Modulação Delta-Sigma

Introdução

A entrada de um quantizador em uma forma convencional de modulação delta pode ser vista como uma aproximação de uma derivada do sinal de mensagem de entrada. Este comportamento resulta em uma desvantagem, pois distúrbios de transmissão, tais como ruído, resultam em um erro acumulativo no sinal demodulado. Esta desvantagem pode ser superada pela integração do sinal de mensagem antes da modulação delta. O sistema de modulação delta que incorpora a integração em sua entrada é chamado de modulação delta-sigma (D-ΣM). Para ser mais preciso, entretanto, ela deve ser chamada de modulação sigma-delta, pois a integração é, de fato, realizada antes da modulação delta.

Modelo em Simulink

Primeiramente baixe o arquivo a seguir Sistema.zip. Descompacte e certifique-se que no Matlab você esteja no diretório onde descompactou o arquivo. Digite no terminal do Matlab:

open_system('delta_sigma')

ou

delta_sigma

Toolbox e blocos necessários

Para realização da simulação, é necessário o DSP System Toolbox™ html, pdf fornecido pelo próprio Simulink. A seguir temos os blocos utilizados no modelo de simulação:

Simulink

• Sine Wave;
• Discrete-Time Integrator;
• Scope;
• Goto;
• From;
• Zero-Order Hold;
• Pulse Generator;
• Quantizer;
• Gain;
• Unit Delay.

DSP System Toolbox

• Analog Filter Design;
• From Multimedia File;
• To Multimedia File.

Para uma melhor visualização dos blocos e subsistemas usar [Tools>Model Explorer]

Descrição do Modelo

O modelo simula o processo de modulação delta-sigma de um sinal senoidal e um sinal de áudio.O sinal de mensagem é definido em sua forma contínua no tempo, o que significa que o modulador de pulso é constituído, agora, por um limitador seguido por um multiplicador. Este último componente é alimentado por um gerador de pulso externo (clock) para produzir um sinal codificado em um bit. A utilização da integração na entrada do transmissor requer, claramente, uma ênfase inversa do sinal – chamada de diferenciação – no receptor. A necessidade desta diferenciação é, entretanto, eliminada, devido ao seu cancelamento pela integração no receptor DM convencional. Portanto, o receptor de um sistema de modulação delta-sigma é constituído apenas de um filtro passa-baixa.

Parâmetros e Seleção das Configurações do Modelo

Neste modelo é possível controlar através das variáveis do bloco "Parâmetros do modelo", os parâmetros para realização do mesmo bem como eventual testes. Os parâmetros fornecidos por este bloco são:

Parâmetros do modelo

• amp -> Amplitude do sinal de informação;
• fm -> Frequência do sinal de informação (Hz);
• fs -> Frequência de amostragem (Hz);

Outras possibilidades de configuração

• Configuração dos parâmetros dos filtros pelo próprio bloco do mesmo;
• Chaveamento escolhendo o tipo de sinal de mensagem que deseja simular.
• Chaveamento escolhendo um ou vários sinais para analise espectral;

Ver também

Dicas para o uso e configuração do Analisador de Espectros do Simulink

Possibilidades de Testes

Os testes foram realizados nas versões 2014a e 2015a do software Matlab, funcionando perfeitamente nas mesmas. A seguir alguns testes que podem ser feitos com este modelo.

• Visualizar o processo de conversão de um sinal analógico em digital;
• Analisar o beneficio da integração (correlação,projeto do receptor,conteúdo de baixa freqüência do sinal é pré-enfatizado);
• Alteração de outros parâmetros para fins de comparação de resultados.