ДЕЛЬТА-МОДУЛЯТОР

Полезная модель (ПМ) относится к цифровым системам передачи аналоговой информации, а точнее к формирователям сигналов с дельта-модуляцией.
Известны дельта-модуляторы, описанные в различных источниках, в том числе в:
1. Марков В.В. Малоканальные радиорелейные линии связи. - М.: Сов. Радио 1963. с.171-177.
2. Зюко А.Г. и др. Теория передачи сигналов. - М.: Радиосвязь, 1986 г.
3. Венедиктов и др. Дельта-модуляция. - М.: Связь, 1976.
По технической сущности наиболее близким к ПМ является дельта-модулятор, описанный в первом источнике, который по этой причине и принимается за ее прототип.
Прототип состоит из импульсного модулятора, выход которого соединен с одним его выходом через последовательно включенные интегратор и компаратор, а к другому его входу подключен генератор импульсов; ко второму входу компаратора подключен источник аналогового сигнала (микрофон). Импульсный модулятор, интегратор и компаратор образуют замкнутую цепь с помощью которой формируется ступенчатое напряжение изменяющееся относительно аналогового, как вокруг среднего. Это напряжение сравнивается в компараторе с аналоговым сигналом в конце каждой ступеньки. Если в конце аналоговый сигнал больше, то напряжение увеличивается на одну ступеньку, а если меньше - то уже уменьшается на одну ступеньку. Так на выходе модулятора получается разнополярные импульсы представляющие собой сигнал с дельта-модуляцией (ДМ).
В аналоге [2] описан основной недостаток прототипа, а в аналоге [3] - принципиальная схема.
Основным недостатком прототипа является перегрузка по крутизне (наклону), вызванная тем, что ступенчатое напряжение не успевает следить за быстрыми изменениями аналогового сигнала, это приводит к дополнительным искажениям восстановленного аналогового сигнала.
Техническим результатом ПМ является устранение перегрузки по крутизне и тем самым уменьшение искажений сигнала, а также упрощение аппаратуры.
Сущность ПМ состоит во введении усилителя-ограничителя, подключенного к выходу дискретизатора и блока дифференцирования по времени, включенного между источником аналогового сигнала и модулятором (дискретизатором), позволившим исключить интегратор и компаратор прототипа и тем самым заменить замкнутую цепь на
разомкнутую. Тем самым полностью исключена перегрузка по крутизне, отчего существенно уменьшены шумы квантования.
Существенным отличием ПМ является совокупность введенных элементов, их связей и изменение структуры модулятора.
Только эти отличия позволяют исключить перегрузку по крутизне.
Полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого дельта-модулятора, а на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. На фиг.1 обозначено:
1 - источник аналогового сигнала;
2 - дифференциатор по времени;
3 - дискретизатор (модулятор);
4 - генератор импульсов;
5 - усилитель-ограничитель сигнала.
4
3
Работа схемы происходит следующим образом. Аналоговый сигнал с выхода генератора 1, представленный на фиг.2а в виде непрерывной кривой b(t), дифференцируется по времени в блоке 2, на выходе которого имеет место колебание  (рис.2в). Это колебание поступает на один вход дискретизатора 3, на второй вход которого подаются импульсы U(t) (фиг.2г) с блока 4. На выходе дискретизатора (перемножителя) 3 образуются разнополярные импульсы U(t) (фиг.2д), которые усиливаются и ограничиваются по амплитуде в блоке 5, после чего передаются по каналу связи.
3
На фиг.2б представлены также импульсы ε(t) прототипа для данного сигнала b(t) и соответствующего ступенчатого напряжения (фиг.2а), которые полностью совпали с выходными импульсами U(t) предлагаемого дельта-модулятора, поскольку знак приращения напряжения совпадает со знаком производной по времени. Временные диаграммы на фиг.2е поясняют перегрузку по крутизне.
Технико-экономическим эффектом полезной модели является снижение искажений передаваемого сигнала за счет исключения перегрузки по крутизне и упрощение аппаратуры.