Адаптивный импульсно-кодовый модулятор

(19) (И) Я)4 н 3 0 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ С ЛЬСТВУ ЬСНО-КОДОВЫЙ ИВНЫИ о ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(088,8)свидетельство СССР03 К 3/01, 1979, и др. Импульсноция в многоканальной и. М,: Связь, 1973,(57) Изобретение относится к авт тике и вычислительной технике, Его использование в системах передачи информации позволяет упростить схе ную реализацию устройства. Адаптивный импульсно-кодовый модулятор содержит дельта-модулятор 1, генераторы 2,3 импульсов, делитель 4 частоты,. реверсивный счетчик 5, дискретиэатор 6, элемент И 8, элемент ИЛИ 9 и анализатор 10 сегмента. Введение амплитудного ограничителя 7 и сегментных блоков 11, каждый из которых включает в себя амплитудный ограничитель 12, дельта-модулятор 13, элемент ЗАПРЕТ 14, реверсивный счетчик 15 и элемент И 16,обеспечивает переход на более низкие частоты обработки входного сигнала, что позволяет отказаться отиспольэования СВЧ -элемен- с тов при реализации импульсно-кодового модулятора. 1 ил,Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано н системах передачи информации с импульсно-кодовоймодуляцией (ИКМ). 5Цель изобретения - упрощение схемной реализации устройстна,На чертеже приведена блок-схемаадаптивного импульсно-кодового моду 1 Олятора,Импульсно-кодовый модулятор содержит дельта-модулятор 1, первый ивторой генераторы 2 и 3 импульсов,делитель 4 частоты, реверсивный счетчик 5, дискретизатор 6, амплитудныйограничитель 7, элемент 8 И, элемент 9 ИЛИ, анализатор 1 О сегмента ии сегментных блоков 11, каждый из которыхвключает в себя амплитудный ограничитель 12, дельта-модулятор 13,элемент ЗАПРЕТ 14, реверсивный счетчик 15 и элемент И 16. На чертеже показаны вход .17 и выходы 18.Дельта-модулятор 1 служит дляпреобразования входного аналоговогосигнала в дельта-модулированный (ДИ)1сигнал. с минимальныч шагом квантования.Дискретизатор 6 по импульсам ге.нератора 3, частота которых выбранаиз угловой теоремы Котельникова,пропускает ИКМ"отсчеты на выходы 18.Анализатор 10 предназначен для выбора того сегмента закона кодирования(например, закона А,6), который соответствует уровню входного сигнала.Его основу составляет дешифратор,определяющий номер требуемого сегмента. Выходы этого дешифратора подключены ко входам соответствующихэлементов ИЛИ.Дельта-модуляторы 13 в сегментныхблоках 11 аналогичны дельта-модулятору 1, но выполняют преобразование 45входного сигнала в ДМсигнал с сегментным шагом квантования,Адаптивный импульсно-кодовыймодулятор работает следующим образом.Адаптивные ИКХ кодеры в основномприменяют линейно-ломанное компрессирование, при этом для полуволныкаждого знака имеется одинаковое число сегментов. В пределах каждого сегмента шаг квантования постоянен. Припереходе на соседний сегмент, соответствующий большему уровню кодируемогосигнала, шаг квантования удваивается. Число шагов квантования в пределах каждого сегмента, как правило, одинаково, Для кодируемых мгновенных значений разности полярности, но одинакового абсолютного значения разница только в разделе знака.В соответствии с этим весь динамический диапазон изменений входного сигнала разбивается на и сегментон, в пределах которых результирующая обработка входного сигнала осуществляется сегментным блокомс постоянным (сегментным) шагом квантования сегментного дельта-модулятора 13. При этом г-й сегментный блок 1 может обрабатывать входной сигнал н пределах К сегментов линейно-ломаной характеристики закона кодиронания. МаксимаЛьная скорость работы сегментных блоков 11, т,етактовая частота первого генератора 2 импульсов, а следовательно, и всего устройства, будет определяться количество сегментных блоков и должна позволить отслеживать дельта-модулятором 3 максимальный уровень К-го сегмента закона адаптации.Шаг квантонания дельта-модулятора 13 г-го сегментного блока 11 зависит от числа и сегментных блоков 1, закона адаптации и, в общем случае, в М раз больше шага квантования дельта-модулятора 1. Следовательно, уровням входного сигнала соответстКвуют - шагов дельта-модулятора 13Бх-го сегментного блока 11, В связи с этим емкость реверсивного счетчика 15 сегментного блока 1 приниКмается равной - бит и переполнениеБдостижение старшего разряда) этогосчетчика может свидетельствовать одостижении порога перегрУзки дельтамодулятора 13 в (г)-м сегментномблоке 1,Амплитудный ограничитель 7 и амплитудные ограничители 12 сегментных блоков 1 1 ограничивают максимальный уровень входного сигнала дельта-модулятораи дельта-модуляторов 13 сегментных блоков 1 соответственно,В начальный момент времени анализатор 10 сигналами на своих выходах разрешает прохождение выходного дельта-потока с дельта-модулятора 1 на вход реверсивного счетчика 5 через элементы 8 И, ИЛИ 9, делитель 4и выходных дельта- потоков дельтамодуляторов 13 в сегментных блоках11 на входы соответствующих реверсивных счетчиков 15 через соответствующие элементы ЗАПРЕТ 14. 5При поступлении на вход устройствасигнала, не превышающего порог перегрузки дельта-модулятора 1 переполнения реверсивных счетчиков 15 вблоках 11 не произойдет и обработка 10входного сигнала будет производиться только дельта-модулятором 1, приэтом в.эависимости от числа, записанного в реверсивном счетчике 5,анализатор 1 О изменяется коэффициент 5деления делителя 4.При повышении уровня входногоаналогового сигнала содержимое счетчиков 5 и 15 растет и, допустим, встаршем разряде счетчика 15 первого 20сегментного блока 11 записываетсяединица, Это значит, что входной аналоговый сигнал превысил порог пере-грузки дельта-модулятора 1 и обработка должна производится первым сегмент - 25ным блоком 11. Эта единица с выходастаршего разряда счетчика 15 первогосегментного блока 11 поступает насоответствующий управляющий входреверсивного счетчика 5 и устанавлива - 30ет на его выходах код, соответствующий уровню перегрузки дельта-модулятора 1. По выходному сигналу счетчика 5 анализатор 10 устанавливаеткоэффициент деления делителя 4 равным единице, запрещает прохождениедельта-потока с дельта-модулятора 1на вход счетчика 5, а дельта-потокас дельта-модулятора 13 этого сегментного блока 11 через его элемент И 16.40В дальнейшем коэффициент деленияделителя 4 устанавливается анализатором О в зависимости от выходногосигнала счетчика 5,При дальнейшем повышении уровня45входного сигнала наступит перегрузка дельта-модулятора 13 первого сегментного блока 11 и анализатор 10аналогичным образом подключит к. результирующей обработке входногосигнлана второй сегментный блок 11и т,д.При снижении уровня входногосигнала число в реверсивном счетчике 5 будет уменьшаться и при достиже 55иии, например, уровня порога перегрузки дельта-модулятора 1, т.е. припереходе границы обработки от первогосинусоидальном входном сигнале ауД масс где Г - частота входного сигнала;Ц - амилитуда входного сигнала,Сравнив (1) и ( 2) получимг 2 Й11(3) Для ус тройс тв с ИКИиспользующих закон кодирования А87,6 отношеБние -4096, т.е. амплитуда входного сигнала разбивается на 4096 сегментного блока 11 к дельту-модулятору 1 анализатор 10 своими управляющими выходами установит максимальный коэффициент деления делителя,4,запретит прохождение на вход счетчика5 дельта-потока с выхода дельта-модулятора 13 первого сегментного блока 11, а разрешит его прохождениена вход своего сегментного реверсивного счетчика 15 и прохождение дельта-потока с выхода дельта-модулятора 1 на вход счетчика 5.Аналогичным образом происходит работа устройства при снижении входного сигнала после его возрастанияи достижения данным сегментом границы результирующей обработки входногосигнала дельта-модуляторов 13 соседних сегментных блоков 11,В моменты времени, определяемыетеоремой Котельникова, второй генератор импульсов 3 разрешает прохождение на.выходы 18 ИКИ сигнала 1 числа) с выходов реверсивного счетчика5. Это число (разность положительныхи отрицательных импульсов с выходовсоответствующего дельта-модулятораили 13) соответствует мгновенномузначению входного аналогового сигна ла в данной точке дискретизации.Покажем технико-зкономическуюэффективность изобретения при использовании одного сегментного блока.Условие перегрузки линейных дельта-модуляторов определяется выражениемЗаказ 1160/56 . Тираж 902 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 уровней (шагов квантования). Следовательно при Й = 4 кГц, /ь = 4096тактовая частота дельта-модуляторав известном модуляторе должна бытьне менее 102,9 мГц, В предлагаемом 5устройстве при пороге перегрузкидельта-модулятора 1, равном 28 уровней и М = 8, тактовая частота делжнабыть не менее 6,4 мГц для этого дельта-модулятора 1 и 12,9 мГц для дельОта-модулятора 3 сегментного блока1. Следовательно, максимальная тактовая частота должна быть порядка13 мГц, что в 8 раз меньше тактовойчастоты известного модулятора уже при 5одном сегментном блоке и в 6 разменьше при двух сегментных блоках,Следовательно, для реализациипредлагаемого устройства не требуется использовать дискретные устройства СВЧ диапазона, которые из-за необходимости борьбы с переходными помехами получаются относительно сложными и громоздкими,Таким образом, значительное снижение скорости обработки входныхсигналов рассматриваемого устройствапри незначительном его структурномусложнении позволяет добиться упрощения схемкой реализации. формула изобретения Адаптивный импульсно-кодовый модулятор, содержащий генератор импуль сов, выход которого соединен с тактовым входом дельта-модулятора, выход которого подключен к первому входу элемента И, элемент ИЛИ, делитель частоты, реверсивный счетчик, выходы 40 которого подключены к соответствующим входам анализатора и информационным входом дискретизатора, второй генератор импульсов, выход которого соединен с тактовым входом дискрети затора, выходы которого являютсявыходами модулятора, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью упрощения схемной реализации устройства,в него введены амплитудный ограничитель и и сегментных блоков, каждыйиз которых выполнен на дельта-модуляторе, реверсивном счетчике, элементе И, элементе ЗАПРЕТ и амплитудном ограничителе, выход которогосоединен с информационным входомдельта-модулятора, выход которогоподключен к первому входу элементаИ и разрешающему входу элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с входомреверсивного счетчика, выходы реверсивных счетчиков всех сегментныхблоков .подключены к соответствующимустановочным входам реверсивногосчетчика, второй вход элемента И изапрещающий вход элемента ЗАПРЕТ вкаждом сегментном блоке объединеныи подключены к соответствующему выходу анализатора сегмента, выходыэлементов И всех сегментных блоковподключены к соответствующим входамэлемента ИЛИ, выход которого соединенс информационным входом делителячастоты, выход которого подключенк счетному входу реверсивного счетчика, (и + 1)-е и (и + 2)-й выходыанализатора сегмента подключены соответственно к управляющим входам делителя частоты и второму входу элементаИ, выход которого соединен с (и+1)-мвходом элемента ИЛИ, выход амплитудного ограничителя соединен с информационным входом дельта-модулятора,тактовые входы дельта-модулятороввсех сегментных блоков объединены иподключены к выходу первого генератора импульсов, .входы амплитудного ограничителя и амплитудных ограничителей всех сегментных блоков объединены и являются входом модулятора,