משתמש:Mattan TAU/אפנון דלתא

אפנון דלתא הוא טכניקת אפנון אות אנלוגי לדיגיטלי או דיגיטלי לאנלוגי, המשמשת להעברת מידע קול בקו תקשורת, כאשר השיקול העיקרי איננו שימור איכות האות. אפנון דלתא הוא הצורה הפשוטה ביותר של אפנון דופק מקודד דיפירנציאלי, כאשר ההפרש בין דגימות עוקבות מקודד באמצעות ביט בודד. התכונות העיקריות שלו הן:

• האות האנלוגי מקורב ע"י סדרת מרווחים.
• כל מרווח של האות המקורב מורכב מביטים.
• רק השינוי במידע מועבר, כלומר, רק עלייה או ירידה של משרעת האות מהדגימה הקודמת נשלחת, ואם אין שינוי אז האות המאופנן נשאר באותו מצב כמו בדגימה הקודמת.

לקבלת יחס אות לרעש גבוה, אפנון דלתא חייב לדגום בצורה צפופה (en:Oversampling), כלומר, האות האנלוגי נדגם בקצב גבוה פי כמה מקצב נייקוויסט.

גרסאות נגזרות של אפנון דלתא הן אפנון דלתא משתנה ברציפות, אפנון דלתא-סיגמא, ואפנון דיפרנציאלי.

עיקרון

במקום לבצע קוונטיזציה של ערך צורת הגל האנלוגית, אפנון דלתא מבצע קוונטיזציה להפרש בין השלב הנוכחי והשלב הקודם, כפי שניתן לראות בציור:

מעגל אפנון דלתא

המאפנן מורכב מקוונטייזר שממיר את ההפרש בין אות הכניסה וממוצע השלבים הקודמים. בצורתו הפשוטה ביותר, הקוונטייזר יכול להיות ממומש על ידי משוון ביחס ל-0 (קוונטייזר 2 רמות), אשר הפלט שלו הם 1 או 0 אם אות הכניסה הוא חיובי או שלילי. זהו גם ביט-קוונטייזר מכיוון שהוא מכמת ביט בודד בכל שלב פעולה. המפענח הוא פשוט רכיב אינטגרטור (כמו הרכיב המופיע בלולאת המשוב) אשר הפלט שלו עולה או יורד עם כל כניסת 1 או 0. האינטגרטור עצמו משמש כמסנן מעביר נמוכים.

תכונות התמסורת

תכונות התמסורת של מערכת באפנון דלתא היא כפונקציית signum, משום שהיא מאפננת שתי רמות בלבד, וביט אחד בכל פעם. המקורות לרעש במערכת כזו הם עומס יתר על השיפוע, כאשר גודל השלב הוא קטן מדי כדי לעקוב אחר צורת הגל המקורית, ו"גרגיריות" כאשר גודל השלב הוא גדול מדי. ישנו מחקר של מעבדות בל ב-1971 הדן בתופעות אלו.

הספק אות המוצא

באפנון דלתא יש אילוץ על משרעת אות הכניסה, מכיוון שאם האות המשודר יש נגזרת גבוהה (שינויים חדים) אז האות המאופנן לא יכול לעקוב אחר אות הכניסה ומתרחשת תופעת עומס היתר על השיפוע. לדוגמה, אם אות הכניסה הוא:

$m(t)={A\cos(\omega t)}$,

האות המאופנן (נגזרת אות הכניסה) שמשודר ע"י המאפנן הוא:

$|{\dot {m}}(t)|_{max}=\omega A$,

כאשר התנאי להימנעות מעומס יתר על השיפוע הוא

$|{\dot {m}}(t)|_{max}=\omega A<\sigma f_{s}$.

אז המשרעת המקסימלית של אות הכניסה צריכה לקיים

$A_{max}={\sigma f_{s} \over \omega }$,

כאשרf_s הוא תדר הדגימה, ω היא תדירות אות הכניסה ו-σ היא גודל שלב בקוונטיזציה. אזA_max היא המשרעת המקסימלית שניתן לשדר באפנון דלתא מבלי לגרום לעומס יתר על השיפוע. הספק האות המשודר תלוי במשרעת המקסימלית.

אפנון דלתא אדפטיבי

אפנון דלתא אדפטיבי פורסם לראשונה ע"י ד"ר ג'ון א. אבייט ממעבדות בל ב-1968. באפנון דלתא אדפטיבי גודל השלב הוא לא קבוע. כאשר מספר מסוים של ביטים עוקבים מכילים אותו ערך, המקודד והמפענח מניחים שנגרם עומס יתר על השיפוע, ואז הם מגדילים בהדרגה את גודל השלב. אחרת, גודל השלב קטן בהדרגה עם הזמן.

אפנון דלתא אדפטיבי מקטין את שגיאת השיפוע אך עלול להגדיל את שגיאת הקוונטיזציה, אותה ניתן להקטין ע"י מסנן מעביר נמוכים.

מקורות

• Steele, R. (1975). Delta Modulation Systems. London: Pentech Press. ISBN 0-470-82104-3.