Delta modülasyon, analog sinyalleri dijital bitmelere dönüştürmek için temel bir teknik olarak kalır, özellikle telekomünikasyon ve düşük maliyetli ses işleme.Samp-code modulation (PCM), her örneklemenin mutlak amplitüdünü kullanarak, delta modulationlarının sadece ardışık örnekler arasındaki farkı etkiler - sinyalin arttığını veya azaldığını gösteren bir miktar.Bu doğal basitlik karmaşıklığı ve verileri de doğru bir şekilde optimize eder ve böylece gürültüyü doğru bir şekilde ilerletir.
Delta Modulation in Samantha
Filtrelerin rolünü takdir etmek için, biri ilk önce sabit bir artışla (başarılı fikir basit: modülelatör, önceki yeniden inşa edilen değerle mevcut analog örneği karşılaştırır.Mevcut örnek daha yüksekse, modülel çıktıları sabit bir artışla (başlangıç boyutu); daha düşükse, bu adımları "0" ve adımları azaltır. alıcı bu adımları orijinal dalgaformu yaklaşık olarak birleştirir.
Ancak, basitlik iki temel bozukluk getiriyor:
- [FONT:0]Slope aşırı yükleme[[[Dönetici: 1) - Analog sinyal sabit adım büyüklüğünden daha hızlı değiştiğinde, yeniden inşa edilmiş dalgaformu geride bırakmaktadır, büyük hatalara neden olur. Bu özellikle yüksek frekanslı bileşenler veya hızlı geçiciler için sorunludur.
- [FONT:0)Granular gürültü [Dönder: 1) Giriş sinyali neredeyse düz olduğunda, adım ve adım aşağı adım arasında modülatör oscillates, düşük seviyeli bir boş gürültüyü üreterek sinyal-to-noise oranını azaltır (SNR).
Adaptif delta modulation (ADM) bu konuları son derece desenlere dayanan adım büyüklüğüne göre farklı olarak ele alır - boş zaman boyunca aşırı yükleme ve azaltım sırasındaki herhangi bir pratik delta modulation sisteminin vazgeçilmez bileşenleridir.
Delta Modulation'daki Dijital Filtrelerin Rolü
Dijital filtreler, delta modulation zinciri içinde birden fazla işleve hizmet eder. İlet edilen tarafta, düşük frekanslı anti-aptan filtre koşulları örneklemeden önce analog girişleri ölçür.
Filtre tasarımı doğrudan üç temel ölçüme etkiler:
- [FONT:0)Signal-to-noise oranı (SNR)[Dönetici:0)[0)[değiştir | kaynağı değiştirilen bir yeniden inşa filtre, dışarıdaki gürültü zeminini kullanarak etkili SNR artırabilir.
- [FONT:0)Toplantı (THD))[D)[D)[FONT-indüklenmemiş aşamalar ve dalgalar harmonik eserler tanıtabilir.
- [FONT:0]Dynamic aralığı[[DDynamic aralığı[DDynamic aralığı[DDDynamic aralığı[DDDDT:1) - Filtrenin geçiş bandı düzlüğü, tüm frekans bileşenlerinin nasıl korunduğunu belirler.
Uygun filtreleme olmadan, delta-modated çıktı, yüksek frekanslı viskiler sergiliyor veya sergileniyor. optimize edilmiş filtrelerle, çıktı çok daha yüksek oranda çalışan PCM sistemlerinin şeffaflığına yaklaşabilir.
Ön tebrik (Anti-Aliasing) Filtreler
Analog sinyal, yüksek çözünürlükte bir oran (örneğin, düşük frekanslı filtrenin, örnekleme oranının yarısını aşmasını sağlar.Çünkü delta modulation tipik olarak yüksek bir aşırılık oranını kullanır (örneğin 16× veya daha fazla en düşük oran ile) - daha düşük sipariş filtrelerini azaltmak için - Nyquist-rate PC ile kıyaslanma filtrelerini oluşturmak zorlaşır.
Yeniden inşa (Post-Modulation)
Alıcıda, bir bitim akışı, bir merdiven dalgası oluşturmak için entegre edilir (summed). Bu dalgaform, örnekleme oranının birden çok noktasında önemli yüksek frekanslı enerji içerir. yeniden yapılandırma filtre - hemen hemen her zaman düşük geçit filtre - istenmeyen kopyalar ve yeniden yapılandırma kalitesi bağlıdır:
- [FONT=0)Cutoff frekansı[[Dönetici: 1) en yüksek faiz frekansına yakın bir şekilde ayarlanmıştır.Çok düşük bir kesmeli attansı istenen yüksek frekanslı içerik; çok yüksek bir kesimde kesintiye uğranamaz bir gürültüyü bırakır.
- [FONT:0) Direktif[[Dönemli): Yüksek sipariş filtreleri keskin bir rulo, daha iyi gürültü reddedilmesi sağlar, ancak daha fazla faz gecikmesini sağlar.
- [FONT:0]Passband ripple[[[Dönetici: 1 ): Devin bantda Ripple frekanslarda kazanamaz, yeniden inşa edilen sinyalin tonal dengesini değiştirir.
Delta Modulation Systems'de Kullanılan Dijital Filtre Türleri
Dijital filtreler iki geniş kategoriye girer: Sonlu dürtü cevabı (FIR) ve sonsuz dürtü cevabı (IIR) Her biri, delta modulation performansını etkileyen güçlü ve zayıf yönlerine sahiptir.
FIR Filtreler
FIR filtreler doğal olarak istikrarlı ve lineer bir faz yanıtını elde edebilir - tüm frekans bileşenleri aynı gecikmeyi deneyimleyebilir. Bu lineer aşama özelliği, özellikle ses ve veri iletiminde faz bozulmasının en aza indirilmesi gereken bir durumdur. dezavantaj birçok musluk gerektirir (yüksek sipariş), artan hesaplama yükü ve geç kalmışlık.
delta modulation, lineer-faze FIR filtresi, geçici sinyallerin (örneğin percussive ses gibi) ringing veya pre-echo olmadan yeniden üretilebileceğini garanti eder. Ancak, yüksek filtre siparişi gerçek zamanlı iletişim sistemlerindeki problemli iletişim sistemlerini dijital ses bağlantıları olarak tanıtabilir.
IIR Filtre
IIR filtreler FIR filtrelerden çok daha az katla yuvarlanır, onları hesaplamalı olarak verimli hale getirirler. İşit kaynaklarının kısıtlanmış olması gerektiğinde, ticaret kesintisi veya ses kalitesi ile konuşmamalıdır.For delta modulation systems, IIR filtreler sinyalin ⁇ ⁇ t.
Adaptif Filtreler
Adaptif filtreler giriş sinyaline veya sistemin hatasına dayanan katsayılarını gerçek zamanlı olarak ayarlar.In delta modulation, adaptive filtreler kullanılabilir:
- [FONT:0) Yoktur[Dönemli: 1))[Döneticileri azaltmak, gürültüyü gürültüyle eşleştirmek için filtreyi adapte etmek.
- [FONT:0]Equalization – Telekomünikasyon bağlantılarında sorumsuz kanal yanıtları için ipuçları.
- [[Dönetici:0)Adım-size optimizasyon[[[Dönetici:0)[[[Dönetici:0))))))) - Bir filtre değil, adaptif algoritmalar, eğim aşırı yükleme ve granular gürültüyü aynı anda en aza indirmek için delta modülatörü adım boyutunu kontrol edebilir.
Adaptif filtreler daha büyük karmaşıklık sağlar ancak mobil radyo kanalları veya bilinmeyen ses kaynakları gibi değişken koşullarda sinyal kalitesini dramatik bir şekilde artırabilir.
Low-Pass, High-Pass ve Band-Pass Yapıları
- [FONT=0) Düşük Geçim filtreleri yeniden inşa etmek ve anti-aliasing için en yaygın olandır.
- [FONT:0) Yüksek frekanslı filtreler), DC dengeleme veya düşük frekanslı geçişleri modlu akıştan kaldırmak için kullanılabilir.
- [FONT:0]Band-pass filtreleri[[Dönder: 1 ) Alt bant delta modulation gibi uygulamalarda ortaya çıkıyor, frekans aralığının her modda ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı bir şekilde toplanıyor.
Signal Design Parametrelerinin Signal Quality Üzerinde Etkileri
Doğru filtre parametrelerini seçmek bir dengeleme eylemidir. Aşağıda anahtar tasarım değişkenleri ve delta modulation performansı üzerindeki etkileri vardır.
Cutoff Frekans
Rekontrüksiyon filtresinin kesme frekansı sistemin genişliğini belirler. Ses iletişiminde (örneğin, dijital telefon hatları), kesim genellikle PSTN bandıyla eşleşmeye olanak sağlar. ses için, kesme işlemi çok düşük frekanslı gürültüyü ayarlamaya olanak sağlar.
Filtre siparişi
Yüksek sipariş filtreleri, yüksek çözünürlükte, frekans görüntülerini yükselten yüksek çözünürlükte, ancak, daha fazla faz değişikliği ve grup gecikmesini tanıtabilirler. Gerçek zamanlı ses için, 20-30 ms üzerindeki gecikmeler fark edilir ve sinirlenebilir.In audio record, faz değişikliği uygulama gereksinimlerine karşı filtre siparişini değiştirebilir.Bir ilk sipariş RC filtre basit ses bağlantıları için yeterli olabilir, ancak beş sipariş Chebyshev veya eliptik filtre yüksek kaliteli ses için gerekli olabilir.
Pasband Ripple ve Stopband Attenuation
Turna'da Ripple, frekansta amplitüdasyonlar meydana gelir.Dekanta modulation, bu yeniden inşa edilen sinyalin harmonik yapısını değiştirebilir, ince bir bozulmayı optimize eder. Durband intenuation how much out-band noise sızıntıs into the rekonded output. For a high-faksiyon system, stopband attenuation should over 60 dB below the passband level.The trade-off is that reach deep stopband attenuation often requires higher order or more complex-of-band noise s.g.
Faz Linearity
Linear faz geçici koruma için arzu edilir. FIR filtreler doğal olarak doğrusal bir aşama sağlar, simetrik olarak tasarlanırsa, sadece sınırlı bir bant genişliği üzerinde doğrusal bir aşama olabilir.Veri iletimi için kullanılan delta modulation sistemleri (örneğin, modem sinyalleri), faz bozulması, arasymbol müdahalesine neden olabilir, biraz hata oranını azaltır.
Pratik Tasarım
Dijital filtreler delta modulation için uygulama yaparken, mühendisler hesaplama bütçesini, geçncy kısıtlamalarını ve belirli sinyal özelliklerini dikkate almalıdır. İşte bazı pratik kurallar:
- [FONT:0)[Dönlendirme[[Dönetici: 1) Delta modulation, girişin doğal olarak aşırı derece aşırı derecelendirilmesini sağlar. düşük siparişli bir analog ön filtre ile birlikte, dijital yeniden yapılandırma filtre daha basit olabilir.
- [FONT:0)[[[Dönlendirme):)[[[Dönlendirme)))[[0))))))))))))Aktif filtrenin işi daha kolay yapılır. Delta-sigma modulation bu fikrin iyi bilinen bir uzantısıdır.
- [FONT:0)Combine analog ve dijital filtreleme[Döntgen: 1) ] – Yumuşak rulo ile bir analog düşük frekanslı filtre (örneğin, ikinci sipariş) takip edilen dijital FIR filtresi ile keskin bir kesme maliyeti ve performansı dengeleyebilir.
- [FONT:0) Mümkün olduğunca filtreden yoksundur (örneğin birden fazla filtreleme aşaması kullanılırsa (örneğin, anti-aliasing, decimation, rekont), birleşik faz ve amplif yanıtlarının bir parçadan kaçınmak için düşünülmelidir.
- [FONT:0] Binadan önce [DÜDÜT:1) - MATLAB veya Python'un SciPy gibi araçları filtre yanıtını modellemek ve bir delta-modated sinyali üzerinde etkili hale getirmeye yardımcı olur.
Vaka Çalışması: Delta Modulation kullanarak IP üzerinden ses
Bir VoIP sistemi, düşük seviyeli bağlantıların üzerinden konuşmalarını sıkıştırmak için uyarlanmış bir sistem olarak düşünün. Alıcıda uygun bir yeniden yapılandırma filtresi olmadan, çıktı G.726 ADPCM'nin aynı şekilde uygulanmasıyla karşılaştırılabilir yüksek frekanslı gürültüyü içerir.Düzük aynı zamanda bir kesme ile düşük geçit filtresi uygulayın.
Dış Kaynaklar için Daha Fazla Çalışma
Anlayışınızı derinleştirmek için, bu yazara dayalı referansları keşfedin:
- [FONT=0)Wikipedia: Delta Modulation[Dönetici: 1) Teori ve varyantlara kapsamlı bir bakış.
- [FONT:0)Analog Cihazları: Delta Modulation) anlamak - Uygulama notu pratik filtre tasarım örnekleri ile.
- [FONT:0] Bilim ve Mühendisin Dijital İşaret İşleme Kılavuzu: Filtre Tasarımı[Dönemli: FIR ve IIR tasarım ilkeleri üzerine Klasik metin.
- [FONT=0)IEEE Paper: Delta Modulation Systems için Adaptif Filtreler[Dönetici:0)[değiştir | kaynağı değiştirilemez filtreleme teknikleri üzerine araştırma yazısı (özgür erişim değişebilir).
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Dijital filtre tasarımının delta modulation sinyal kalitesi üzerindeki etkisi aşırı derecede fazla devletlenebilir ve yeniden inşa edilen çıktının daha doğrusal ve gürültü şekillendirmesi hakkında daha fazla sayıda karara benzediğini garanti eder, her parametre son sinyalin sadakatini etkiler. Properly olarak tasarlanmış filtreler, yüksek eğimli ve yüksek gürültüyü kullanarak mükemmel bir şekilde genişletilebilir ve verimli bir yaklaşımla birleştirmektedir.