Разработка системы передачи данных и управляющих сигналов между подводным аппаратом и судном-носителем

дипломная работа

Амплитудное квантование

При амплитудном квантовании, непрерывный диапазон значений передаваемого сигнала заменяется конечным множеством, разрешенных для передачи значений - уровней квантования. Динамический диапазон передаваемого сигнала разбивается на ряд отдельных участков - шагов квантования. Обозначим величину i-го шага квантования через i. Если величина входного сигнала UВХ удовлетворяет условию

,

то сигналу присваивается значение i-го уровня квантования Ui.

При этом возникает ошибка квантования ДКВ - разность между передаваемой квантованной величиной UКВ и истинным значением сигнала UВХ, которая приводит к появлению шумов квантования.

Ошибка квантования представляет собой функцию с большим числом резких скачков, частота следования которых существенно выше частоты исходного сигнала. При квантовании сигнала, прошедшего временную дискретизацию, соседние боковые полосы вследствие расширения спектра будут накладываться друг на друга. В результате в полосу приемного фильтра, выделяющего спектр исходного сигнала (при ширине спектра, равной 0,5Д), будут попадать составляющие всего расширенного спектра квантованного аналогового сигнала.

Следовательно, при оценке искажений исходного сигнала следует определять полную мощность шумов квантования.

При квантовании гармонического сигнала энергетический спектр шумов квантования является дискретным. При квантовании реальных сигналов, занимающих определенную полосу частот, энергетический спектр шумов квантования в полосе сигнала принимается равномерным.

Амплитудная характеристика системы передачи, в которой осуществляется квантование сигнала, представляет ступенчатую кривую. Такая характеристика может быть представлена в виде суммы характеристики идеальной системы передачи (пунктирная прямая на рис.3.1а) и характеристики, определяющей искажения сигнала (рис.3.1б). Характеристика, определяющая искажения сигнала, имеет два участка - зону квантования при - Uогр UВХ Uогр и зону зону ограничения при |UВХ| > Uогр. Соответственно различают шумы квантования и шумы ограничения.

Рис.3.1

Мощность шумов ограничения определяется выражением:

,

где p (UВХ) - плотность распределения мгновенных значений входного сигнала. Величина шумов ограничения при заданном Uогр зависит от выбора уровня передачи и всегда может быть сделана достаточно малой. Поэтому основным параметром системы с квантованием сигнала является мощность шумов квантования.

Мощность шумов квантования определяется выражением

,

которое приводится к виду

,

где pi - вероятность попадания сигнала в зону i - го шага квантования.

При равномерном квантовании, когда все шаги квантования равны по величине,

.

При равномерном квантовании ошибка квантовании ограничена величинами , и в этих пределах плотность распределения значений ошибки постоянна.

Шумы квантования действуют одновременно с передачей сигнала. Поэтому влияние этих шумов удобно оценивать по отношению квантования.

В таблице 3.1 приведены максимальные значения квантования, которые могут быть получены при равномерном квантовании.

Таблица 3.1

Число разрядов кода

Отношение , дБ, для сигнала

гармонического

с нормальным законом распределения

с экспоненци- альным законом распределения

с равномерным законом распределения

7

43,8

34,8

32,8

52,8

8

49,8

40,8

38,8

58,8

9

55,8

46,8

44,8

64,8

10

61,8

52,8

50,8

70,8

Видно, что для высокоточной системы передачи данных необходимо иметь не менее 9 ч 10 разрядов в квантователе по уровню.

Делись добром ;)