وتشكل طريقة التناوب في دلتا أحد أكثر التقنيات استدامة وكفاءة من حيث الموارد من أجل التحويل من جانب بلدان أخرى، التي تُقدر بصفة خاصة في النظم التي يقيد فيها نطاق الترددات وتسود فيها البساطة في المعدات، وبالنسبة للمهندسين الذين يعملون في مجال الاتصالات، والتجهيزات السمعية، والمقاييس الشاملة، أو السيطرة المدمجة، فهم مزايا التنويم الفوقي في أساليب التشغيل الأساسية، والتكييف، والتبادل العملي.

ما هو تعديل دلتا؟

إن طريقة تعديل دلتا هي طريقة تفاضلية لا تنقل سوى التغيير بين عينات الإشارة المتعاقبة بدلاً من الضخ المطلق، والفكرة الأساسية بسيطة بشكل واضح: إذ تشير إشارة واحدة إلى ما إذا كانت الإشارة إلى المدخلات قد زادت أو انخفضت بالمقارنة مع التقدير المحلي، ويستخدم جهاز الاستقبال هذا التيار الصغير لتكرار أو تفكك جهاز تسجيل التردد المحلي، مما يعيد بناء جهاز قياسي ذي كفاءة بسيطة.

وقد حققت إدارة الشؤون الإدارية، التي أدخلت في الأربعينات وصقلت خلال الستينات، نجاحا مبكرا في نظم الاتصالات الصوتية العسكرية حيث كانت معدلات منخفضة ودائرة بسيطة بالغة الأهمية، واليوم، لا تزال عملية التناوب ذات صلة بنظم تجهيز الإشارات الرقمية الحديثة، وكثيرا ما تظهر كبنة بناء في أجهزة تحويلية من طراز سيغما إلى رقمي، وفي نظام خطابات رقمية منخفض التعقيد(ج).

المبادئ الأساسية لتعديل دلتا

ويتألف نظام تعديل الدلتا الكلاسيكي من ثلاث مجموعات وظيفية: مركب، وكمبيوتر، ومدمج، تدفع جميعها ساعة عينات، ويولد التقدير المحلي عن طريق جهاز التجميع (عادة ما يكون متراكما بسيطا)، الذي يتلقى إشارة الاختلاف الكمية.

  • Comparator:] The analog input signal is compared with the local estimate. If the input is greater than the estimate, the comparator outputs a positive difference; otherwise, a negative difference.
  • Quantizer: ] The quantizer converts the difference into a single bit: a logical "1" for a positive difference and a "0" for a negative difference.
  • Integrator (Accumulator): ] On each hour cycle, the integrator either adds a fixed step size (de) if the bit is "1" or subtracts lo the bit is "0". Over time, the integrator output follows the input signal with a staircase waveform.

في جهاز الاستقبال، يقوم مدمج متطابق بعملية التصفير الصغير لإعادة بناء الإشارة المشابهة، ثم يقوم مرشح ذو مسافات منخفضة بسلاسة التقريب من السلالم، ويستعيد الموجة الأصلية المشابهة ببعض الضوضاء الكمية.

(د) تشمل معايير النظام الرئيسية حجم الخطوة (ل) وتواتر أخذ العينات (ل) (و) () ويؤثر اختيار الـ (ل) تأثيراً مباشراً على آليتين متلازمتين هما: الضوضاء الزائدة في الضغط والضوضاء الجمري (الضوضاء الخافتة) (الضوضاء الخافتة) (الضئيلة) التي تُفضي إلى التشويج المكثف.

التمثيل المواضيعي

إذا كنا نشير إلى الإشارة إلى (س) وفترة العينات (تي) = (1/و) والتقدير المعاد بناؤه (س) يعمل معالج الدلتا على النحو التالي:

  • Error e(n) = x(nT) - x ⁇ (n-1)
  • Bit b(n) = sign[ e(n)] (positive ⁇ 1, negative ⁇ 0)
  • x ⁇ (n) = x ⁇ (n-1) + · (2b(n)-1) (i.e., +dd for b=1, − for b=0)

هذا التوقع البسيط/الكهرباء هو أساس كل متغيرات التناوب

أنواع تقنيات تعديل دلتا

تعديل دلتا القياسية (Linear DM)

ويستخدم الشكل الأساسي الوارد وصفه أعلاه درجة ثابتة من حيث الحجم، ويجعله البساطة جذاباً للتطبيقات المنخفضة التكلفة والقوى المنخفضة، ولكن أدائه محدود، وهناك نوعان من الضوضاء التي تهيمن على: [خطة FLT:0](أ) زيادة في الحمولة (عندما تتغير الإشارة المرجعية بسرعة أكبر من مؤشر الموصلات يمكن أن يتتبعها بالمعدل (f ular) و[قناقل:]

تعديل دلتا التكيف

Aaptive delta modulation overcomes the fixed step-size limitation by varying lo based on the recent bit pattern. If successive bits are the same (indicating the input is rising or falling rapidly), the step size is increased to prevent slope overload. If bits alternate, the step size is decreased to reduce granular noise. A common algorithm, such as the one used in

مواصلة إجراء تعديل مائي لحجم الدلتا

(ب) إنَّ مُراقبة حجم المركبة (CVSD) هي مخطط تكييفي محدد حيث لا يكون حجم خط الاستدلال متغيراً فحسب بل مُستمراً أيضاً (اللوائح) ويستخدم جهاز كشف الظرف على المسار القصير لتعديل المقياس بطريقة سلسة.

تعديل دلتا - سيغما

(أ) يُمثل تعديلاً في مادة التحلل الحاد (Dta-sigma) تطوراً كبيراً، يجمع بين العينات الزائدة والضوضاء التي تُشكل لتحقيق تحويل عالي الاستبانة، ويضع الهيكل مدمجاً قبل الموزّع (xxxxx) (يُعدّل) مُستخدماً في قياس الطول الصوتي (الرمز)

المزايا والحدود

AdvantagesLimitations
Simple hardware – only a comparator, integrator, and clock needed Slope overload distortion at high input signal slopes
Low bit rate – 1 bit per sample, ideal for bandwidth-constrained links Granular noise (idle channel noise) when signal is near constant
No need for word synchronization or frame alignment Fixed small step limits dynamic range in standard DM
Inherent monotonicity – ideal for servo control loops Requires oversampling to achieve resolution comparable to PCM

مقارنة مع التقنيات الأخرى للتعاون التقني فيما بين البلدان النامية

وكثيرا ما يقارن المهندسون التناوب بين الدلتا والمسح التراكمي للنبضات والتفاوت في التصويب PCM (DPCM) ويرمز الكم الهائل لكل عينة باستخدام أجزاء متعددة (مثل 8-16 قطعة من العينة)، ويوفرون خدمات تقنية ممتازة بتكلفة أعلى من ذلك، ويرسل البرنامج الفرق بين العينات المتعاقبة، باستخدام كميات أقل من التصويب (النموذج 4).

ويمكن اعتبار تعديل الدلتا نموذجاً من نوع واحد من المواد الكيميائية التي تحتوي على كمية ثابتة، وتتمثل ميزة هذه المادة الرئيسية في معدلها المنخفض جداً بالنسبة للنوعية السمعية المماثلة في الإشارات المنخفضة التردد، ولا سيما الخطابات، إلا أن المادة الكيميائية تحقق درجة أفضل من التخصيب في معدل معين من العينات بسبب استخدام كمي متعدد المدارات، أما بالنسبة للصوتيات العالية التحلل، فإن الضبط الرقمي المنخفض التكلفة (محللاً من المقاييس).

وبالنسبة للمهندسين الذين يختارون من بين هذه الخيارات، يتوقف القرار على المفاضلة بين المعدل المقطع، والتعقيد في المعدات، والنسبة المطلوبة من الإشارة إلى الأرقام.

التطبيقات العملية لتناوب دلتا

الاتصالات الصوتية الرقمية

"الطريقة التي تُستخدم فيها "الوحدة الخاصة بـ "الـ "الـ "الـ "الـ "الـ "الـ "الـ "الـ "الـ "الـ "الـ "الـ "الـ "الـ "الـ "الـ "الـ "الـ "جـيـمـا

Audio Processing and Consumer Electronics

وفي حين أن النظم السمعية العالية الصفة تستخدم الآن محولات دلتا - سيغما، فإن طريقة الفرز البسيطة للدلتا تجد تطبيقات جذابة في أجهزة الصوت والشبكات الداخلية ومراقبي الأطفال حيث تكون التكلفة والطاقة في المقام الأول، وتستخدم إدارة الدمج أيضا في بعض أجهزة السمع الرقمية المبكرة ومسجلات الصوت.

الاستشعار عن بعد والتطبيب عن بعد

وفي مجال القياس عن بعد بواسطة السواتل والرصد البيئي عن بعد، تولد أجهزة الاستشعار إشارات متفاوتة ببطء )التدبير، الضغط، بطيارات البطاريات( وتوزع وحدات دلتا بصورة فعالة هذه الإشارات باستخدام معدلات منخفضة جدا، وتحافظ على النطاق الترددي والقوة الثمينين لمحطة RF، ويمكن أن يبث جهاز واحد من أجهزة ادارة الديموغرافيا عدة قنوات تناظرية مع أخذ عينات من الشُعُصُصُصُصُصات، ويمكن نقل التسلسل المُعِّعَّع على الات البصرية أو الراديوية.

نظم الرقابة وسيرفو لووبز

فالطبيعة الاحتكارية للتعديلات الفوقية (الناتج الكمي ينتقل دائما في الاتجاه الصحيح) تجعله جذابا لثوابت المراقبة الرقمية، وفي مكامن مراقبة السرعة أو مواقع، يولد محركاً للنبضات يحرك مباشرة محركاً أو مضخم للحرك متعدد الأطراف، ويضمن هيكل التغذية المرتدة للحركة أن أي خطأ في التتبع يصحح الناتج بسرعة.

Delta-Sigma ADCs in Modern Instrumentation

(أ) أكثر المفاهيم تكاملاً في مجال تعديل الدلتا في الوقت الحاضر داخل

اعتبارات التنفيذ للمهندسين

اختيار حجم الخطوة وأخذ العينات

بالنسبة للتصميم القياسي للدماغ، يجب أن يلبي حجمه (الرمز) بمقياس الـ (الرمز) المضاعف: (التغير)

هـاردواير ضد تنفيذ البرامجيات

ويمكن بناء مصممي الدلتا باستخدام مجموعة من المكونات المشابهة (مركب، ومحلل مدمج، ومفتاح مدوّن) مجهز بإشارة رقمية، غير أن التنفيذ الحديث كثيراً ما يستخدم ملوثات دقيقة أو محركات ذات حجم مكافئ متعدد الأطراف، ويقرأ جهاز قياس متغير مكافئ عن طريق جهاز قياس سريع للتصنيف، ويرشّح رقمياً، ويُنتج جهاز قياسي متغير مُتصفّف مباشرة.

التخزين والتعمير

ويحتوي موجة السلالم المعاد بناؤها من جهاز الاستنشاق على ضوضاء كمية عالية التردد، لا سيما قرب عدة ساعات من ساعة أخذ العينات، ويحتاج مرشح منخفض التمرين مع قطع في نطاق الترددات (مثلا، 3.4 كيلو متر مربع للصوت) إلى إزالة الضوضاء المتقادمة، ويتوقف نظام التصفية والتصميم على حجم الترددات المسموح به.

الاختبار والتقييم

وعند تقييم نظام التناوب على الدللا، ينبغي للمهندسين قياس مدى القدرة على إحداث الاحتراق على أساس الكم والتواتر، وضبط نقطة الحمولة الزائدة (حيث تهبط SNR بشكل حاد) ومستوى الضوضاء العديمة، وبالنسبة للخطط التكييفية، يمكن تحسين النطاق الديناميكي بمقياس يتراوح بين 10 و20 درجة مئوية على قياس الديموغرافيا.

خاتمة

إن أسلوب التناوب في الدلتا ما زال أسلوباً أساسياً ومميزاً في مجموعة أدوات مهندس، إذ إن تبسيطه المتأصل، ومعدله المنخفض، وسهل التتزامن، يجعله مرشحاً قوياً للاتصال الصوتي، والتصميم عن بعد، وتطبيقات الرقابة التي تُستخدم فيها الطاقة وربط النطاق الترددي الشحيحة، والتطور من مفهوم الإدارة الثابتة إلى مخططات التكيف (الإدارة والاختبار والتصميم الرقمي)