Дельта модуляция

Дельта-модуляция (ДМ) основана на передаче не самой функции сообщения , а лишь знака приращения . По­скольку знак приращения имеет два значения, то сигнал при ДМ оказывается кодированным по двоичной системе. Отсчеты значений производятся с не­которой частотой F_и зависящей от частоты F_s и числа уровней квантования и в общем случае значительно превышающей . При ИКМ параметром квантования является его шаг D; при ДМ задан некоторый номинал приращения D на интервале .

а - исходный сигнал ;

б - последовательность импульсов ДМ сигнала;

в - квантованный и принятый непрерывный сигнал

Рис. 3.31. Графики, поясняющие принцип формирования сигналов ДМ

Дельта-модуляция была предложена с целью упрощения АЦП и ЦАП. При преобразовании аналогового сигнала в цифровой в АЦП дельта-модулятора используется одноразрядный код, символ которого определяет только полярность (знак) производной аналогового сигнала через интервал дискретизации . Принцип формирования сигнала ДМ показан на рис. 3.31.

На участках 0… t ₁, t ₂… t ₃ аналоговый сигнал возрастает (производная положительная), поэтому кодовые символы ДМ сигнала принимают значения +1 и на рис. 3.31 б они изображены как импульсы положительной полярности. На участке t ₁… t ₂ сигнал убывает (производная отрицательна), кодовые символы ДМ сигнала принимают значения -1 и изображены в виде импульсов отрицательной полярности. Поскольку ДМ сигнал получается как знак производной аналогового сигнала, то для преобразования последовательности импульсов в аналоговый сигнал необходимо выполнить операцию, обратную дифференцированию, т.е. интегрирование. Если на вход идеального интегратора ЦАП подавать последовательность импульсов ДМ сигнала, то выходное напряжение будет иметь вид ступенчатой функции с постоянным шагом ∆ (рис. 3.31 в). Эта ступенчатая функция и является аппроксимацией аналогового сигнала.

По сравнению с ИКМ сигналы ДМ имеют значительно более высокую частоту дискретизации. В ДМ частота дискретизации определяется не по теореме Котельникова, а исходя из заданной точности воспроизведения непрерывного сигнала. Расчёты показывают, что при одинаковом с ИКМ шуме квантования частота дискретизации при ДМ примерно на порядок выше f _д^дм ≈ 20F_макс. Однако скорость модуляции цифрового сигнала в ДМ и ИКМ примерно одинакова, так как в ДМ используется одноразрядный код, а в ИКМ - n - разрядный. При одинаковой помехоустойчивости частота следования импульсов при ИКМ и ДМ также примерно одинакова. Поэтому обе эти системы занимают приблизительно одинаковую полосу частот.