Регенератор двоичного линейного сигнала

Регенератор двоичного линейного сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РЕГЕНЕРАТОР ДВОИЧНОГО ЛИНЕЙНОГО СИГНАЛА, содержащий усилитель с корректирующим ксжтуром, вычитающий блок, йервый вход которого соединен ;с входом линии задержки, выход которой подключен к второму входу вычитающего блока, выход которого соединен с входом двухполупериодного выпрямителя, выход которого подключей к первому входу элемента совпадения и к входу блока восстановления временных интервалов, выход которого соединен с вторым входом элемента совпадения, выход которого подключен к входу первого счетного триггера, и выходной усилитель, о тличающийся тем, что, с целью повьшения помехозащищенности, в него введены, фазовый корректор, фильтр нижних частот и второй счетный триггер, клход которого соединен с входом выходного усилителя, причем выход усилителя с корректирующим контуром через последовательно соединенные фильтр нижних частот и фазовый корректор подключен к входу линии задержки, а выход первого (Л счетного триггера соединен с входом второго счетного триггера. с Вхб9 -dH fO

: СОЮЗ СОВЕТСНИХ

IIIIWI

РЕСПУБЛИК аю аи

3(Я) Н 04 Ь 25 66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОВСНОНУ СВНСВТВЬСТВУ

И%

В В

° °

М (21) 3517023/18-09 (22) 30.11.82 (46) 23.02.84. Вюл. 9 7 (72) В.А..Шувалов (53) 621.394.646.2(088 ° 8) (56) 1. Маевский В.и др. Цифровые системою передачи. М., Связь, 1979, с. 86..

2. Авторское свидетелъство СССР

Р 177451, кл. Н 04 L 25/66, 1963 (прототип) ° . (54)(57) РЕГЕНЕРАТОР ДВОИЧНОГО ЛИНЕЙНОГО СИГНАЛА, содержащий усилитель с корректирующим контуром, вычитаюций блок, первый вход которого. соединен с входом линии задержки, выход которой подключен к второму входу вычитанщего блока, выход которого соединен с входом двухполупериодного выпрямителя, выход которого поднлючен к первому входу элемента совпадения и к вхОду блока восстановления временных интервалов, выход которого соединен с вторым входом элемента совпадения, выход которого подключен к входу первого счетного триггера, и выходной усилит пь, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це-, лью повыаения помехозащищенности, в него введены фазовый корректор, фильтр нижних частот и второй счетный триггер, выход которого соединен с входом выходного усилителя, причем выход усилителя с корректирующим контуром через последовательно соединенные фильтр нижних частот и фазовый корректор подключен к вхо- g ду линии задержки, а выход первого счетного триггера соединен с входом второго счетного триггера.

1075435

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в цифровых системах передачи.

Известен регенератор диполярных импульсов, содержащий усилитель с автоматической регулировкой усиления, выход которого соединен с первыми входами первого и второго решающих блоков и с входам блока выделения хронирующего сигнала, выход которого соединен с первыми входами выходных согласующих блоков и с вторыми входами первого и второго решающих блоков, выходы которых подключены к вторым входам соответствую щих выходных согласующих блоков, вы- 15 ходы которых подключены к трансформатору (1).

Недостаток этого устройства — низ кая помехоустойчивость.

Наиболее блйзким техническим ре- 20 шением к изобретению является регенератор двоичйого линейного сигнала содержащий усилитель с корректирующим контуром, вычитающий блок, первый вход которого соединен с входом 25 линии задержки, выход которой под.ключен к второму входу вычитающего блока, выход которого соединен с входом двухполупериодного выпрямителя, выход которого подключен к пер- 3{) вому входу элемента совпадения и к входу блока восстановления временных интервалов, выход которого. соединен с вторым входом элемента совпадения, выход которого подключен к входу первого счетного триггера, и выходной усилитель (2).

Однако известный регенератор обладает недостаточной помехозащищенностью из-за широкой полосы пропускания тракта передачи линейного сигнала.

Цель изобретения — повышение помехоз ащищенности. с этой целью в регенератор двоич- 45 ного линейного сигнала, содержащий усилитель с корректирующим контуром; вычитающий блок, первый вход которого соединен с входом линии задержки, выход которой подключен к второму входу вычитающего блока, выход которого соединен с входом двухполупериодного выпрямителя, выход которого подключен к первому входу элемента совпадения и к входу блока восстановления временных интервалов, выход которого соединен с вторым входом элемента совпадения, выход которого подключен к входу первого счетного триггера, и выходной усилитель, введены, фазовый корректор, 60

Фильтр нижних частот и второй счетнуй триггер, выход которого соединен с входом выходного усилителя, причем выход усилителя с корректирующим контуром через последовательно сое- 65 диненные Фильтр нижних частот и Фазо. вый корректор подключен к входу линии задержки, а выход первого счетного триггера соединен с входом второго счетного триггера.

На Фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предложенного регенератора; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Предложенный регенератор двоичного линейного сигнала содержит линию

1 задержки, усилитель 2 с корректирующим контуром, вычитающий блок 3, двухполупериодный выпрямитель 4, элемент 5 совпадения, первый счетный триггер 6, выходной усилитель 7,, блок 8 восстановления временных интервалов, фазовый корректор 9, фильтр

10 нижних частот и второй счетный триггер 11.

Регенератор работает следующим образом.

Двоичный линейный сигнал С (фиг. 25) на вход входящего кабеля поступает от предыдущего регенератора, идентичного предлагаемому, т.е. сигнал Со идентичен по форме выходному сигйалу С7 (фиг. 2k) предлагаемого регенератора, однако сигнал С0, очевидно, опережает сигнал

С на величину, равную времени распространения сигнала Сд в входящем кабеле в сумме с временем задержки регенерации этого сигнала. На Фиг.2 си% нал С для удобства изображен без учета времени распространения его в кабеле, т.е. сдвинутым вправо на величину, равную времени распространения.

Двоичный линейный сигнал С является двухуровневым сигналом с симметричными относительно нулевого потенциала уровнями. Для определенности условимся считать элементарной ненулевой посылкой сигнала Cq положительный импульс длительностью один тактовый интервал (фиг. 2а), отсчитываемый от нижнего уровня.

Вероятность посылки сигнала С равна вероятности пропусКа (отсутствия посылки)

Такой сигнал является импульсным случайным процессом с детермированным тактовым интервалом. В энергетическом спектре такого сигнала постоянная составляющая отсутствует, однако непрерывная часть спектра имеет максимум при нулевой частоте

f=0 и плавно спадает до нуля в полосе частот от f=0 до f=F>, где F> тактовая частота двоичного линейного сигнала С .

В кабеле сигнал С ослабляется и искажается за счет большего ослабления высших частот его спектра, однако усилитель 2 с корректирующим контуром полностью компенсирует

1075435,ненулевой посылки. рым счетным триггером 11 со счетным амплитудно-частотные искажения сиг- . нала в полосе частот 0 — F2>

Фурье) одиночной посылки сигнала С на выходе усилителя 2 с корректирующим контуром имеет постоянное значе5 ние в этой полосе частот. Фильтр 10 .нижних частот подавляет все составляющие спектра сигнала, а также помехи, лежащие по частоте выае f=Fy/2 ° фазовый корректор 9 компенсирует суммарные фазо-частотные искажения всех предыдущих звеньев тракта (кабель, усилитель 2 с корректирующим контуром и фильтр 10 нижних частот), причем результирующая фаэо-частотная 15 характеристика тракта имеет вид пря- : мой, проходящей через начало координат. В результате этого одиночная посылка сигнала С (фиг. 26) на выходе фазового. корректора 9 (например,2р на 2-м тактовом интервале, фиг. 2a) имеет вид колоколообразного импульса с длительностью о основанию 2Т (где Т=1/Р - тактовый интервал двоичного линейного сигнала), с дли- я5 тельностью по уровню 0,7, равной Т, и с известной амплитудой (которая обычно выбирается. в диапазоне 1

3 В).

Поскольку. на выходе предыдущего Зр регенератора (в составе выходного усилителя 7) и на входе предлагаемо-. го регенератора (в составе усилителя

2 с корректирующим контуром) имеются тра,сформаторы, ослабляющие самые низшие частоты спектра сигнала С то длинная серия одинаковых посылок в сигнале С имеет спад плоской вершины (например, на 4 - 8 тактовых интервалах).

Такой сигнал на пригоден для анализа, поэтому сигнал С ) предварительно подвергается дополнительной обработке в вычитающем блоке 3 ринии

1 задержки и двухполупериодном выпрямителе 4. 45

Вычитающий блок 3 производит взя- тие разности мгновенных значений сигнала Cq, отделенных друг от друга интервалом времени, равным двум тактовым интервалам двоичного линей- 5р ного сигнала, путем вычитания иэ сигнала С сигнала С((фиг. 22), т.е. того же сигнала С, но задержанного линией 1 задержки на 2Т, т.е; на 2 тактовых интервала двоич- 55 ного линейного сигнала.

B результате этого на выходе вычитающего блока 3 образуется трехуровневый сигнал С ) (фиг. 2 ) с положительнымиq, отрицательными и ну- g) левыми посылками, в котором исключены длинные серии одинаковых ненулевых посылок, а значит исключается и спад плоской вершины серии посы лок. Более точно можно сказать, что в сигнале С9не могут. следовать подряд (или разделенные произвольным числом нулей) более двух ненулевых посылок одного знака. Ненулевая посылка сигнала С9 появляется на каждом тактовом интервале, в котором произошло изменение посылки сигнала С по сравнению с посылкой этого же сигнала, распЬложенной на 2 тактовых интервала ранее.

После двухполупериодного выпрямления сигнала С в двухпзлупериодном выпрямителе 4 образуется двоичный сигнал С4 (фиг. 2e), в котором имеются. нулевые .(с нулевым потенциалом) и положительные посылки, причем положительные посылки являются результатом выпрямпения положительных и отрицательных посылок сигнала

Су. Выход двухполупериодного выпрямителя 4,гальванически соединен с первым входом элемента 5 совпадения, . так что спад плоской вершины серии положительных посылок в сигнале С4„ поступающем на элемент 5 совпадения, . не возникает; На второй вход элемента 5 совпадения с выхода блока 8 вос становления временных интервалов поступает сигнал С8 (фиг. 2 к), который представляет собой последовательность узких положительных импульсов (стробимпульсов) с частотой, равной тактовой частоте F двоичного линейного сигнала,.и расположенных в серединах тактовых интервалов. Сигнал

С формируется в блоке 8 восстановления временных интервалов из сигнала

С4, подвергнутого двустороннему огра. ничению и узкополосной фильтрации.

Элемент 5 сов адения на каждом такТовом интервале производит анализ сигнала С4 путем сравнения его мгновенного значения(потенциала) в середине тактового интервала с пороговым уровнем (порогом срабатывания элемента 5 совпадения), равным половине амплйтуды посылки сигнала С4,, и выдает на выходе узкие импульсы сигнала С (фиг. 2 ) на тех тактовых интервалах, на которых мгновенное значение сигнала С превышает порог срабатывания элемента 5 совпадения в момент появления строба сигнала С8

Таким образом, двухполуперисщный выпрямитель 4 вместе с элементом 5 совпадения образует решакж(ее устройство, которое принимает решение о на. личии или отсутствии в сигнале СЭ

Сигнал С управляет первым счет- ным триггером б со счетным входом, заставляя его менять состояние (на противоположное) при каждом импульсе этого сигнала.. Выходной сигнал

С -(фиг. 2и) первого счетного триг.— гера 6 в свою очередь управляет втъ1075435

Ф входом, з аставляя его мен ять состоя; вие (на противоположное) при каждом положительном импульсе сигнала C . . В результате этого на выходе второ-. го счетного триггера 11 образуется двоичный сигнал С 1 (фиг. 2.в), повторяющий по форме сигнал Су поступающий на вход входящего:кабеля. Усиленный выходным усилителем 7, сигнал

С с выхода регенератора поступает в исходящий .кабель (линию) в виде 10 сигнала С7. Таким образом, сигнал на выходе регенератора повторяет сигнал на входе входящего кабеля, т.е. регенератор обеспечивает регенерацию ослабленного и искаженного 15 кабелем линейного сигнала.

Важно подчеркнуть, что сигнал Су на выходе регенератора повторяет сигнал Сб на входе входящего кабеля только в том случае, если линия 1 р задержки имеет задержку, равную 2Т, т.е. двум тактовым интервалам двоичного линейного сигнала, При Любых других задержках, кратных тактовому интервалу (например, при задержке, равной 1 тактовому интервалу), такого восстановления сигнала в регенераторе не достигается. Это объясняется тем, что преобразование прошедmего кабель. сигнала Сз в вычитающем блоке 3 согласовано с его дальнейши- . ми преобразованиями в блоках регенератора (двухполупериодном выпрямителе 4, элементе 5 совпадения счетном триггере б и втором счетном триггере 11) только при задержке линии 1 задержки равной двум тактовым интервалам двоичного линейного сигнала.

При распространении сигнала по кабелю на него накладываются (суммируются с ним) помехи различного про- 40 исхождения (тепловые шумы, переход-ные помехи в кабеле, внешйие помехи), которые приводят к появлению ошибок при регенерации сигнала. Вероятность ошибки определяется отношением сиг- 45 нал/шум на выходе вычитающего блока 3. Достаточно большой выброс помехи может привести к неправильному срабатыванию элемента 5 совпадения: пропуску импульса на его выходе 50. (если помеха уменьшает амплитуду посылки сигнала С, а значит и сигнала С4, до величины, меньшей пороra элемента 5 совпадения) или появлению лишнего импульса на его выхо,де (если помеха при отсутствии посылки сигнала С превышает порог элемента 5 совпадения) . Это в свою очередь приводит к пропуску срабатывания первого счетного триггера б или к его лишнему срабатыванию и, следовательно, изменению дальнейшей работы второго счетного триггера 11.

После такой ошибки на выходе второго счетного триггера 11 (и регенератора) будет сигнал Cgq отличающийся от сигнала Сц инверсией каждой второй посылки, т.е. происшедшая однократная ошибка многократно размножается в линейном сигнале С ., Чтобы избежать .такого размножения ошибок в передаваемом по тракту передачи информационном двоичном сигнале, этот сигнал на входе тракта преобразуют в другой двоичный сигнал, который и передается по тракту в качестве двоичного линейного сигнала.

Это преобразование осуществляется двумя последовательно включенными триггерами со счетными входами.

На выходе тракта осуществляют о6ратное преобразование переданного сигнала и восстанавливают информационный двоичный сигнал. Это преобразование осуществляется сумматором по модулю 2, который суммирует переданный линейный сигнал, полученный с:вЫхода последнего регенератора, с..этим же сигналом, задержанным на

2 тактовых:интервалах линейного сигнала.

В этом случае один. пропуск срабатывания первого счетного триггера б (или один его лишний переброс) приводит к пропуску одной ненулевой посылки (или появлению одной лишней ненулевой посылки) переданного информационного двоичного сигнала.

Вероятность такой ошибки в информационном сигнале может быть сделана достаточно малой (порядка 1б ) при пректировании регенерационного участica, содержащего кабель и регенератор, выбором типа и длины кабеля и параметров регенератора.

Вследствие более узкой полосы пропускания тракта регенерационного участка (по сравнению с известным устройством в два раза) в предлагаемом регенераторе обеспечивается более высокое отношение сигнал/шум, чем в известном устройстве, т.е. прЕдЛагаемый рЕгенератор обладает большей помехозащищенностью при сохранении скорости двоичного линейного сигнала;.1075435

Составитель А.Москевич

Редактор В.Данко Техред Т.Маточка Корректор И .Муска

Заказ 519/51 Тираж 635 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раумская наб., д. 4/5

Ф

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4