RU2099866C1 - Method for representation of analog signal - Google Patents

Method for representation of analog signal Download PDF

Info

Publication number
RU2099866C1
RU2099866C1 RU95106576A RU95106576A RU2099866C1 RU 2099866 C1 RU2099866 C1 RU 2099866C1 RU 95106576 A RU95106576 A RU 95106576A RU 95106576 A RU95106576 A RU 95106576A RU 2099866 C1 RU2099866 C1 RU 2099866C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
pulses
analog signal
modulating
encoded
Prior art date
Application number
RU95106576A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95106576A (en
Inventor
Владислав Федорович Ефимков
Original Assignee
Владислав Федорович Ефимков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владислав Федорович Ефимков filed Critical Владислав Федорович Ефимков
Priority to RU95106576A priority Critical patent/RU2099866C1/en
Publication of RU95106576A publication Critical patent/RU95106576A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2099866C1 publication Critical patent/RU2099866C1/en

Links

Landscapes

  • Signal Processing Not Specific To The Method Of Recording And Reproducing (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

FIELD: information encoding and transmission, in particular, electronic information devices, recording, broadcasting, TV equipment. SUBSTANCE: method involves generation of modulation signal as sequence of non-rectangular periodic pulses, multiplication of analog signal by modulation signal in order to achieve modulated signal, comparison of modulated signal to reference constant, generation of encoded pulses which leading edges start in moments when modulated signal and reference constant are equal, sending of encoded pulses to decoder which outputs demodulation signal which is inverse to modulation one, detection of values of demodulation signal for leading edges of encoded pulses and generation of discrete values of converted analog signal. EFFECT: increased functional capabilities. 7 dwg

Description

Изобретение относится к области кодирования и передачи информации и может быть использовано в информационных электронных устройствах, звукозаписи, радиовещании, телевидении. The invention relates to the field of coding and transmission of information and can be used in information electronic devices, sound recording, broadcasting, television.

По своей технической сущности наиболее близким к заявляемому объекту является известный способ (прототип) аналого-цифрового и цифроаналогового преобразований [1] по которому аналоговый сигнал разбивается с помощью запускающих импульсов на периодические временные (тактовые) интервалы и в каждом интервале аналоговый сигнал преобразуется в кодированные импульсы в виде цифрового кода. Последний представляет собой последовательность определенным образом расставленных по времени счетных импульсов. По другому близкому прототипу способу [2, стр. 232] [3, стр. 125] эта последовательность представляет собой эквидистантно расположенные импульсы, число которых пропорционально значению кодируемого аналогового сигнала. Большим достоинством прототипа является его помехоустойчивость при передаче цифровой информации от передатчика по линиям связи или через эфир к приемнику. Недостатком прототипа является неизбежная ошибка цифрования аналогового сигнала, обусловленная квантовым характером этой операции, причем имеет место неопределенность как по амплитуде, так и по времени. Кроме того, поскольку генератор счетных импульсов должен работать на частоте, значительно превышающей тактовую, возникают проблемы преобразования высокочастотных аналоговых сигналов. К тому же цифрующие и децифрующие устройства достаточно сложны, что особенно проявляется в информационной системе, включающей в себя много приемников (цифровые звукозапись, радиовещание, телевидение и т.п.). In its technical essence, the closest to the claimed object is a known method (prototype) of analog-to-digital and digital-to-analog conversions [1] by which the analog signal is divided by triggering pulses into periodic time (clock) intervals and in each interval the analog signal is converted to encoded pulses in the form of a digital code. The latter is a sequence of counting pulses arranged in time in a certain way. According to another close prototype method [2, p. 232] [3, p. 125], this sequence is equidistantly spaced pulses, the number of which is proportional to the value of the encoded analog signal. The great advantage of the prototype is its noise immunity when transmitting digital information from a transmitter over communication lines or via ether to a receiver. The disadvantage of the prototype is the inevitable error of digitizing the analog signal due to the quantum nature of this operation, and there is uncertainty both in amplitude and in time. In addition, since the counter pulse generator must operate at a frequency significantly higher than the clock, there are problems converting high-frequency analog signals. In addition, digitizing and decoding devices are quite complex, which is especially manifested in an information system that includes many receivers (digital sound recording, broadcasting, television, etc.).

Другим известным техническим решением является способ частотно-модулированного преобразователя [2, стр. 242] в котором варьируют частоту импульсов, причем изменение частоты пропорционально изменению аналогового сигнала. В этом способе частота непрерывным образом связана с амплитудой аналогового сигнала. Однако при обратном преобразовании частотно-модулированного сигнала его делят на периодические временные интервалы и в пределах каждого интервала определяют частоту путем счета импульсов. При этом, во-первых, получают среднюю по интервалу частоту, во-вторых, количество импульсов является целочисленной величиной. Таким образом, и этому типу преобразования свойственна неопределенность (неточность) получения дискретного значения преобразованного аналогового сигнала. Another well-known technical solution is the method of a frequency-modulated converter [2, p. 242] in which the pulse frequency is varied, the change in frequency being proportional to the change in the analog signal. In this method, the frequency is continuously associated with the amplitude of the analog signal. However, in the inverse transformation of the frequency-modulated signal, it is divided into periodic time intervals and within each interval the frequency is determined by counting pulses. In this case, firstly, an average frequency is obtained over the interval, and secondly, the number of pulses is an integer value. Thus, this type of conversion is also characterized by the uncertainty (inaccuracy) of obtaining the discrete value of the converted analog signal.

Во всех способах преобразования аналогового сигнала получают сначала дискретные значения преобразуемого сигнала, привязанные к их временным координатам. Затем применяют методы интерполяции, с помощью которых преобразуют дискретные значения в непрерывный сигнал. In all methods of converting an analog signal, first, discrete values of the converted signal are obtained, tied to their time coordinates. Then, interpolation methods are applied, with the help of which discrete values are converted into a continuous signal.

В заявляемом способе преобразования аналогового сигнала в диапазоне преобразования с большим нуля минимумом путем использования синхронизирующих импульсов разбивают временную шкалу на периодические интервалы и в каждом из них генерируют модулирующий сигнал в виде импульсов непрямоугольной формы, минимум которых меньше или равен большему нуля рабочему минимуму, а максимум больше или равен рабочему максимуму, при отношении рабочего максимума к рабочему минимуму, большем отношения максимума к минимуму для аналогового сигнала. Умножают аналоговый сигнал на модулирующий сигнал и получают модулированный сигнал. Сравнивают модулированный сигнал с эталонной постоянной, значение которой меньше произведения минимума аналогового сигнала на рабочий максимум и больше произведения максимума аналогового сигнала на рабочий минимум. Формируют кодированные импульсы, фронты которых совпадают с моментами равенства модулированного сигнала и эталонной постоянной. Осуществляют обратное преобразование, для чего генерируют демодулирующий сигнал, обратно пропорциональный модулирующему сигналу. Синхронизуют демодулирующий сигнал с временной шкалой кодированных импульсов путем использования синхронизирующих импульсов. Фиксируют значения демодулирующего сигнала в моменты фронтов кодированных импульсов, совпадающими с моментами равенства модулированного сигнала и эталонной постоянной и получают дискретные значения преобразованного аналогового сигнала. In the inventive method of converting an analog signal in the conversion range with a large minimum of zero by using synchronizing pulses, the time scale is divided into periodic intervals and in each of them a modulating signal is generated in the form of non-rectangular pulses, the minimum of which is less than or equal to more than zero, the working minimum, and the maximum is greater or equal to the working maximum, with the ratio of the working maximum to the working minimum greater than the ratio of the maximum to the minimum for the analog signal. The analog signal is multiplied by a modulating signal and a modulated signal is obtained. The modulated signal is compared with a reference constant, the value of which is less than the product of the minimum of the analog signal and the working maximum and more than the product of the maximum of the analog signal and the working minimum. Form coded pulses, the edges of which coincide with the moments of equality of the modulated signal and the reference constant. Carry out the inverse transformation, for which they generate a demodulating signal inversely proportional to the modulating signal. The demodulating signal is synchronized with the timeline of the encoded pulses by using synchronizing pulses. The values of the demodulating signal are recorded at the edges of the encoded pulses coinciding with the moments of equality of the modulated signal and the reference constant, and discrete values of the converted analog signal are obtained.

Математическое обоснование заявляемого способа заключается в следующем. Пусть A(t) входной аналоговый сигнал, M(t) модулирующий сигнал, E - эталонная постоянная. Умножаем аналоговый сигнал на модулирующий и получаем модулированный сигнал A(t)•M(t). Направляем его в решающее устройство, с помощью которого решаем уравнение
A(t)•M(t)=E (1)
Находим множество значений tr, где r 1, 2, 3. являющихся корнями уравнения (1). Для каждого значения tr имеем равенство:
A(tr)•M(tr)=E, (2)
из которого следует:
A(tr)= E•M-1(tr) ≈ C•M-1(tr), (3)
где C больший нуля коэффициент.
The mathematical justification of the proposed method is as follows. Let A (t) be an input analog signal, M (t) be a modulating signal, and E be a reference constant. We multiply the analog signal by a modulating one and get a modulated signal A (t) • M (t). We direct it to a solving device, with which we solve the equation
A (t) • M (t) = E (1)
We find the set of values t r , where r 1, 2, 3. are the roots of equation (1). For each value of t r we have the equality:
A (t r ) • M (t r ) = E, (2)
from which it follows:
A (t r ) = E • M -1 (t r ) ≈ C • M -1 (t r ), (3)
where C is a greater than zero coefficient.

Выражения (1) (3) показывают, что, если в кодирующем устройстве генерировать модулирующий сигнал и используемые постоянные, составить уравнение, включающее аналоговый и модулирующий сигнал вместе с необходимыми постоянными, решить уравнение с помощью решающего устройства, найдя его корни, направить информацию о корнях в декодирующее устройство, в котором генерировать необходимые постоянные и демодулирующий сигнал, обратно пропорциональный модулирующему, зафиксировать значения демодулирующего сигнала в моменты корней, получив их в фазе, равной фазе корневых значений модулирующего сигнала, то на выходе декодирующего устройства получим дискретные значения преобразованного аналогового сигнала, пропорциональные корневым значениям входного аналогового сигнала. В качестве решающего устройства используем известный компаратор, в котором сравниваем переменный сигнал с эталонной постоянной E. Для получения в декодирующем устройстве значения демодулирующего сигнала в фазе, равной фазе корневого значения модулирующего сигнала, генерируем в кодирующем устройстве синхронизирующие импульсы, передаваемые вместе с информацией о корнях в декодирующее устройство. Поскольку в заявляемом способе преобразуются мгновенные значения аналогового сигнала в моменты корней решаемых уравнений, информация о корнях, передаваемая из кодирующего устройства в декодирующее, должна представлять собой импульсы, называемые по аналогии с прототипом кодированными, имеющие ступенчатые фронты в моменты корней (для того, чтобы отделить эти фронты от ступенчатых фронтов кодированных импульсов, не совпадающих с моментами равенства модулированного сигнала и эталонной постоянной, далее в тексте описания эти фронты называются ступенчатыми корневыми фронтами кодированных импульсов). Такие импульсы можно получить, либо непосредственно в компараторе, либо на основе импульсов, полученных в компараторе. Expressions (1) (3) show that if a modulating signal and used constants are generated in an encoding device, an equation including the analog and modulating signal along with the necessary constants is compiled, the equation is solved using the resolver, finding its roots, and the root information is sent to a decoding device in which to generate the necessary constants and a demodulating signal inversely proportional to the modulating one, to fix the values of the demodulating signal at the moments of the roots, having received them in phase equal to the phase of the root values of the modulating signal, then at the output of the decoding device we obtain discrete values of the converted analog signal proportional to the root values of the input analog signal. As a solver, we use a well-known comparator in which we compare an alternating signal with a reference constant E. To obtain a value of a demodulating signal in a decoder in a phase equal to the phase of the root value of the modulating signal, we generate synchronizing pulses in the encoder that are transmitted along with the root information in decoder. Since the instant method converts the instantaneous values of the analog signal to the moments of the roots of the equations to be solved, the root information transmitted from the encoding device to the decoding one should be pulses called coded by analogy with the prototype, having step edges at the root moments (in order to separate these fronts are from stepped fronts of coded pulses that do not coincide with the moments of equality of the modulated signal and the reference constant; hereinafter, these fronts are called ayutsya stepped edges root coded pulses). Such pulses can be obtained either directly in the comparator, or on the basis of pulses obtained in the comparator.

Уравнение (1) и равенство (2) математически описывают прямое преобразование дискретных значений аналогового сигнала в кодированную форму - множество tr в кодирующем устройстве, соотношение (3) обратное преобразование кодированной формы tr в дискретные значения преобразованного сигнала в декодирующем устройстве. Рассмотрим необходимые условия и требования, выполнение которых позволит осуществить такое преобразование.Equation (1) and equality (2) mathematically describe the direct conversion of discrete values of an analog signal into an encoded form - the set t r in an encoder, relation (3) the inverse transformation of an encoded form t r into discrete values of a converted signal in a decoder. Consider the necessary conditions and requirements, the implementation of which will allow such a transformation.

Как видно из (1)-(3) модулирующий сигнал M(t) не должен состоять из прямоугольных импульсов. В противном случае множество tr будет содержать случайно расположенные корни. Очевидно, что для получения из дискретных значений после преобразования непрерывного аналогового сигнала, максимально близкого к исходному аналоговому сигналу, необходимо, чтобы M(t) был периодическим сигналом. Чем выше частота этого сигнала, тем ближе интерполированный сигнал к исходному сигналу. В пределах периода модулирующий импульс может быть как одиночным, так и в виде пачки импульсов, однако понятно, что применение пачки импульсов просто равносильно увеличению частоты модулирующего сигнала. Форма импульсов может быть достаточно разнообразной: симметричной или несимметричной относительно максимума импульса, со ступенчатым передним фронтом и монотонно убывающим от максимума к минимуму задним фронтом, с монотонно возрастающим от минимума к максимуму передним фронтом и ступенчатым задним фронтом и т. д. Практически форму импульса выбирают, исходя из наибольшей простоты, надежности, стабильности, точности электронных схем, генерирующих модулирующий сигнал в кодирующем устройстве и демодулирующий сигнал в декодирующем устройстве.As can be seen from (1) - (3), the modulating signal M (t) should not consist of rectangular pulses. Otherwise, the set t r will contain randomly located roots. Obviously, to obtain from discrete values after converting a continuous analog signal as close as possible to the original analog signal, it is necessary that M (t) be a periodic signal. The higher the frequency of this signal, the closer the interpolated signal to the original signal. Within the period, the modulating pulse can be either single or in the form of a packet of pulses, however, it is clear that the use of a packet of pulses is simply equivalent to increasing the frequency of the modulating signal. The shape of the pulses can be quite diverse: symmetric or asymmetric with respect to the maximum of the pulse, with a stepped leading edge and monotonically decreasing from maximum to minimum trailing edge, with monotonously increasing from minimum to maximum leading edge and stepped trailing edge, etc. In practice, the shape of the pulse is chosen based on the greatest simplicity, reliability, stability, accuracy of electronic circuits generating a modulating signal in an encoder and a demodulating signal in a decoding device stve.

Из (1), (2), (3) следует, что рабочие области изменения аналогового и модулирующего сигнала не должны включать нулевую точку, т.к. если какой-либо из сигналов стремится или равен нулю, другой сигнал стремится или равен бесконечности. Поэтому в заявляемом способе преобразуют аналоговые сигналы A(t), изменяющиеся в диапазоне преобразований
Amin≅ A(t) ≅ Amax,
где Amin > 0 и Amax соответственно нижняя и верхняя границы диапазона преобразования, и генерируют модулирующий сигнал с большей нуля нижней границей рабочего диапазона.
From (1), (2), (3) it follows that the working areas of the change of the analog and modulating signal should not include a zero point, because if any of the signals tends or is equal to zero, the other signal tends or is equal to infinity. Therefore, in the inventive method convert analog signals A (t), varying in the range of conversions
A min ≅ A (t) ≅ A max ,
where A min > 0 and A max, respectively, the lower and upper boundaries of the conversion range, and generate a modulating signal with a greater than zero lower boundary of the operating range.

Определим максимум Mu и минимум M1 модулирующего импульса. Используя (1), найдем сначала минимальное значение максимума M m u и максимальное значение минимума M m l модулирующего импульса:

Figure 00000002

Для уверенного срабатывания компаратора при A(t), близких или равных Amax и Amin, вводим значения верхней границы Mmax рабочего диапазона и большей нуля нижней границы Mmin рабочего диапазона такие, чтобы выполнялись неравенства:
Figure 00000003

из которых следует:
E <Amin•Mmax, (6)
E > Amax•Mmin. (7)
Объединяя (6) и (7), получаем
Anax•Mmin <Amin•Mmax,
или
Amax/Amin <Mmax/Mmin. (8)
При выполнении неравенства (8) можно подобрать такую эталонную постоянную E, чтобы выполнялись неравенства (6) и (7). Для расширения области параметров модулирующих импульсов, которые можно использовать для преобразования, устанавливаем параметры модулирующих импульсов Mu ≥ Mmax, Ml ≅ Mmin, причем M1 может быть равным или меньшим нуля. Наличие областей M(t) > Mmax и M(t) < Mmin не мешает преобразованию, поскольку в них корни уравнения (1) отсутствуют. Демодулирующий сигнал генерируют обратно пропорциональным по отношению к модулирующему. Скорее всего, наиболее рационально генерировать демодулирующий сигнал по следующей схеме. Сначала генерируют промежуточный сигнал, пропорциональный модулирующему, затем делят на него постоянную, такую, чтобы получить демодулирующий сигнал. При этом легко синхронизировать демодулирующий сигнал с временной шкалой кодированных импульсов путем синхронизации промежуточного сигнала.We determine the maximum M u and the minimum M 1 of the modulating pulse. Using (1), we first find the minimum value of the maximum M m u and the maximum value of the minimum M m l modulating pulse:
Figure 00000002

For the comparator to operate reliably at A (t) close to or equal to A max and A min , we introduce the values of the upper boundary M max of the working range and greater than zero of the lower boundary M min of the working range such that the inequalities are satisfied:
Figure 00000003

from which it follows:
E <A min • M max , (6)
E> A max • M min . (7)
Combining (6) and (7), we obtain
A nax • M min <A min • M max ,
or
A max / A min <M max / M min . (eight)
If inequality (8) holds, one can choose a reference constant E such that inequalities (6) and (7) hold. To expand the range of parameters of modulating pulses that can be used for conversion, we set the parameters of modulating pulses M u ≥ M max , M l ≅ M min , and M 1 can be equal to or less than zero. The presence of the regions M (t)> M max and M (t) <M min does not interfere with the transformation, since the roots of equation (1) are absent in them. A demodulating signal is generated inversely proportional to the modulating signal. Most likely, it is most rational to generate a demodulating signal according to the following scheme. First, an intermediate signal proportional to the modulating signal is generated, then a constant is divided into it, such as to obtain a demodulating signal. It is easy to synchronize the demodulating signal with the timeline of the encoded pulses by synchronizing the intermediate signal.

На фиг. 1 приведена графическая информация, иллюстрирующая заявляемый способ. In FIG. 1 shows graphical information illustrating the inventive method.

На фиг. 1а показан модулирующий импульс. В качестве примера приведена функция M(t)=cos2(πt/T) + Ml в пределах T/2 < t < T/2, для которой Mmax=Mu= 1.1, MminMl=0.1 и Mmax/Mmin=11. ti и ti+1 начальная и конечная точки периода длительностью T=ti+1-ti.In FIG. 1a shows a modulating pulse. As an example, the function M (t) = cos 2 (πt / T) + M l is given within T / 2 <t <T / 2, for which M max = M u = 1.1, M min M l = 0.1 and M max / M min = 11. t i and t i + 1 are the starting and ending points of a period of duration T = t i + 1 -t i .

На фиг. 1б приведен пример фрагмента аналогового сигнала A(t) в пределах одного периода, изменяющегося от начала периода к концу в 3 раза, тем самым выполняется неравенство (8). In FIG. 1b, an example of a fragment of an analog signal A (t) is given within one period, which varies from the beginning of the period to the end by 3 times, thereby inequality (8) holds.

На фиг. 1в приведен модулированный сигнал A(t)•M(t), поступивший в компаратор, в котором его сравнивают с эталонной постоянной E. In FIG. Figure 1c shows the modulated signal A (t) • M (t) received in the comparator, in which it is compared with the reference constant E.

На фиг. 1г показан полученный после компаратора кодированный импульс прямоугольной формы, передний и задний ступенчатые фронты которого являются корневыми и их временные координаты tr и ti+1 являются моментами равенства модулированного сигнала и эталонной постоянной.In FIG. Figure 1d shows the rectangular coded pulse obtained after the comparator, the leading and trailing stepped edges of which are root and their temporal coordinates t r and t i + 1 are the moments of equality of the modulated signal and the reference constant.

На фиг. 1д показан прямоугольный импульс вместе с синхронизирующим импульсом. In FIG. 1e shows a rectangular pulse along with a synchronizing pulse.

На фиг. 1е показаны кодированные импульсы в виде коротких импульсов, полученных, например, путем дифференцирования прямоугольного импульса, и синхронизирующий импульс. In FIG. 1e shows coded pulses in the form of short pulses obtained, for example, by differentiating a rectangular pulse, and a synchronizing pulse.

На фиг. 1ж показан один период обратной функции C/M(t). Значения C/M(t) в моменте времени tr и tr+1 пропорциональны соответственно A(tr) и A(tr+1) фиг. 1б.In FIG. 1g shows one period of the inverse function C / M (t). The values of C / M (t) at time t r and t r + 1 are proportional to A (t r ) and A (t r + 1 ) of FIG. 1b.

При использовании модулирующего импульса со ступенчатым передним или задним фронтом после компаратора вырабатывают кодированные импульсы, например прямоугольной формы, в которых один из ступенчатых фронтов совпадает со ступенчатым фронтом модулирующего импульса. Очевидно, что ступенчатый фронт кодированного импульса, совпадающий со ступенчатым фронтом модулирующего импульса, не может быть использован для получения дискретного значения преобразованного аналогового сигнала, так как он не является корневым. И если такой прямоугольный импульс дифференцируется, то один из двух полученных импульсов не имеет ступенчатого фронта, являющегося корневым. Импульс, не имеющий ни одного ступенчатого корневого фронта, по определению не является кодированным и нет необходимости передавать его в декодирующее устройство. When using a modulating pulse with a stepped leading or trailing edge after the comparator, coded pulses are generated, for example, rectangular in which one of the stepped fronts coincides with the stepped edge of the modulating pulse. Obviously, the stepped edge of the encoded pulse, which coincides with the stepped edge of the modulating pulse, cannot be used to obtain the discrete value of the converted analog signal, since it is not the root. And if such a rectangular pulse is differentiated, then one of the two received pulses does not have a step front, which is the root front. A pulse that does not have a single step root edge is, by definition, not encoded and there is no need to transmit it to a decoding device.

Вырабатываемые в кодирующем устройстве вместе с модулирующим сигналом синхронизирующие импульсы используют для синхронизации временных шкал кодированных импульсов и генератора демодулирующего сигнала. Для того чтобы синхронизирующие импульсы не совпадали со ступенчатыми корневыми фронтами кодированных импульсов, их вставляют в точках минимума или максимума модулирующего импульса. При выполнении неравенств (6) и (7) вблизи минимума и максимума модулирующего импульса существуют так называемые "запретные зоны" для ступенчатых корневых фронтов кодированных импульсов, в которые они не попадают. Длительности "запретных зон" равны: в окрестности минимума модулирующего импульса времени, в течение которого модулирующий сигнал изменяется, уменьшаясь от M m l до M1 и далее увеличиваясь до M m l в окрестности максимума модулирующего импульса времени, в течение которого модулирующий сигнал изменяется, увеличиваясь от M m u до Mu и далее уменьшаясь до M m u Если используют модулирующий импульс со ступенчатым передним или задним фронтом, синхронизирующий импульс может совпадать с таким фронтом, однако такое совпадение не мешает преобразованию.The synchronizing pulses generated in the encoder together with the modulating signal are used to synchronize the time scales of the encoded pulses and the demodulating signal generator. In order that the synchronizing pulses do not coincide with the stepped root edges of the coded pulses, they are inserted at the points of the minimum or maximum of the modulating pulse. When inequalities (6) and (7) are fulfilled near the minimum and maximum of the modulating pulse, there are so-called “forbidden zones” for stepped root edges of coded pulses into which they do not fall. The durations of the “forbidden zones” are equal: in the vicinity of the minimum modulating pulse of time during which the modulating signal changes, decreasing from M m l to M 1 and then increasing to M m l in the vicinity of the maximum modulating pulse of time during which the modulating signal changes, increasing from M m u to M u and then decreasing to M m u If a modulating pulse with a stepped leading or trailing edge is used, the synchronizing pulse may coincide with such a front, however, this coincidence does not interfere with the conversion.

Приведенная графическая информация показывает, что при использовании модулирующего периодического импульса в виде моноимпульса с монотонно возрастающим передним и монотонно убывающим задним фронтами за один период получают два дискретных значения аналогового сигнала. При использовании модулирующего импульса, в котором один из фронтов является ступенчатым, за один период получают одно дискретное значение аналогового сигнала. Если использовать модулирующий импульс в виде пачки моноимпульсов, то число дискретных значений соответственно возрастает. The above graphic information shows that when using a modulating periodic pulse in the form of a monopulse with a monotonically increasing front and monotonically decreasing trailing edges, two discrete values of the analog signal are obtained in one period. When using a modulating pulse in which one of the fronts is stepped, one discrete value of the analog signal is obtained in one period. If you use a modulating pulse in the form of a pack of monopulses, then the number of discrete values increases accordingly.

Восстановление дискретных значений аналогового сигнала в декодирующем устройстве осуществляют в различных режимах. В одном из них генератор демодулирующего сигнала работает непрерывно. В момент прихода ступенчатого корневого фронта кодированного импульса фиксируют значение демодулирующего сигнала, например, с помощью короткого селектирующего импульса, и результат направляют в последующие устройства. Если для фиксации и передачи дискретного значения аналогового сигнала требуется время, используют режим остановки. Для этого запущенный генератор демодулирующего сигнала останавливают ступенчатым корневым фронтом кодированного импульса. Фиксируют остановленное значение демодулирующего сигнала, передают результат в последующие устройства и подготавливают генератор демодулирующего сигнала к восстановлению следующего дискретного значения аналогового сигнала. В тех случаях, когда восстановленное дискретное значение близко по времени к точкам минимума или максимума модулирующего импульса, для перечисленных выше операций используют "запретные зоны". Обозначим минимально необходимую длительность "запретной зоны" Δtz. Очевидно, что с точки зрения наиболее рационального использования фактора времени желательно выполнение неравенства Δtz < T. Если при использовании какой-либо формы модулирующего импульса неравенств (6) и (7) недостаточно для получения длительности "запретной зоны", равной Δtz, используют модулирующий импульс с плоским максимумом и/или минимумом, причем длительность плоской части равна Δtz. Кроме того, возможны режимы восстановления с использованием задержки поступивших в кодирующее устройство импульсов.The restoration of discrete values of the analog signal in the decoding device is carried out in various modes. In one of them, the demodulating signal generator operates continuously. At the moment of arrival of the stepped root edge of the encoded pulse, the value of the demodulating signal is recorded, for example, using a short selection pulse, and the result is sent to subsequent devices. If time is required to fix and transmit the discrete value of the analog signal, use the stop mode. For this, the started demodulating signal generator is stopped by the stepped root edge of the encoded pulse. The stopped value of the demodulating signal is recorded, the result is transmitted to subsequent devices, and the demodulating signal generator is prepared to restore the next discrete value of the analog signal. In those cases when the reconstructed discrete value is close in time to the points of the minimum or maximum of the modulating pulse, "forbidden zones" are used for the above operations. We denote the minimum required duration of the “forbidden zone” Δt z . Obviously, from the point of view of the most rational use of the time factor, it is desirable to fulfill the inequality Δt z <T. If, when using some form of a modulating impulse, inequalities (6) and (7) are insufficient to obtain the duration of the “forbidden zone” equal to Δt z , use modulating pulse with a flat maximum and / or minimum, and the duration of the flat part is equal to Δt z . In addition, recovery modes are possible using the delay of the pulses received in the encoder.

Сравнивая между собой два способа передачи кодированной информации - прямоугольными или короткими импульсами, полученными, например, из прямоугольного путем его дифференцирования, заметим, что с точки зрения минимального потребления энергии кодирующим устройством (в первую очередь его выходными каскадами) преимущество имеют короткие импульсы, поскольку площадь, занимаемая ими, значительно меньше площади прямоугольного импульса. Comparing the two methods of transmitting encoded information with each other - with rectangular or short pulses, obtained, for example, from a rectangular one by differentiating it, we note that from the point of view of minimal energy consumption by the encoding device (primarily its output stages), short pulses have an advantage, since the area the occupied by them is much smaller than the area of a rectangular pulse.

Таким образом, в отличие от прототипа, в котором информация об амплитуде аналогового сигнала заключена в цифровом коде или в числе счетных импульсов, в заявляемом способе эта информация заключена во временной координате ступенчатого корневого фронта кодированного импульса, являющейся для определенного значения аналогового сигнала функцией формы модулирующих импульсов, а для выбранной формы модулирующего импульса непрерывной функцией аналогового сигнала. Ввиду этого заявляемый способ можно назвать функционально-временным преобразователем. Thus, in contrast to the prototype, in which the information on the amplitude of the analog signal is contained in a digital code or in the number of counting pulses, in the claimed method this information is enclosed in the time coordinate of the stepped root edge of the encoded pulse, which is a function of the shape of the modulating pulses for a certain value of the analog signal , and for the selected form of the modulating pulse by a continuous function of the analog signal. In view of this, the claimed method can be called a functional-temporary converter.

Приведем сравнительные характеристики прототипа и заявляемого способа. Here are the comparative characteristics of the prototype and the proposed method.

1. Информативность. 1. Informational content.

В прототипе за один тактовый период получают одно дискретное значение аналогового сигнала. In the prototype for one clock period receive one discrete value of the analog signal.

В заявляемом способе при использовании модулирующего импульса в виде монотонно изменяющихся переднего и заднего фронтов получают за один период два дискретных значения аналогового сигнала. In the inventive method, when using a modulating pulse in the form of monotonically changing leading and trailing edges, two discrete values of the analog signal are obtained in one period.

2. Точность преобразования. 2. The accuracy of the conversion.

В прототипе преобразованное значение является неопределенным в пределах одного уровня квантования как по амплитуде, так и по времени. In the prototype, the converted value is undefined within the same quantization level both in amplitude and in time.

В заявляемом способе получают точное дискретное значение с точной привязкой по времени. In the inventive method, an exact discrete value is obtained with an exact time reference.

3. Число передаваемых в декодирующее устройство импульсов на одно дискретное значение аналогового сигнала, не считая синхронизирующих импульсов. 3. The number of pulses transmitted to the decoding device per one discrete value of the analog signal, not counting the synchronizing pulses.

В прототипе число счетных импульсов в пределах одного тактового периода велико и оно растет по мере увеличения точности квантования. In the prototype, the number of counting pulses within one clock period is large and it grows as the accuracy of quantization increases.

В заявляемом способе одно дискретное значение передается одним коротким импульсом. In the inventive method, one discrete value is transmitted in one short pulse.

4. Сложность электронных устройств. 4. The complexity of electronic devices.

В прототипе используются сложные цифровые схемы как в кодирующем, так и в декодирующем устройствах. The prototype uses complex digital circuits in both encoding and decoding devices.

В заявляемом способе могут быть использованы довольно простые устройства для умножения, деления сигналов и генерирования периодических импульсов непрямоугольной формы. In the inventive method can be used quite simple devices for multiplying, dividing signals and generating periodic pulses of non-rectangular shape.

5. Помехоустойчивость при передаче кодированной информации по линиям связи или через эфир. 5. Interference immunity when transmitting encoded information over communication lines or over the air.

Помехоустойчивость прототипа против амплитудных искажений известна. Помехоустойчивость заявляемого способа обеспечивается тем, что амплитудные искажения не сдвигают по времени ступенчатый корневой фронт кодированного импульса. The noise immunity of the prototype against amplitude distortion is known. The noise immunity of the proposed method is ensured by the fact that the amplitude distortion does not shift in time the stepped root front of the encoded pulse.

Приведенное сравнение свидетельствует о существенных преимуществах заявляемого способа. The comparison indicates the significant advantages of the proposed method.

Возможность реализации заявляемого способа не вызывает сомнений, поскольку операции умножения и деления сигналов, а также генерация периодических импульсов непрямоугольной формы в электронике давно известны и широко применяются. Точность преобразования зависит от точности генерирования в декодирующем устройстве, демодулирующего сигнала, обратно пропорционального модулирующему. The possibility of implementing the proposed method is not in doubt, since the operations of multiplication and division of signals, as well as the generation of periodic pulses of non-rectangular shape in electronics have long been known and are widely used. The accuracy of the conversion depends on the accuracy of the generation in the decoding device of a demodulating signal inversely proportional to the modulating.

Литература
1. Сворень Р. Электроника общения, ж/л. Наука и жизнь, N 10, с. 2-11, вкладки II-III, 1986.
Literature
1. Svoren R. Electronics of communication, w / l. Science and Life, N 10, p. 2-11, tabs II-III, 1986.

2. Преобразование информации в аналого-цифровых вычислительных устройствах. Под ред. Г.М.Петрова. М. Машиностроение, 1973. 2. Conversion of information in analog-to-digital computing devices. Ed. G.M. Petrova. M. Engineering, 1973.

3. Б.В.Анисимов, В.Н.Четвериков. Преобразование информации для ЭЦВМ. М. Высшая школа, 1968. 3. B.V. Anisimov, V.N. Chetverikov. Conversion of information for digital computers. M. Higher School, 1968.

Claims (1)

Способ преобразования аналогового сигнала, заключающийся в том, что генерируют синхронизирующие импульсы, в соответствии с которыми формируют периодические временные интервалы, и в каждом из них кодируют дискретное значение аналогового сигнала путем формирования кодированных импульсов, которые при обратном преобразовании декодируют в дискретное значение аналогового сигнала, отличающийся тем, что преобразуют аналоговый сигнал А (t), изменяющийся в диапазоне преобразования
Amin ≅ A(t) ≅ Amax,
где Amin > 0 и Amax - соответственно нижняя и верхняя границы диапазона преобразования, в каждом периодическом временном интервале генерируют модулирующий сигнал в виде импульсов непрямоугольной формы, минимальное ML и максимальное MU значения которых удовлетворяют неравенствам
ML ≅ Mmin, MU ≥ Mmax,
где Mmin > 0 и Mmax - соответственно нижняя и верхняя границы рабочего диапазона, причем
Amax / Amin < Mmax / Mmin,
умножают аналоговый сигнал на модулирующий сигнал и полученный модулированный сигнал сравнивают с эталонной постоянной Е, значение которой удовлетворяет неравенством
Amax Mmin ≅ E < Amin Mmax,
формируют кодированные импульсы, фронты которых совпадают с моментами равенства модулированного сигнала и эталонной постоянной Е, при обратном преобразовании генерируют в соответствии с синхронизирующими импульсами демодулированный сигнал, обратно пропорциональный модулирующему сигналу, и декодируют кодированные импульсы в дискретные значения аналогового сигнала путем определения значений демодулирующего сигнала в моменты фронтов кодированных импульсов, совпадающих с моментами равенства модулированного сигнала и эталонной постоянной Е.
A method of converting an analog signal, which consists in generating synchronizing pulses, in accordance with which periodic time intervals are formed, and in each of them a discrete value of the analog signal is encoded by generating encoded pulses, which, when converted inverse, decode to a discrete value of the analog signal, different by converting the analog signal A (t), varying in the conversion range
A m i n ≅ A (t) ≅ A m a x ,
where A m i n > 0 and A m a x are the lower and upper boundaries of the conversion range, in each periodic time interval, a modulating signal is generated in the form of non-rectangular pulses, the minimum M L and maximum M U values of which satisfy the inequalities
M L ≅ M m i n , M U ≥ M m a x ,
where M m i n > 0 and M m a x are the lower and upper boundaries of the working range, respectively
A m a x / A m i n <M m a x / M m i n ,
multiply the analog signal by a modulating signal and the resulting modulated signal is compared with a reference constant E, the value of which satisfies the inequality
A m a x M m i n ≅ E <A m i n M m a x ,
form coded pulses whose edges coincide with the moments of equality of the modulated signal and the reference constant E, when the inverse transform is generated, in accordance with the synchronizing pulses, a demodulated signal inversely proportional to the modulating signal, and decoded the encoded pulses into discrete values of the analog signal by determining the values of the demodulating signal at times fronts of coded pulses coinciding with the moments of equality of the modulated signal and the reference signal Toyan E.
RU95106576A 1995-04-25 1995-04-25 Method for representation of analog signal RU2099866C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95106576A RU2099866C1 (en) 1995-04-25 1995-04-25 Method for representation of analog signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95106576A RU2099866C1 (en) 1995-04-25 1995-04-25 Method for representation of analog signal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95106576A RU95106576A (en) 1997-01-20
RU2099866C1 true RU2099866C1 (en) 1997-12-20

Family

ID=20167153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95106576A RU2099866C1 (en) 1995-04-25 1995-04-25 Method for representation of analog signal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2099866C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Махнанов В.Д., Милохин Н.Т. Устройства частотного и времяимпульсного преобразования. - М.: Энергия, 1970, с. 143 - 146. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU95106576A (en) 1997-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6226337B1 (en) Method for the transmission of reference signals in an OFDM system
US3701894A (en) Apparatus for deriving synchronizing pulses from pulses in a single channel pcm communications system
US3980825A (en) System for the transmission of split-phase Manchester coded bivalent information signals
JP2008527831A (en) Differential quadrature modulation method and apparatus using difference in repetition time interval of chirp signal
CA2050173A1 (en) Method and system for encoding and decoding frequency shift keying signals
US4028490A (en) MSK digital data synchronization detector
US4167737A (en) Hybrid pulse compression system
CN113055047B (en) Low power long range radio
RU2099866C1 (en) Method for representation of analog signal
EP0836304B1 (en) Tracking of sampling frequency in a DAB receiver
GB2099262A (en) Arrangement for checking the synchronisation of a receiver
RU2119718C1 (en) Method for analog signal conversion
US4577335A (en) Coherent data communications technique
RU2118045C1 (en) Method for generation of analog signal
US4319087A (en) Secret communication system
RU2168864C2 (en) Radio communication system
US3732495A (en) Signal transmission and modulation technique therefor
US3406255A (en) Data transmission techniques using orthogonal fm signal
US3980971A (en) Modulator for hybrid modulation by more and less significant digital signals in succession in each clock interval and counterpart demodulator
RU2013014C1 (en) Device for transmission and reception of information with use of linear-frequency-modulated signals
KR950003669B1 (en) Four phase differential quardrature phase-shift keying modulator and demodulator
KR880002260B1 (en) Data modulation demodulation system and data communication system
CN1286858A (en) Method for boubling levels of coding
SU758533A1 (en) Pulsed system for transmitting binary signals
RU2230433C2 (en) Orthogonal-signal space communication system