Дельта-модулятор

Союз Советскик Социалистическик Республик(22) Заявлено 100778 (21) 26 45208/18-21с присоединением заявки Ко(5)М. Кл.Н 03 К 13/22 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Г.Н.Котович и И.А.Усанов Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт( 54) ДЕЛЬТА-ХОП;УЛЯ ТОР Изобретение относится к электросвя - зи и предназначено для преобразования речевых. сигналов в цифровую форму для дальнейшей цифровой коммутации и уплотнения, а также для использования в устройствах конференцсвязи, в которых объединение дельта-модулированных /ДМ) сигналов производится цифровыми методами . 1 ОИзвестен дельта-модулятор для конференцсвязи, содержащий последовательно соединенные интегратор, усилитель низкой частоты и дельта кодер, выход которого подключен к первому 1 входу коммутационного блока, выходы которого соединены с первыми входами перемножителей, вторые входы которых соединены с выходами распределителя импульсов, соответствующий выход которого подключен ко вторым входам дельта-кодера и коммутационного блока, а выходы перемиожителей соединены со входами сумматора и последовательно соединенные детекторуровня, блок сравнения и амплитудно- импульсный модулятор 1.Недостаток этого дельта-модулятора заключается в низком качестве воспроизведения речевых сигналов,Известен также дельта-модулятор, содержащий входной Фильтр, подключенный к первому входу компаратора, выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого и выход псдключены к первому и второму входам четырехразрядного регистра сдвига соответственно, прямоте и инверсные выходы которого подключены к схеме эквивалентности, соеди нечной через слоговый интегратор с первым входом актлитудно-импульсного модулятора, второй вход которого со,единен со вторым входом четырехразрядного регистра сдвига, а выход подключен к первому входу первого преобразователя полярности, выход которого через основной интегратор . подключен ко второму входу комнаратора, второй преобразователыо.лярности, поключенный к выходу триггера и дополнительный интегратор, выход которого подключен к одному иэ входов сумматора 2). Недостатком этого дельта-модулятора является низкое качество воспроизведения речевых сигналов из-эа лалой эффективности подавления шуов свободного канала.Цель изобретения - улучшение качества воспроизведения речевых сигналов путем уменьшения мощности шумов свободного каналаПоставленная цель достигается засчет того, что в дельта"модулятор,содержащий входной Филь тр, подключ ен -ный к первому входу компаратора, выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которогои выход подключены к первому и второму входам четырехразрядного регистра сдвига соответственно, прямые иинверсные выходы которого подключены к элементу эквивалентности,соединенному через слоговый интегратор спервым входом амплитудно-импульсногомодулятора, второй вход которого соединен со вторым входом четырехразрядного регистра сдвига, а выход подключен к первому входу первого преобразователя полярности, выход которого через основной интегратор подключен ко второму входу компаратораи последовательно соединенные второйпреобразователь полярности с дополнительным интегратором, дополнительно введены два элемента совпадания,подключенные своими входами к прямыми инверсным выходам двух первых разрядов четырехразрядного регистрасдвига, а выходами - ко входам второго преобразователя полярности и уси -литель, вход которого соединен с выходОм допОлнительного интегратора авыход - со вторым входом первого Г:реобразователя полярности.На фиг.1 показана схема цельтамодулятора на фиг,2 - диаграммы напряжений,. где,п- Фор.ла напряжения на основнол интеграторе;Т - период следования тактовыхимпульсов;Т - период повторения двухэлеПментных пачек на выходе модулятора;СР - величина напряжения шага.квантования;Я - величина напряжения, равная Ошибке ассиметрии;У - сигнал на выходе дельтамодулятора в режиме холостого хода;Ч(р) - сигнал на выходе первогопреобразователя полярностис амплитудами + Ч;Е(р) - сигнал на выходе орогоФ . преобразователя Голярностис амплитуды + Е;Б, - среднее значение напряженияна выходе дополнительногоинтегратора;среднее значение напряженияОна выхсде первого преобраэователя полярности,Дельта-модулятор содержит входнойФильтр 1, соединенный с первым входом компаратора 2, выход которого покдпючен к первому входу триггера 3,Выход триГгера 3 соединен со входомчетырехразряднзго регистра 4 сдвига,прям е и инверсные выходы которогочерез элемент эквивалентности 5 соединены со слоговым интегратором б,Выход слогового интегратора б соединен с первым входом амплитудноимпульсного модулятора 7, второй входкоторого подключен к выходу триггера3, а выход соединен с первым входомпервого преобразователя 8 полярности,Выход преобразователя 8 полярностичерез основной интергатор 9 соединенсо вторым входом компаратора 2, Входыэлемента 10 совпадения подключены к1 прямым выходам первого и второго раз -рядов регистра 4, входы элемента 11совпадения подключены к инверснымвыходам тех же разрядов регистра 4,а выход: элементов совпадения подро ключены ко входам второго греобразо- .вателя 12 полярности, выход которого"-эрез последовательно соединенные дополнительный интегра:ор 13 и усили.ель 14 подключен ко второму входупервого преобразователя 8 полярности.Дельта-модулятор работает следующим образом.Посредством фильтрации из сигналаЕ(с) исключается чередуюшие символы1010. 10, таким образом, обратнаяЗэ с:зь в пслосе р;бо лего диапазонас границами 300 Гц - 34 кГц отсутг 1 Р , 1-; РЛК К,-, . ТУл т. Г- лт;Р, д ДОГОЛ -Ит.-.льного интегратора 13 выбираетсяв ра."о. - е 10 - 20 Гце, обычная5 .;., - ,тегь справляется к:к ( Функциейусреднения (интегрирования),. так ифильтраЦИИ, При Отсутствии сигналана входе модулятора из-эа различияшагов квантования, например О ) б;,1 сигнал Уф (фиг, 2), на основноминтеграторе 9 накапливается постоянная составляющая, которая приводитк появлению пачек из двух нулей всигнале у(1), Чем больше ошибка асимметрии Я:О,- Ю, тем чаые появляютсяпачки из двух нулей, т.е, тем вышечастота появленгля пачек В=1/Т, Припротивоположном знаке ошибки асимметрии О:с(, в сигнале у (Г.) имеютсяпа :ки из двух единичных символов,Фзчастота следов-ния Г,1 которых такжез ав ис ит от з елич ины р,Величину частоты следования двухэлементных пачек нетрудно вычислить):.- сСигнал у поступает .в регистр4 сдвига и в данном случае на выходе элемента 11 совпадения имеются у 5 единичные импульсы, сигнал Ь (Г.)Данная постоянная составляющая, усиленная за счет усилителя 14 в К раз, поступаетв противофазе на первый преобразователь 8 полярности, в результате чего на выходе его всегда будет присутствовать нагряженкекомпенсирующее ошибку асимметрии причем2 О(3) Е 1 ккос Формула изобретения Дельта-модулятор, содержащий входной фильтр, подключенный к первому входу компаратора, выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого к выход подключены к первому и второму входам че-тырехразрядного регистра сдвига соответственно, прямые к инверсные выходы которого подключены к элементу эквивалентности, соединенному через слоговой интегратор с первым входом амплитудно-импульсного модулятора,второй вход которого соединен со вторым входом четырехразрядного регистра Данные импульсы поступают на второй преобразователь 12 полярности и, так как сигнал 9 (1)=0,. то на выходе преобразователя 12 полярности присутствуют положительные имгульсы амплитудой Е, которые вЬздействуют на дополнительный интегратор 13, В процессе усреднения на интеграторе 13 появляется постоянная составляющая напряжения Цо, которую легко вычислить1 О т (2)1); --Ы= по с. где К - коэффицкент усиленкя усилителя 14;25Кп - коэфФициент передачи первого преобразователя полярности 8,С другой стороны, ошибка асимметриивозникает из-за различияшагов положительных и отрицательныхприращений аппроксимирующего напряжения Б (1), причем без учета отри%цательной обратной связи, Ее оченьпросто опрецелкть кз выражениягс /4, 35Мо8.= - ) Ж= -3 оо Хсгде . - постоянная времени основного интегратора 9,Ч - в данном случае, напряжение на входе основного интегратора 9, которое вызывает ошибку асимметрии 3,Для конкретного рассматриваемогопримера существование 4 О на входе основного интегратора эквивалентнотому (Фиг,2), что1+М,-ч),С учетом отрица 1 ельной обратнок связи, в схеме (фиг,1) должен 5 Осуществовать установившийся процесс, который должен удовлетворятькак условие (3), так и условие (4),Поэтому, приравнивая (3) к (4можно получить выражение, котороеуказывает на предельные возможности)предлагаемого метода компенсацииошибки асимметрииа(5)60и с"К КИз выражения (5) следует важныйвывод: для того, чтобы устранить шуьы свободного канала илк же уменьшить частоту появления двухэлемент ных пачек йна выводе дельта-модулятора, необгходимо коэффициент усиления по напряжению К введенного усилителя 14 выбрать достаточно большим,однако необходимо выбрать К стольбольшим, чтобы выполнять условие1 ит г т,е. чтобы мощностьспектральных составляющих, попадающих в полосу пропускания речевых сигналов, была бы мала. Как показалиэкспериментальные исследования, прииспытании дельта-модуляторов в режиме конференцсвязи, при числе участников равным 10, вполне достаточно(чтобы на слух не воспринимать шумысвободного канала) выбиратьК=1200 -1500, что легко обеспечивается одним операционным усилителемтипа К 1 УТЧО 1 В,Таким образом введенные элементы10 и 11 совпадания обеспечивают подавление шумов свободного канала.Это вполне объяснимо, так как Функцииусреднения (интегрирования) и фильтрации можно одновременно совместитьтолько при исклюЧении в цифровом потоке У.(Ы равновероятных комбинацийтипа 10 в предлагаемом дельтамодуляторе,Путем перехода с помощью введенных элементов 10, 11 совпадания отнепериодического сигнала к периодическому (фкг,2, сигнал Е (с, а далее путем усреднения и усиления сигнала, пропорционального ошибке асимметрии, к введения его в цепь отрицательной обратной связи удалосьи-акткческк голностью скомпенсировать асимметрию, всегда присутствующую в дельта,-тодулятореВведеные элементы совпадения кусилитель напряжения незначительноувеличивают объем оборудования предлагаемого дельта-модулятора, чтопозволяет надеяться на широкое егоприменение при преобразованиях речевых сигналов в цифровую Форму всистемах циФровой коммутации иуплотнения электронных АТС к особенно в устройс вах конференцсвязи.сдвига, а выход подключен к первомувходу первого преобразователя полярности, выход которого через основной интегратор поключен ко второму входу компаратора и последовательно соединенные второй преобразователь полярности с дополнительным.интегратором, о г л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью улучшения качества воспроизведения речевых сигналов путем уменьшения мощности шумов свободного канала, в негодополнительно введены два элементасовпадания, подключенные своими входами к прямым и инверсным выходамдвух первых разрядов четырехразрядного регистра сдвига, а выходами ко входам второго преобр.зователяполярности и усилитель, вход которого соединен с выходом дополнительного интегратора, а выход - со вторым входом первого преобразователя5 полярнос ти еИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР582590, кл. Н 04 М 3/56, 1977.2. Огее 1 цез 2.А Релеов И, Соде МосЬСобон або тйд 1 схИу Соп 1 гоИеб СогоРобюд 1 о бреес Тгапым 1 ьз 1 о, -РКЬре тесгнсаР Речеъ "И 70, 31, Р 11/12 р, 335-353 (прототип),752799 Составитель д,Ходыреведактор С.1 имохина .ТехредЖ, Кастелевич Корректор Ю.М аказ филиал Ппп Патентфф, г. ужгород, ул. Проектная 4 76 5/20 Тир цНИИПИ Государст по делам изобр113035, Москва, Ж ж 995енноготений-35, Р Подписноомитета СССРоткрытийушская наб д. 4