Устройство для передачи предварительно искаженных двухчастотных и двухфазных сигналов

Устройство для передачи предварительно искаженных двухчастотных и двухфазных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Автор изобретения

Иностр анец

Альберт Видмер (Е 1вейцари я ) (7!) Заявитель

Иностранная фирма Интернэшнл Бизнес Машинз Корпорейшн (CldA) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ИСКАЖЕННЫХ

ДВУХЧАСТОТНЫХ И ДВУХФАЗНЫХ СИГНАЛОВ р

Изобретение. относится к электро.связи, а именно к системам передачи данных, в которых передаваемый сигнал предварительно искажается для устранения необходимости коррекции на приемной стороне.

Известно устройство для переДачи предварительно искаженных двухчастотных и двухфазных сигналов с последовательностями длинных и коротких им- 1р пульсов, соответствующих цифровой информации, содержащее входной формирователь импульсов,на входы которого поданы информационные сигналы,и блок управления амплитудой импульсов,вы- 16 ход которого подключен к управляющему входу выходного формирователя импульсов, выход которого подключен к линии передачи (1).

Недостатком этого устройства яв- 20 ляется влияние фазовых искажений в длинных, линиях передачи- на передаваемые сигналы, которые необходимо корректировать на приемной стороне.

Цель изобретения — уменьшение влияния фазовых искажений в длинных

-линиях передачи без коррекции сигналов на приемной стороне.

Для этого в устройстве, содержащев входной формирователь импульсов, на входы которого поданы информационные

:сигналы, и блок управления амплитудой имйульсов, выход которого подключен к управляющему входу выходного формирователя импульсов, выход которого подключен к линии передачи, выход входного формирователя импульсов, на дополнительный вход которого подан тактовый сигнал, йодключен к входу блока. Управления амплитудой импульсов, а на дополнительные входы выходного формирователя импульсов поданы информационные сигналы. Целесообразно выполнять входной формирователь импульсов в виде блока выделения импульсов низких и высоких частот, содержащего входной триггер, единичный выход которого соединен с первым входом первого элемента И, а.нулевой выход соединен с первым входом второго элемента И, причем выходы первого и второго элементов И подключены к соответствующйм входам третьего элемента И, на третий вход которого. подан тактовый сигнал, на вторые входы первого и второго элементов И поданы соотвЕтствующие информационные сигналы, а выход третьего элемейта И является выходом входного <формирователя импульсов.

667177

Предпочтительным является Выполнение блока управления амплитудой импульсов в виде последовательно соединенных переключаемого источника тока и источника установившегося тока.

При этом переключаемый источник тока содержит диодно-включенный транзистор, к базе которого подключены базы параллельно-соединенных транзисторов с общей коллекторной связью, эмиттеры которых и эмиттер диодно включенного транзистора подключены к. соответствующим заземленным резисторам, причем коллектор диодно-включенного транзистора является входом, а точка соединения коллекторов остальных транзисторов — выходом переклю- чаемого источника тока.

Кроме того, источник установившегося тока содержит, по крайней мере, два транзистора, база и коллектор одного из котОрых и база другого Соеди- 20 нены через резистор с положительным полюсом источника напряжения, а коллектор другого транзистора является входом и выходом .источника установившегося тока. 25

При этом выходной формирователь импульсов содержит двухтактный линейный усилитель, имеющий пару управляющих транзисторов, эмиттеры которых ..подключены к выходу указанного источ- 0 . ника установившегося тока, а коллекторы этих транзисторов подключены к противоположным концам первичной обмотки трансформатора, имеющей центральный отвод, подключенный к положи- З5 . тельному полюсу источника напряжения, причем вторичная обмотка указанного трансформатора подключена к линии передачи, и указанный выходной фор— мирователь импульСОВ содержит две пары транзисторов приема сигнала данных, включенных диодно, причем один транзистор из каждой пары подключен своим коллектором к базе всйомогательного транзистора и к общей схеме ограничения. амплитуды, содержащей 45 соединенные диодно транзисторы, которые подключены к источнику напряжения, а другие транзисторы из указанных пар подключены своими коллекторами к базе соответствующего управляю- 50 щего. транзистора и к эмиттеру вспомогательного транзистора.

Такое устройство уменьшает влияние искажения фазы передаваемого сигнала, устраняет необходимость кор- 55 ректирования принятого сигнала и позволяет значительно увеличить расстоя- ния передачи, на которых двоичный кодированный сигнал данных может быть продетектирован без изменения схемы 60 передающих или приемных устройств.

При передаче уменьшается содержайие низких частот передаваемого сигнала в предварительном усилителе линии передачи, что осуществляется 65 путем уменьшения амплитуды второй.ПОЛОВИНЫ ДЛИННЫХ ИМПУЛЬСОВ ДО ВЕЛИЧИ ны, равной примерно одной четвертой или менее пикового значения.

Так как каждая частота распространяется с различной скоростью и имеет различные величины .затухания на единицу длины передающей линии, то результирующее сужение полосы пропускания приведет к уменьшению искажения из-за ошибки фазового сдвига. Это не повлияет сколько-нибудь значительно на детектирование сигнала при коротких линиях, но значительно уменьшит искажение сигнала при более длинных линиях.

На фиг.1 представлена функциональная электрическая схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы изменения сигналов.

На фиг.2а показан биполярный сигнал, состоящий из короткого и длинного импульсов; на фиг.2б показано предварительное искажение биполярного сигнала, в котором вторая половина всех длинных импульсов передается на пониженном уровне; на фиг.2в и

2г показаны биполярные сигналы, предварительно искаженные таким образом, что задний фронт каждого импульса уменьшен, причем различие в предварительном искажении, показанное на этих двух рисунках, зависит от того момента времени, при котором происходит понижение амплитудного уровня импульсову на фиг.2д-н показана временная диаграмма, иллюстрирующая работу устройст ва.

Устройство содержит входной формирователь 1 импульсов, на входы

2,3 которого поданы информациойные и тактовые сигналы, блок 4 управления амплитудой импульсов, выходной формирователь 5 импульсов, выход 6 которого подключен к линии передачи.

Входной формирователь 1 импульсов, выполненный в виде блока выделения. импульсов низких и высоких частот, содержит входной триггер 7, первый элемент И 8, второй элемент И 9, третий элемент И 10 °

Блок 4 управления амплитудой содержит последовательно соединенные переключаемый источник 11 тока и источник 12 установившегося 6

1 тока. Переключаемый источник 11 тока содержит диодно-включенный транзистор 13, параллельно соединенные транзисторы 14 с общей коллекторной связью и заземленные резисторы 15. Источник 12 установившегося тока содержит три транзистора. База транзистора 16 соединена с его коллектором и через резистор 17 подключена к источнику положительного потенциала.

Эмиттер транзистора 16 через резистор

18 подключается к земле, тогда как эмиттеры транзисторов 19 и 20 подключаются к земле через резистор 21.

Коллекторы транзисторов 19 и 20 соединяются вместе и подключаются к об667177 ь щей тачке соединения коллекторов транзисторов 14. Как и в переключаемом источнике 11, базы транзисторов

19 и 20 соединяются с базой транзистора 16.

Выходной формирователь 5 импульсов сОдержит двухтактный линейный 5 усилитель, состоящий иэ пары управляющих транзисторов 22 и трансформатора 23, центральный отвод 24 первичной обмотки которого подключен к положительному полюсу источника 10

25 напряжения, две пары транзисторов

26,27 приема сигнала данных, подключенных к дополнительным входам выходного формирователя 5 импульсов, причем каждый из транзисторов 26 включен диодно, т,е. их коллекторы и базы соединены вместе.

Один транзистор 26 из каждой пары подключен своим коллектором к базе всйомогательного транзистора 28 и че- у0 рез коллекторный резистор 29 — к резистору 30, образующему с последовательно соединенными диодно включенными транзисторами 31,32 схему ограничения амплитуды, причем коллекторы транзисторов 28 и 32 подключены к источнику напряжения, а коллектор каждого из транзисторов 27 соединен с эмиттером транзистора 28 и базой соответствующего управляющего транзистора 22. Резисторы 33, 34 включены параллельно первичной и вторичной обмоткам трансформатора 23, параллель-, . но первичной обмотке которого включен также конденсатор 35. Между вы ходом элемента И 10 и источником 35 напряжения включен резистор 36.

Термин двухчастотный (или двухФазный ) относится к последовательности длинных и коротких импульсов. Длинный импульс имеет небольшую 40 частоту по сравнению с коротким импульсом. Поэтому термин двухчастотный не имеет никакого отношения к частотному содержанию переднего и заднего фронтов каждого отдельного 45 импульса в последовательности. импуль сов (которые, предполагают, имеют идеальную форму), а также не имеет ничего общего с использованием ряда отдельных частот, комбинация которых Я) определяет информационное содержание сигнала.

На фиг.2 показан типичный биполярный сигнал, состоящий из коротких и длинных импульсов. Для целей иллюстрации предположим, что длинные ,импульсы имеют период, равный 2Т, и короткие импульсы имеют период, равный Т. На фиг. 2а показаны два возможных кодовых задания. Так например, два коротких импульса могут представлять двоичный 0 . С другой стороны, двоичная 1 может быть представлена переходом от поло жительного уровня к отрицательному уровню импульса в середине периода

;бита, в то время как двоичный 0 может быть представлен переходом от отрицательного уровня к положительному уровню импульса в середине периода бита, что обычно называется бифазным кодом. Однако задание кода является безразличным в отношении настоящего изобретения, так,как сигналы имеют идентичные черты.

Показанный на фиг. 2а биполярный сигнал может быть предварительно искажен до вида, показанного на фиг.

2б,в,г до передачи его по передающей линии. В сигнале, показанном на фиг.

2б, вторая половина всех длинных импульсов передается на пониженном уровне, показанном на фигуре при помощи падения амплитуды и обозначенном цифрами 10 . В сигналах, показанных на фиг.2в,г, понижен задний фронт каждого импульса. В сигнале, показанном на фиг.2в, переход от, высокого уровня к низкому уровню происходит в момент времени, равный Т/2 после изменения полярности первоначального сигнала, показанного на фиг.

2а. В сйгнале, показанном на фиг.2r, изменение уровня происходит в момент времени, равный ЗТ/4.

Выбор любого одного сигнала из показанных на фиг.2б,в,г зависит от области применения. Виполярный сигнал, показанный на фиг.2а, подходит толь-. ко для относительно коротких расстояний. Сигнал, показанный на фиг.2б, грубо говоря, удваивает это расстояние, однако оба сигнала, показанные на фиг.2а,б, зависят от временной нестабильности для большинства расстояний. Таким образом, при использовании с цепочкой ретрансляторов сигналы, показанные на фиг.2в,г, являются предпочтительными, так как они имеют очень малую временную нестабильность при любом расстоянии, вплоть до максимального. Относительно узкий пиковый импульс сигнала, показанный на фиг.2в, претерпевает немного большее затухание, чем более широкие импульсы, но сигнал, показанный на фиг.2в, является немного более сложным для выполнения.

После выбора сигнала при помощи нижеследующей процедуры могут быть определены оптимальные высокий и низкий уровни. Пиковая амплитуда выбирается такой, чтобы последовательность всех коротких импульсов обеспечивала бы получение легко детектируемого сигнала на конце передающей линии, имеющей максимальную длину. Так как затухание на обычных передающих линиях пропорционально квадратному корню частоты, то широкие импульсы претерпевают меньшее затухание благодаря своему более низкому частотному спектру. Эти.более.. широкие импульсы ослабляются на передающем конце путем такого пониже66717

Формула изобретеиия

1, устройство для передачи пред" варительно искаженных двухчастотных и двухфазных сигналов с последовательностями длинных и коротких импульсов, соответствующих цифровой информации, содержащее входной формирователь импульсов, на входы которого поданы информационные сигналы, и блок управления амплитудой импульсов, выход которого подключен к управляющему входу выходного формиро вателя импульсов, выход которого подключен к линии передачи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения влияния фазовых искажений в длиннЫх линиях передачи без коррек.ции сигналов на приемной стороне, входного Формирователя импульсов, на дойолййтельный вход которого подан тактовый сигнал, подключен к

5 входу блока управления амплитудой импульсов, а на дополнительные входы выходного формирователя импульсов поданы информационные сигналы.

2.устройство по п.1,о т л и ч а ющ е е с я тем,что упомянутый входной формирователь импульсов выполнен в виде блока выделения импульсов низких . и высоких частот, содержащего входной триггер, единичныи выход которо го соединен с первым входом первого элемента И, а нулевой выход соединен с первым входом втарого элемента И, причем выходы первого и второго элементов И подключены к соответствующим входам третьего элемента.И, на третий вход которого. подан тактовый сигнал,на вторые входы первого и второго элементов И поданы соответствующие информационные сигналы, а выход третьего элемента И является выходом входного формирователя импульсов.

3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что упомянутый блок управления амплитудой импульсов выполнен в виде последовательно соединенных переключаемого источника тока и источника установившегося тока.

4. Устройство по п. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что упомянутый переключаемый источник тока содержит диодно-включенный транзисzopi к базе которого подключены базы параллельно соединенных транзисторов с общей коллекторной связью, эмиттеры которых .и эмиттер диодно-включенного транзистора подключены к соответствующим за» эемленным резисторам, причем коллектор диодно-включенного транзистора является входом, а точка соединения коллекторов остальных транзисторов—

20

40 рующего импульса. Источник 12 уста- . 45 новившегося тока, содержащий транзис-: торы 16,19,20, обеспечивает подставкувыходного сдгнайа. Когда инвертированный код Я. имеет высокий уровень, 50

60

65 ность выходного сигнала на выходе 6 изменится на противоположную.

Кодовые сигналы Я и Q, которые имеют противоположные величины, подключаются к схеме, которая управляет базами транзисторов 22. В частности, код Ц, подаваемый на вхо4 2, подводится к эмиттерам левых транзисторов

26 и 27, а инвертированный код подводится к эмиттерам правых транзисторов 26 и 27.

Диодно включенные транзисторы 31 и 32 и резистор 30 используются для ограничения максимальной положительной раскачки на базах транзисторов

22 для избежания насыщения. Транзисторы 28 являются эмиттерными повторителями и обеспечивают значительный управляющий базОвый ток для токоуправляемых транзисторов 22. Транзисторы 26 при диодном включении разъединяют эмиттерные повторители по.выходу источника кода от предварительного усилителя. Это может быть необходимо тогда, когда верхний уровень сигнала источника кода недостаточно хорошо управляем и может достигать слишком высокого уровня. Транзисторы

27 обеспечивают достаточное падение напряжения для избежания попадания токов из транзисторов 28 на выходы источника кода при низком уровне.

Резисторы 33 и 34 обеспечивают согласование для внешней линии передачи.

Конденсатор 35 используется для сгла живания сигнала и уменьшения возмок- ного излучения.

Во время работы коды Q u Q. управляют токоуправляемыми транзисторами

22. Выходной сигнал элемента И 10 управляет переключаемым источником. 11 пикового тока, содержащим транзисторы 13,-14. Когда код Q,,íàõîäèòîÿ на вцсоком уровне, правый транзистор 22 будет проводить пиковый ток в течение длительности одного синхронизинизкого уровня.в течение дяительнастй левый транзистор 22 будет проводить пиковый ток в течение одного периода синхронизирующего импульса и с этого времени источник 12 установившегося така вырабатывает подставку низкого уровня в течение длительности выходного сигнала (эта операций показана при помощи сигнала на временной диаграмме фиг.2н).

При в"ex äëèíàõ передающей. линии

- предварительно искаженный сигнал не нуждается ни в каком -дальнейшем выравйивании, что позволяет осуществлять надежную передачу сигналов на далекие расстояния и сократить числа

7 1О ретрансляторов при данной длине линии с упрощением приемных станций.

66717 выходом переключаемого источника тока.

5. Устройство по п.3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что упомянутый источник установившегося тока содержит, по крайней мере, два транэистсра, база и коллектор одного из которых и база другого соединены через резистор с положительным полюсом источника напряжения, а коллектор другого транзистора является входом и lO выходом источника установившегося тока.

G. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанный выходной формирователь импульсов содержит двухтактный линейный усилитель, имеющий пару управляющих транзисторов, змиттеры которых подключены к выходу укаэанного источника устано вившегося тока, а коллекторы этих транзисторов подключены к противоположным концам первичной обмотки транс7 12 форматора, имеющей центральный отвод, подключенный к положительному полюсу источника напряжения, причем вторичная обмотка укаэанного трансформатора подключена к линии передачи, и укаэанный выходной формирователь импульсов содержит две пары транзисторов приема сигналов данных, включенных .диодно, причем один транзистор из каждой пары подключен своим коллектором к базе вспомогательного транзистора и к общей схеме ограничения амплитуды, содержащей соединенные диодно транзисторы, которые подключены к источнику напряжения, а другие транзисторы из укаэанных пар подключены своими коллекторами к базе соответствующего управляющего транзистора и к змиттеру вспомогательного транзистора

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. .Патент США 9 3562745, кл. 340-351, 1971.

667177

Составитель .Сеселкин

Редактор И.Марховская Техред Л. АлфеРова Корректор С. Шекмар аказ 3168/50 Тираж 774 - Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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