CN2146819Y

CN2146819Y - 一种脉冲通信装置

Info

Publication number: CN2146819Y
Application number: CN 92227581
Authority: CN
Inventors: 陈克炯
Original assignee: He Shuzhen
Current assignee: He Shuzhen
Priority date: 1992-07-11
Filing date: 1992-07-11
Publication date: 1993-11-17
Anticipated expiration: 2002-07-11

Abstract

本实用新型涉及电通信技术领域，特别是用余弦脉冲取代矩形脉冲通信的一种脉冲通信装置，按照其信道上传输的是余弦脉冲模拟调制或编码调制信号设计的两种通信装置，其外壳内设有用电子开关将矩形脉冲变为余弦脉冲通信的电路。由于本实用新型具有占用频带窄的最大优点，故还有输出功率高、传输距离长、无码间干扰、信噪比及串音显著改善等优点。此外，当发送方改为余弦脉冲传输时，接收方无需改动也可接收，而且通信质量大为提高。

Description

本实用新型涉及电通信技术领域，特别是一种脉冲通信装置。

众所周知，电信技术是关于电信号产生、加工、交换、记录、复制、发送、传递和接收等的技术，这时电信号就是信息的载体，故又称通信技术或电信号的传输技术。信息包含在文字、数据、语声、图像、传感等一切需要传送的信源信号之中。不同的信源信号构成了不同的通信系统，如电报、电话、广播、传真、电视、雷达、遥控、遥测和人工智能等等。通信系统包括信源、变换器、信道、反变换器和信宿等，通常概括为发信、收信和信道三大部分。沿袭至今，脉冲通信一直是采用矩形脉冲通信方法。

采用矩形脉冲通信，它的最大弊病是占用频带宽，即使象矩形脉冲中频谱特性最好的方波脉冲，也需要9倍基波才能保证良好的通信质量，这在实际通信中较难做到。为了使通信能够基本完成，各种脉冲必须要保持它的基本形状，这样，它至少需要由基波和最低的一个谐波所组成（为了以下叙述方便，这种组合波可简称为基低波）。很显然，由方波脉冲的频谱表达式，

I（t）＝ 1/2 ＋ 2/(π) ［coswt－ 1/3 cos3wt＋ 1/5 cos5wt－ 1/7 cos7wt＋…＋ ((-1)ⁿ)/(2ⁿ+1) cos（2n＋1）wt＋…］，可推出它的基低波的频带宽是3倍基波。

由于矩形脉冲占用频带宽，用其通信还有以下缺陷：

一、传输过程中：

功率损失大，波形失真严重，信噪比不佳，有码间干扰，且传输距离短，最长距离（单站）仅1.7公里，中继站数目也仅为≤10个。

二、器件工作在矩形脉冲时，不仅增益低，且传输功率也低。

本实用新型的目的是提供一种能克服现有技术中的问题和能显著地提高通信质量的一种脉冲通信装置。

本实用新型的目的是这样实现的：其外壳内装有由发送和接收部分组成的脉冲通信电路，此电路是将矩形脉冲通信变换为余弦脉冲通信。

上述的余弦脉冲通信装置，可以有下列二种：

一种是可以适用于经过若干个再生中继站传输的脉冲编码调制通信装置，用其进行余弦脉冲通信时，是在矩形脉冲编码调制信号未送到信道之前，将矩形脉冲变换为余弦脉冲，信道上传输的是余弦脉冲编码调制信号。其电路是由集成块组成的或者是由分立元件、集成块组成的编码调制电路：前者的电路简单些，其组成（发送部分）有编解码器、正负矩形脉冲分离、脉冲加宽、基波提取、相位调整、正负余弦脉冲形成、电子开关、正负余弦脉冲合成输出等部分；后者的电路（发送部分）是由编解码器、阻抗变换、放大、正负矩形脉冲分离及输出、电子开关、基波提取、相位调整、正负余弦脉冲形成、正负余弦脉冲合成及处理输出等部分组成。

另一种是可以适用于不经过再生中继站传输的脉冲模拟调制的通信装置，其开关脉冲是余弦脉冲，信道上传输的是余弦脉冲模拟调制信号。其通信电路是模拟调制和解调电路，其中，在发送部分电路中，余弦脉冲形成器二极管D的正、负端分别接于余弦信号输出三极管的发射极、电子开关三极管的基极上。

上述通信装置的接收部分的电路可以同现有技术。为了便于安装和节省空间，可以将上述的发送或接收部分的电路集成在一块上。

本实用新型之所以能用余弦脉冲取代矩形（方波）脉冲进行通信，其理由是：余弦脉冲又叫半波整流脉冲，根据陈季丹等译《无线电原理》第九章福里哀解析所载（1952年版，龙门联合书局），其数学表达式为，

I（t）＝ 1/(π) ＋ 1/2 coswt＋ 2/(π) ［ 1/3 cos2wt－ 1/15 cos4wt＋ 1/35 cos6wt－…＋ ((-1)ⁿ⁺¹)/(4n²-1) cos2nwt＋…］，

又根据《数字通信原理》（李文海等编，人民邮电出版社1986年出版）第212面指出再生判决门限电压为峰值信号幅度的一半。这样，余弦脉冲在±60°之间都在判决门限电压之内，判决时间占余弦脉冲期间的三分之二，有足够长的时间进行判决，故余弦脉冲完全可以取代矩形（方波）脉冲进行通信，且仅需2倍基频宽的基低波就可保证良好的通信质量。

占用频带窄，比方波脉冲至少节约1／3频带，是本发明最大的优点，由此还带来以下优点。

其一，与方波脉冲的平均功率相等时，余弦脉冲基低波平均功率要高30％。

其二，电话电缆传输时，对余弦脉冲最低谐波的衰减只是方波脉冲的1／10。

其三，没有码间干扰，这是因为余弦脉冲上升沿、下降沿都很缓慢，且顶部圆滑，不会产生上、下冲和拖尾的缘故。

其四，晶体管、运算放大器等器件工作在余弦脉冲状态，其增益和对基低波的平均输出功率均比现有技术提高1.5倍和3倍。

其五，信噪比，串音大为改善。

其六，传输距离增加，单站约增加到2倍，或中继站数目约增加到4倍。

其七，余弦脉冲通信对矩形脉冲通信有很好的兼容性。发方改为余弦脉冲传输时，收方不做改动也可接收，而且质量还会大为提高。

图1是本实用新型的余弦脉冲编码调制通信电路的方框图；

图2是图1的集成块式电路原理图；

图3是图1的晶体管、集成块混合式电路原理图；

图4是本实用新型的余弦脉冲模拟调制电路方框图；

图5是图4的具体电路原理图；

图6是本实用新型的通信装置外观图。

下面结合实施例及其附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型一改传统的矩形脉冲（方波脉冲）为余弦脉冲通信，它有二种通信装置：

一种是余弦脉冲编码调制通信装置，其电路包括发送和接收两部分。发送部分的电路组成如图1所示，包括基频提取、相位调整、正负余弦脉冲形成、正负矩形脉冲分离、正负矩形脉冲加宽、电子开关和正负余弦脉冲合成、滤波、补偿、输出部分。接收电路部分同现有技术。依据所用元器件，本装置电路又可分为三类：集成块（IC）式，由晶体管和集成块组成的混合式，全晶体管式。

图2显示了集成块式余弦脉冲编码调制通信电路原理。其发送电路中：正负矩形脉冲分离部分由正、负矩形脉冲分离器IC2、IC3以及IC3的倒相器IC4组成。IC2、IC4的输出端分别通过一个由延时器YC和或门G组成的脉冲加宽器接电子开关IC5脚13、12。两个脉冲加宽器（即YC1和G1、YC2和G2）的作用是保证余弦脉冲全部通过IC5。IC2、IC3的输入端接编解码器IC1的PCM₀，它是矩形脉冲编码调制输出信号。

正、负余弦脉冲形成器IC12、IC13的输出端接IC5脚1、11。IC12的输入端经RLC相位调整器与基波提取器（由IC6－IC11组成，其中IC6－IC7是全波整流器，IC8－IC11是窄带滤波器）输出端相接。IC5脚2、10与余弦脉冲合成器R1相接。R1的可调端接处理输出器IC14的输入端，该输出器具有RLC网络N1、N2，可对信号进行幅相预补偿和滤波。

其通信过程是：矩形脉冲编码调制输出信号PCM₀从IC1脚13输出分二路，一路经IC2、IC3、IC4送至IC5脚13、12，作为IC5的开、关脉冲信号。另一路则由IC6～IC11提取基波后，调整相位（由R、L、C组成的相位调整器完成），经IC12、IC13形成正、负余弦脉冲送至IC5脚1、11上，作为IC5的被开、关脉冲信号。然后，由IC5脚2、10输出的正、负余弦脉冲经可调电阻R1合成余弦脉冲编码调制信号CPCM，再由N1、N2以及IC14滤波、补偿、输出至信道A－B上。

其接收电路中：IC15、IC16、IC17分别是低通均衡补偿器、码变换、矩形再生器，IC17输出端接IC1脚7，作为解码用的矩形脉冲编码调制输入信号PCM1。

图3显示了混合式余弦脉冲编码调制通信电路。其发送电路中，除了编解码器IC1和电子开关IC2是选用集成块以外，余用晶体管。其通信过程中：由编解码器IC1脚13输出的矩形脉冲编码调制信号PCM₀分两路，一路由三极管T1、T2放大和T3、T4输出后，经正、负矩形脉冲分离管T5～T6、T7～T9送至电子开关IC2脚13、12，作IC2的开关脉冲信号，其间设有加宽开关脉冲的延时线和或门；另一路经全波整流（由变压器B1、T14、T15、二极管D3、D4完成），所得基波由B2、C1滤取后，经T16放大输出到RLC相位调整，再由D1、D2形成余弦脉冲，经T17放大、T18分相（正、负余弦脉冲）后送至IC2脚1、11上，作IC2被开、关的脉冲信号。然后，正、负余弦脉冲信号由IC2脚2、10输出至T10、T11混合，在可调电阻R1上合成余弦脉冲编码调制信号（CPCM），此信号通过滤波送T12、T13放大、补偿、输出至信道A－B上，供接收方使用。收到的信号经均衡、码变换、再生后送到IC1脚7，作为解码用的矩形脉冲编码调制输入信号PCM1。

全晶体管式余弦脉冲编码调制通信装置的电路（未画图），其组成同图3，只是对图3中的集成块IC1、IC2用晶体管取代，其晶体管电路同IC1、IC2的内部原理结构。

图2中IC1型号可以是2910A系列中的一个元件，IC5型号是CD4066或CC4066，其余IC型号是LM6265或F507。图3中IC1型号可以是2910A系列中的一个元件，IC2型号可以是CD4066或CC4066。

以上所述都是用双极性码通信的装置，若用单极性码通信，就可减少相应的电路。

本实用新型的另一种通信装置是余弦脉冲模拟调制通信装置，该装置的电路组成也包括发送和接收两部分，这两部分的电路组成及原理结构基本同现有技术，所做的改进是如图4所示：用余弦脉冲形成部分取代原有的矩形脉冲形成部分，具体如图5所示，即在余弦信号输出三极管T7的发射极和开关管T4的基极上分别与二极管D的正、负端相接，由D产生的余弦脉冲信号作为T4的开、关脉冲信号，信道A－B上传输的是余弦脉冲模拟调制信号（CPAM），A₀是接收端解调输出的还原模拟信号。A1是待传送的模拟输入信号。

图6显示了本实用新型的通信装置的外观示意图。如图6所示，序号1、3是输入、输出指示，序号2、4是相位、幅度调整器，序号5、7是正、负电源指示，序号6是电源开关，它们均装在外壳的面板上。

Claims

1、一种脉冲通信装置，其外壳内装有由发送和接收部分组成的脉冲通信电路，其特征在于所述的通信电路是集成块式或晶体管、集成块混合式的余弦脉冲编码调制电路，其发送电路中包括正负矩形脉冲分离、脉冲加宽、基波提取、相位调整、正负余弦脉冲形成、电子开关和正负余弦脉冲合成、处理输出部分。

2、根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于集成块式余弦脉冲编码调制电路中，其发送部分由编解码器IC1脚13输出的矩形脉冲编码调制信号分两路：一路由正、负矩形脉冲分离电路（IC2、IC3、IC4）送至电子开关IC5脚13、12，作IC5的开、关脉冲信号，其间设有加宽开关脉冲的延时线和或门；一路由IC6～IC11提取基波，调整相位，经IC12、IC13形成正、负余弦脉冲后，送至IC5脚1、11上作为被开关的脉冲信号，然后，由IC5脚2、10将正、负余弦脉冲输出在可调电阻R1上合成余弦脉冲编码调制信号，再由N1、N2、IC14组成的滤波、补偿、输出电路送到信道上，N1、N2是LC或RC网络。

3、根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于晶体管、集成块混合式的余弦脉冲编码调制电路，其发送部分，由编解码器IC1脚13输出的矩形脉冲编码调制信号分两路：一路由三极管T1、T2放大，T3、T4输出，经正、负矩形脉冲分离管T5～T6、T7～T9送至电子开关IC2脚13、12，作IC2的开、关脉冲信号，其间设有加宽开关脉冲的延时线和或门；另一路经全波整流（由变压器B1、T14、T15、二极管D3、D4完成），所得基波由B2、C1滤取后，经T16放大输出到RLC相位调整，再由D1、D2形成余弦脉冲，经T17放大、T18分相（正、负余弦脉冲）后到IC2脚1、11上，作IC2被开、关脉冲信号，然后，将IC2脚2、10输出的正、负余弦脉冲信号送至T10、T11混合，在可调电阻R1上合成余弦脉冲编码调制信号，此信号通过滤波送T12、T13放大、补偿、输出到信道上。

4、根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于通信电路是余弦脉冲模拟调制电路，其中，在发送电路中，余弦脉冲形成二极管D的正、负端分别接于余弦信号输出三极管T7的发射极、电子开关T4的基极上。

5、根据权利要求2所述的通信装置，其特征在于IC1型号是用2910A系列中的一个元件，IC5型号是CD4066或CC4066，其余集成块型号是LM6265或F507。

6、根据权利要求3所述的通信装置，其特征在于混合式余弦脉冲编码调制电路中，编解码器IC1型号是用2910A系列中的一个元件，电子开关IC2型号是CD4066或CC4066。