3.4. Восстановление аналоговых сигналов

Все устройства, предназначенные для демодуляции сигналов, бу­дут рассмотрены при изучении конкретных систем передачи и аппа­ратуры, входящей в состав этих систем.

При приеме сигналов ИКМ для восстановления аналогового сиг­нала необходимо преобразовать цифровой сигнал (последова­тельность двоичных импульсов) в квантованный АИМ-сигнал (такое преобразование называется декодированием) и затем осуществить операцию демодуляции, т.е. выделения из АИМ-сигнала аналого­вого сигнала s(t).

Итак, при использовании ИКМ выполняются следующие преобра­зования аналогового сигнала: в пункте передачи - амплитудно-импульсная модуляция, квантование и кодирование; в пункте прие­ма - декодирование и демодуляция квантованного АИМ-сигнала. По­лученный на приеме аналоговый сигнал отличается от переданного, так как образуется из квантованных импульсов, амплитуды которых равны не мгновенным значениям сигнала s(t), а ближайшим разре­шенным значениям.

Таким образом, операция квантования вносит в процесс передачи сигнала неустранимую ошибку, которая тем меньше, чем больше уровней квантования.

А как узнать, какое десятичное число скрывается под его запи­сью в двоичной системе? Правило простое: под каждым разрядом двоичного числа следует записать его «вес». Те «веса», которые соответствуют единичным разрядам, нужно сложить. Полученная сумма и явится десятичным числом. Вот перед нами число 1001011, записанное в двоичной нумерации. Поступаем согласно сказанному выше:

Как видим, заинтересовавшее нас число складывается из единицы, двойки, восьмерки и шестидесяти четырех (1 + 2 + 8 + 64). Очевидно, оно равно 75. Попробуйте самостоятельно определить, какому числу соответствует его двоичная запись 10110011.

Рис. 3.7. Декодер ИКМ-сигнала

В состав декодера входит преобразователь последовательного кода в параллельный (рис. 3.7), на выходах которого появляется на-единиц и нулей, соответствующий принятой кодовой комбинации, каждая единица (токовый импульс) поступает на вход сумматора с весом, где увеличивается в 2^k раз. На выходе сумматора возникает импульс, амплитуда которого определяется кодовой комбинацией на входе декодера. Например, при прохождении кодовой комбинации 0100110 на первый, четвертый, пятый и седьмой входы сумматора напряжение не подается (бестоковые импульсы), а на второй, третий и шестой входы подается напряжение, которое увеличивается соответственно в 2¹, 2² и 2⁵ раз. На выходе сумматора появляется напряжение, пропорциональное 2¹ + 2² + 2⁵ = 38, т.е. квантованный АИМ-сигнал.

На следующем шаге необходимо из отсчетных значений тока получить непрерывный ток. Сделать это нам поможет обычный конденсатор небольшой емкости, который при кратковременном воздействии на него тока (т.е. отсчетного значения) мгновенно зарядится и будет удерживать заряд до следующего кратковременного воздействия.

Отметим еще раз, что восстановленная таким путем кривая непре­рывного тока будет несколько отличаться от той, которая была получе-на на клеммах микрофона: она будет иметь плоские ступеньки между отсчетными значениями. Можно сказать, что процесс взятия отсчетных значений и последующего восстановления непрерывной кривой тока микрофона сопровождается специфическими искажениями, которые могут повлиять на качество воспроизведения звука. Однако на практи­ке для восстановления тока используют не конденсатор, а более слож­ные схемы, делающие форму восстановленного тока похожей на фор­му исходного тока и тем самым сводящие на нет действия указанных искажений.

Контрольные вопросы

1. Что такое цифровой сигнал?

2. С какой частотой следует дискретизировать аналоговый сигнал?

3. Как определить ошибку квантования сигнала?

4. В чем заключается принцип двоичного кодирования сигнала?

5. Как восстановить аналоговый сигнал из цифрового?

Список литературы

1. Крук Б.И., Попов Г.Н. ... И мир загадочный за занавесом цифр: Цифровая связь. -2-е изд., испр. - Новосибирск: ЦЭРИС, 2001. - 264 с.

2. Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф., Крук Б.И. Основы теории цепей: Учебник для ву­зов / Под ред. В.П. Бакалова. - М.: Радио и связь, 2000. - 592 с.

3. Журавлева О.Б., Крук Б.И. Дискретные сигналы и цепи: 26 вопросов и ответов: Учебное пособие для дистанционного обучения. - Новосибирск- СибГУТИ 1999 -100с.