Квантование сигналов по уровню

При квантовании по уровню непрерывный диапазон амплитуд отсчетов АИМ сигнала заменяется счетным множеством разрешен­ных уровней квантования . При этом непрерывный динамический диапазон отсчетов АИМ сигнала разбивается на ряд отдельных участков, называемых шагами квантования . Если амплитуда отсчета сигнала удовлетворяет условию

(1)

то сигналу присваивается амплитуда, соответствующая i -му уровню квантования.

Таким образом, квантование представляет процесс сравнения отсчета АИМ сигнала со шкалой, имеющей конечное число уровней квантования, и отнесения его к ближайшему разрешенному уровню. Иными словами, процесс квантования представляет округлению амплитуды отсчета до ближайшего разрешенного уровня.

Последовательность отсчетов и соответствующие им квантован­ные отсчеты показаны на рис. 1. Устройство, осуществляющее квантование, называется квантующим. Передаточная характери­стика квантующего устройства является ступенчатой (см. рис. 1, а), поскольку каждый дискретный выходной уровень соответствует некоторому интервалу значений входного сигнала.

Разность между сигналом АИМ-2 (см. рис. 1, б) и его квантован­ным приближением - квантованным АИМ сигналом (см. рис. 1, а) называется ошибкой, или шумом квантования , величина кото­рого не превышает половины шага квантования т.е.

. (2)

Из рис. 1, а очевидно, что чем больше разрешенных уровней квантования М, т.е. чем меньше шаг квантования, тем меньше величина ошибки, или шума квантования.

Амплитудная характеристика квантующего устройства как следует из рис. 1, а, представляет собой ступенчатую кривую, имеющую два характерных участка: зону квантования, при , и зону ограничения при .Соответствен­но, различают шумы квантования и шумы ограничения.

Если во всем диапазоне значений входного сигнала от -U₀ до U₀ величина шага квантования , остается величиной постоянной, то такое квантование называется равномерным; если же величина

шага квантования изменяется с изменением значения сигнала, то такое квантование называется неравномерным.