הבנה של Delta Modulation

צורת ההמרה האנלוגית-לספרתית (ADC) שמצאה רלוונטיות מחודשת במערכות חיישן רכב מהירות גבוהה.בניגוד למודולציה קוד הדופק המקובל (PCM), אשר מקודמת את האמרה המוחלטת של אות בכל נקודה מדגם, דלה מודולומציה רק את ההבדל (הדל) בין הדגימה הנוכחית לבין הערך הנבא זה מייצר חיזוי נמוך של נתונים, כאשר הוא נמוך יותר, כלומר, כלומר, כלומר, ירידה של רמת עיבוד גבוהה של חומרת, כאשר הוא נמוך יותר, היא בעלת ערך זה, היא בעלת ערך זה, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, ירידה של חומרת גבוהה יותר, היא בעלת ערך זה נמוך יותר, כלומר, כלומר, כלומר, ירידה של ירידה של חומרת משקל גבוה יותר של ירידה של ירידה של חומרת משקל גבוה יותר של חומרת משקל גבוה של חומר זה, כלומר, כאשר היא בעלת ערך זה, כלומר, כלומר, כלומר, ירידה של נתונים, כלומר, כלומר, ירידה של ירידה של ירידה של ירידה של חומרת גודל גבוה יותר של חומרת גודל נמוך יותר של חומרת משקל גבוה של חומרת גודל של חומרת גודל גבוה של חומר זה, כאשר היא בעלת ערך זה, הוא נמוך יותר של חומר זה, כאשר היא בעלת ערך

המנטרן הבסיסי מורכב ממתאם, ממריץ מקומי, ושעון.המחליף משנה את הקלט מהאות הצפוי; אם ההבדל הוא חיובי, הפלט הוא "1", אשר לאחר מכן ניזון חזרה כדי לשנות את אותות ה-Digital באופן דרמטי על ידי שינוי ה-Digitation של ה-Dematereative (Dreative) באופן מהיר יותר מאשר את ה-Dloading Formtegrator האחרון.

יישום ב-Cycar Radar

מערכות מכ"ם של כלי רכב, הפועלות בדרך כלל ב-24 & #8201;GHz, 77   GHz, או 79 & #8201; להקות GHz, מסתמכים על דגימה מהירה של אותות שהתקבלו כדי לקבוע את הטווח, מהירות וזווית של אובייקטים. ⁇ ביניים גולמי (IF) אות של תדר-מודול קבוע גלי (FMCW) חייב להיות דיגיט לפני אותות דיגיטליים (D) מספק את אמצעי ייצור קל משקל, כלומר, כלומר, מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה היא מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של כוח קריטי של מערכת ההפעלה של אבטחה ADC (D) היא צמצום כוח קריטי של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של כוח לחץ דם יעילה יותר קל משקל (D-מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ) אשר יכול למזערית משקל קל משקל (D) אשר יכול למזערית משקל קל משקל קל משקל, אשר יכול למזער את אמצעי ייצור קל משקל (D) מצמצם את העלות של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת

עקרונות עיבוד אותות של Radar Signal

במכ"ם טיפוסי FMCW, האות המועבר הוא רמפה ליניארית.האות המתבטאות מהמטרה מעורבב עם האות המועבר לייצר תדר פעימות רוחב טווח.זה אות פעימות הוא אנלוגי שסנוס אשר תדירות משתנה עם מרחק יעד ומהירות יחסית. כדי לסטטת אות זה באופן מדויק, ADC חייב דגימות בקצב מספיק כדי ללכוד את התדירות המרשימה הצפויה (לעתים קרובות בעשרות מגה-הרץ) עם קצב אנרגיה גבוה מאוד.

יתרונות ומסחר

  • (FLT:0) ,הצטברות נתונים מורכבת FLT:1: זרם יחיד-ביט מוריד באופן דרסטי את רוחב האוטובוס הדיגיטלי הנדרש ואת רוחב הפס הזיכרון, מפשט על שיבושים וצמצום ההתערבות האלקטרומגנטית.
  • (FLT:0) צריכת החשמל של לואוור 1LT: כי דלה מודולציה דורשת רק קומפוטור ו integrator, צריכת הכוח האנלוגי שלה היא לעתים קרובות נמוכה יותר מאשר רזולוציה גבוהה Nyquist ADCs. הצד הדיגיטלי משתמש לוגיקה פשוטה כדי לשחזר את האות או להעביר את bitstream לסינון decimation.
  • (FLT:0) רכישת נתונים במהירות גבוהה FLT:1: שיעורי Sampling מעבר 1 & #8201;GHz הם אפשריים עם דלה מודולציה, המאפשר ללכוד אותות מכ"ם רחב פסווי עם פתרון זמן טוב.
  • (FLT:0Trade)-off: רעש בעיצוב FLT:1: סטנדרטי דלה מודולציה יש רעש קוונטי כי עולה עם תדירות (לא כמו sigma-delta Modulation, אשר מעצב רעש הרחק מהלהקה האות) עבור יישומים מכ"ם שבו רוחב פס האות מוגבל, סינון מותאם אישית של דלטה יכול להשיג יחס מספיק אותות-לאזה (S) ללא מורכבות מלאה ממירה.

שבבי מכ"ם של ספקים מובילים כבר להתנסות עם דלה מודולציה בלוקים ADC שלהם כדי להשיג את 5 & #8201; רוחב פס מיידי של GHz צריך עבור 4D הדמיה מכ"ם. לדוגמה, ADC מחוספס יכול להאכיל ישירות beamformer דיגיטלי, המאפשר זווית בזמן אמת-של-של-ריוול estimation עם מינימום של עצלות.

יישום רכב Lidar

Lidar רכב משתמש הדופק לייזר (בדרך כלל ב 905 & #8201;nm או 1550 & #8201;nm) כדי ליצור עננים נקודה 3D של הסביבה.הסימן המשקף הוא מאוד חלש ויש להיות מוגבר וספרה עם דיוק זמני גבוה. דלתא מודולציה היא שימושית במיוחד עבור 2 ארכיטקטורות לידר: זמן-of-of-of-F) ו-F (Toter) הילוך רציף (Ldar-to-to-andated) .

Lidar Signalistics

ב-ToF Lidar, החיישן פולט דופק לייזר קצר ומשלב את הזמן העגול על ידי זיהוי החזרה של הדופק משתנה.חזית אנלוגי כולל photodetector (כגון photodiode avalanche) ו transimpimpedance amplifier, הדופק החשמלי המתקבל חייב להיות דיגיטציה כדי לקבוע את זמן ההגעה המדויק שלו.

ב- FMCW Lidar, העיקרון דומה ל- FMCW אבל באמצעות לייזר בעל תדירות גבוהה.גילוי ה-ARray בשלב דורש ערבוב האור המתקבל עם אוסטרטור מקומי, לייצר אות מנצח בטווח RF.זה אות פעימות הוא דיגיטציה באמצעות ADC - שוב, דלה מודולציה יכולה להוריד את הכוח עבור מערך מקלט, במיוחד כאשר מספר פיקסלים לקריאה מקבילה.

יתרונות עיבוד אותות Lidar

  • (FLT:0) רזולוציה מרחבית של רזולוציה שטחית של 1FLT: על ידי מתן שיעורי דגימה גבוהים יותר, דלה מודולציה מאפשר מקלט לידר לפתור הפרדה זמניים דקים, מתורגם ישירות לרזולוציה טובה יותר לעומק (למשל, דיוק תת-ממדי).
  • (FLT:0) העברת נתונים של FLT:1: פלט חד-ביט מכל פיקסל ניתן להגדירה ולהעביר מחוץ-צ'יפ בשיעורי multi-gigabit. ב- פלאש לידר (שם סצינה שלמה מוארת בו זמנית), זה מקטין מאוד ספירה וכוח בהשוואה ל- ADCs.
  • (FLT:0) שיפור חסינות רעש סודיות 1FLT: מכיוון ש- delta Modulation הוא דיסלקציה שונה, הוא בעל עוצמה לרעש משותף ותנודות אספקה.זה חיוני עבור מקלטים לידר שפועלים בסביבות חשמליות רכב עם התערבות גבוהה ממנועי בעירה פנימית, מנועים, ו-ECUs אחרים.

קבוצות מחקר הוכיחו מקלטי לידר המשלבים מודולציה מתאימה ישירות על שבב photodetector, המאפשר דיגיטציה ברמת פיקסל. "תמונות דיגיטליות פוטו-מאוליות" (dSiPMs) להשתמש ב- delta Modulation כדי לספור אירועים חד-פעמיים עם תזמון גבוה, דוחפים ביצועים מעבר לגישות אנלוגיות מסורתיות.

השוואה עם טכניקות אחרות

בעוד דלה מודולציה מציעה יתרונות משכנעים, זה לא רק תוכנית טבילה בשימוש בחזית חיישן.החלפות הנפוצות ביותר כוללות Modulation הדופק-קוד (PCM), sigma-delta Modulation (SDM), ו-FLT:0pulse-density Modulation (PDM)FLT:1 .

  • (FLT:0)Pulse-code Modulation (PCM)BuildFLT) 1: PCM מקודמת כל דגימה כמילה רב-ביט (למשל, 8 עד 14 ביטים) היא מספקת לינאריות מעולה ו-SNR אך דורשת רמה גבוהה של ADC, שהיא כוח-hungry ו- Area-inefficient עבור מערכי רכב עם 4 ערוצים או יותר, כולל ADC.
  • (FLT:0)Sigma-delta Modulation (SDMís)FLT:1: Sigma-delta היא טכניקה קשורה כי oversamples ומשתמש משוב כדי לעצב רעש קוונטי מהלהקה האות.זה יכול להשיג החלטה יעילה מאוד (16–24 bits) אבל עלות מורכבות גבוהה יותר וכבדות עקב מסננים דיגיטליים.
  • (FLT:0) â € â ¢ â ¢ â ¢ â ¢ â ¢ ¢ â ¢ ¢ â ¢ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

צורת דלתא יושבת במקום מתוק: היא מספקת את השקיפות הנמוכה והפשטות של ממירביט 1, אך עם הסתגלות זהירה (ADM) יכולה להשיג טווח דינמי מספיק עבור אותות חיישן רכב רבים.עבור תרחישים שבהם רוחב פס אותות הוא טווח צר ודינמי גבוה, sigma-delta עשוי לנצח; אבל עבור פס רחב, ערוצים מהירים, בדרך כלל, מודולציה לעתים קרובות החוצה של כוח באזור.

אתגרים ופתרונות

חלוקת המודולציה של חברת הרכב ייצור מגיעה עם אתגרים ידועים כי מהנדסים טיפלו באמצעות עיצוב מעגלים וטכניקות אלגוריתמיות.

סלייפ Overload ו-Idle Noise

כאמור, עומס מדרונות מעוות אותות עם שינויים מהירים.מודולציה הסתגלותית מקלה על זה על ידי ניטור bitstream עבור דפוסים חוזרים (למשל, שלושה "1" מציין את האות עולה מהר יותר מהצעד הקבוע) ולאחר מכן להכפיל את גודל הצעד. עיגולי ADM מסחריים יכולים להשיג טווחים דינמיים מעל 80 & #8201;dB, מתאים לרוב אותות הרדאר.

שעון Jitter

(ד) צורת דלתא רגישה לשעון ג'ייטר משום שכל טעות תזמון בלולאה משוב משחיתה את האות המשוחזרת.סביבות הרכב מציגות רטט ורעש חשמלי שיכול לדרג את איכות השעון. Solutions כוללים שימוש בלולאות שננעלו בשלב ה-chip (PLL) עם אוקטלרים בעלי שליטה נמוכה של מתח (VCOs) וליישם התאוששות ג'טר-סובלנית אם bitstream הוא מתקדם לאחרונה ב-Flagalcastalcastal Analytics: DRADigitalatives-Digitalatives-Fteulator: DRADigitalative ALTulators-Digitalative DRADigitalative DRADigitalative DLCDigital-Ftragicertogic רגישים ל-Ftraative DLCDigitalative DRADigitalative D.

רעש שפינג וסינון

סטנדרטי דלה מודולציה יש ספקטרום רעש קוונטי שטוח, כלומר רעש לבן נוסף לאות. עבור זיהוי הדופק לידר, רעש זה יכול לטשטש החזרות חלשות. על ידי לאחר מודולר דלה עם מסנן מותאם (למשל, דופק-Shape קורטלטור) בתחום הדיגיטלי, את SNR יעיל ניתן לשחזר את ה-SCRMA-trata באופן חדירטיבי, אבל אם זה אפשרי להשתמש במגבלות של מעבדים רבים של המעבדים של ה-מרפאה.

Multi ערוצים SynSyncization

במכ"ם בשלבי-ריי או לידר רב פיקסל, כל ערוץ משתמש במתקני דלה נפרדים. Mismatches בין מודטורים (בשל ריאציות תהליך) לגרום לרווח ושגיאות מעודנות שמדיקות beamforming ו- זווית estimation. Calibration טכניקות, כגון הזרקת טון מבחן ידוע והתאמה של הגדלים integrator, שווה את הערוצים הדיגיטליים יכול גם ליישם את התקני תיקון אחוריים.

כיוונים עתידיים

תעשיית הרכב נעה לכיוון היתוך חיישן גבוה יותר, שבו מכ"ם, לידר ומצלמות משולבים בערימה של תפיסה אחת. דלתא מודולציה כוח נמוך ואזור נמוך להפוך אותו אטרקטיבי עבור FLT:0in-pixel דיגיטיזציה (ראה FLT:1 ב lidar ו על-נט המרה במגמות מתפתחות כוללים:

  • (FLT:0) Hybrid delta-sigma Modulators 1: שילוב הפשטות המבנית של cuulation עם היתרונות בעיצוב רעש של sigma-delta, החוקרים מפתחים ארכיטקטורות המשתמשות ב- delta Modulation עבור קורקציה coarse ו-sigma-delta-delta עבור עיצוב בסדר, השגת החלטה גבוהה ללא יתר על פני דגימות.
  • (FLT:0) Machine Learning-based RenewFLT:1: במקום מסננים דיגיטליים מסורתיים, רשתות עצביות יכולות לשחזר ישירות את האות האנלוגי מה bitstream הממוזג של דלה. גישה זו יכולה להתאים לסטטיסטיקות שונות של אותות ואפילו לפצות על אי-לינאריות במכוון.
  • (FLT:0) אינטגרציה עם beamforming דיגיטלי beamformingFLT:1; ב 4D הדמיה מכ"ם, כל ערוץ מקלט מתווה bitstream מעודן מטה. Digital beamformers שפועל ישירות על זרמים בינאריים (באמצעות מתאם מבוסס XOR) מפותחים כדי למנוע את עלות הכוח של ADC לערוץ זה " מכ"ם פנימי" יכול לחולל באופן כללי על ידי גורם של שלוש נקודות כוח.
  • (FLT:0) סטוארדיזציה עבור אוטובוסים נתונים לרכב 1FIRLT: The Auto SerDes Alliance (ASA) הוא חקר קישורים נתונים מודולי-אגנוסטיים שיכולים לשאת נתוני חיישן מקוטה על פני כבלי קואקסיאליים או מעוותים-pair.זה יאפשר את חיישן מראש לפלט יחיד-bit, לפשט את הממשק בין יחידת העיבוד המרכזית.

צורת דלתא אינה טכניקה חדשה – היא חוזרת בשנות החמישים – אבל יעילות החומרה שלה הפכה לנכס יקר בעידן הנהיגה האוטונומית. על ידי איזון בזהירות בין הפשטות והדיוק, ה- delta Modulation מאפשר עיבוד אותות מהירות גבוהה, נמוך-עוצמה נמוכה כי מכ"ם רכב ומערכות לידר דורשים.