح مقايضة مقنعة، ويمكن تنفيذ جهاز قياس درجة واحدة من طراز DM بسيط على جهاز متحكم مصغر يستخدم ناتج PWM وجهاز خارجي للدمج، مما يتيح نقل الصوت على وصلات التردد فوق الصوتي مثل لورا أو BLE في 16300 كيلوباس.
خاتمة
أما تصميم نظم تعديل ذات أداء عال في مجال الهندسة السمعية، فيتطلب فهما شاملا للتفاعل بين حجم الخطوة، ونسبة أخذ العينات المفرطة، ونظام تصفية الحلقات، وحساب التكييف، واختيار هذه المعايير بعناية، والتصدي للتحديات العملية مثل قياس الساعة، والضوضاء على الإمداد بالطاقة، وتصميم النموذج الأمامي، فإن المهندسين يمكنهم بناء أجهزة تشفير وأجهزة تشفير ذات كفاءة تحقق جودة سمعية عالية في مجال التكييف.
For further reading, consult the original paper on adaptive delta modulation by Jayant (IEE Transactions on Communications, 1974), the definitive textbook on delta-sigma converters by Schreier and Temes (]Wiley, 2017), and application notes fromconduct