SU1319290A1

SU1319290A1 - Device for checking digital light-guide information transmission systems

Info

Publication number: SU1319290A1
Application number: SU864005639A
Authority: SU
Inventors: Александр Владимирович Яковлев; Сергей Владимирович Хорошев
Original assignee: Предприятие П/Я М-5619
Priority date: 1986-01-08
Filing date: 1986-01-08
Publication date: 1987-06-23

Abstract

Изобретение относитс к технике св зи . Цель изобретени - расширение функ- ционалных возможностей. Устр-во контрол цифровых световодных систем передачи информации вместе с эл-тами световодных систем содержит оптическое волокно 1, лавинный фотодиод 2, резистор 3, у-ли 4 и 5, выпр митель 6, эл-т задержки 7, сумматор 8, эл-ты опорного напр жени 9-15, интеграторы 16-18, эл-т И 19, эл-ты вычитани 20-23, ключи 24 и 25, эл-т ИЛИ 26, эл-ты запрета 27 и 28, компараторы 29-33, пороговый эл-т 34, детектор 35 и блок отображени 36. Цель достигаетс за счет получени дополнительной информации о статистических характеристиках (математическом ожидании и дисиерсии) сигналов и помех. 1 ил. 0) со со СОThe invention relates to communication technology. The purpose of the invention is the expansion of functional capabilities. The control device for digital light guide information transmission systems, together with the elbows of the light guide systems, contains an optical fiber 1, an avalanche photodiode 2, a resistor 3, a li 4 or 5, a rectifier 6, a delay delay 7, an adder 8, you are the reference voltage 9-15, integrators 16-18, el-t And 19, el-subtract 20-23, keys 24 and 25, el-OR 26, prohibition el-27 and 28, comparators 29-33 threshold threshold 34, the detector 35 and the display unit 36. The goal is achieved by obtaining additional information about the statistical characteristics (expectation and dispersion) of signals and interference. 1 il. 0) with with CO

Description

Изобретение относитс к технике св зи и может быть использовано дл локализации неисправностей в основных функциональных узлах цифровых световодных системах передачи информации (ЦССПИ).The invention relates to communication technology and can be used to locate faults in the main functional units of digital light guide information transmission systems (DSSS).

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей за счет получени дополнительной информации о статистических характеристиках сигналов и помех. На чертеже представлена функциональна электрическа схема устройства контрол цифровых световодных систем передачи информации вместе с элементами световодных систем.The purpose of the invention is to expand the functionality by obtaining additional information about the statistical characteristics of signals and interference. The drawing shows a functional electrical circuit of the control device of digital light guide information transmission systems together with elements of the light guide systems.

К элементам световодных систем относ тс оптическое волокно 1, лавинный фотодиод 2, резистор 3, первый 4 и второй 5 усилители и выпр митель 6. Устройство контрол содержит элемент 7 задержки, сумматор 8, первый 9, второй 10, третий 11, четвертый 12, п тый 13, шестой 14 и седьмой 15 элементы опорного напр жени , первый 16, второй 17 и третий 18 интеграторы, элемент И 19, пе-рвый 20, второй 21, третий 22 и четвертый 23 элементы вычитани , первый 24 и второй 25 ключи, элемент ИЛИ 26, первый 27 и второй 28 элементы запрета, первый 29, второй 30, третий 31, четвертый 32 и п тый 33 компараторы, пороговый элемент 34, детектор 35 и блок 36 отображени .The elements of the optical fiber systems include optical fiber 1, avalanche photodiode 2, resistor 3, first 4 and second 5 amplifiers and rectifier 6. The control device contains delay element 7, adder 8, first 9, second 10, third 11, fourth 12, the fifth 13, sixth 14 and seventh 15 elements of the reference voltage, the first 16, second 17 and third 18 integrators, element 19, the first 20, second 21, third 22 and fourth 23 subtractors, first 24 and second 25 keys , element OR 26, first 27 and second 28 elements of prohibition, first 29, second 30, third 31, fourth 32 and fifth fifth parators, threshold element 34, detector 35 and display unit 36.

Устройство работает следуюш,им образом. Падаюший с оптического волокна 1 на чувствительную поверхность лавинного фотодиода 2 цифровой оптический сигнал преобразуетс в последовательность электрических импульсов, которые создают падение напр жени на резистбре 3. Это напр жение ус иливаетс первым усилителем 4 до уровн , при котором возможна обработка сигнала. Система автоматической регулировки усилени (АРУ), включающа в себ выпр митель 6 и второй усилитель 5, поддерживает посто нный средний уровень сигнала на выходе первого усилител 4. Сигнал с выхода первого усилител 4 поступает на пороговый элемент 34, где реализуетс процедура обнаружени информационных посылок на основе метода однократного отсчета . Одновременно сигнал с выхода первого усили..тел 4 подаетс на элемент 7 задержки , где происходит задержка сигнала на врем Д1, заключенное в пределах тактового интервала. Задержанный на At сигнал поступает на вход второго ключа 25, на другой его вход поступает управл ющее напр жение с выхода порогового элемента 34. Второй ключ 25 раздел ет сигнал на входе на две последовательности сигналов, соответствующие реализаци м смеси сигнала и шума при приеме единичной и нулевой информационных посылок.The device works in the following way. The digital optical signal falling from optical fiber 1 onto the sensitive surface of an avalanche photodiode 2 is converted into a sequence of electrical pulses that create a voltage drop across a resistor 3. This voltage is applied by the first amplifier 4 to a level at which signal processing is possible. The automatic gain control system (AGC), which includes the rectifier 6 and the second amplifier 5, maintains a constant average signal level at the output of the first amplifier 4. The signal from the output of the first amplifier 4 goes to the threshold element 34, where the procedure for detecting information packages is implemented based on a single count method. At the same time, the signal from the output of the first amplifier 4 is fed to the delay element 7, where the signal is delayed by the time D1, which is enclosed within the clock interval. The signal delayed by At is fed to the input of the second key 25, the other input is supplied with a control voltage from the output of the threshold element 34. The second key 25 divides the signal at the input into two signal sequences corresponding to the realizations of the mixture of signal and noise when receiving a single and zero information parcels.

С первого выхода второго ключа 25 сигнал поступает на вход первого интегратора 16, на выходе которого по вл етс напр жение , соответствующее среднему значеFrom the first output of the second key 25, the signal is fed to the input of the first integrator 16, at the output of which a voltage appears that corresponds to the average value

нию его входному напр жению, т.е. математическое ожидание сиг-нала mi при приеме единичной информационной посылки. С второго выхода второго ключа 25 сигнал поступает на вход второго интегратора 17, на выходе которого по вл етс напр жение, соответствующее среднему значению сигнала , т.е. математическое ожидание гпо сигнала при приеме нулевой информационной посылки. С второго выхода второго ключа 25 сигнал поступает также на вход детектора 35, имеющего квадратичную вольт- амперную характеристику. С выхода детектора 35 сигнал поступает на вход третьего интегратора 18, на выходе которого по вл етс напр жение, соответствующее дисперсии сигнала о, т.е. соответствующее дисперсии щумов при приеме нулевой информационной посылки.its input voltage, i.e. expectation of the mi signal when receiving a single information package. From the second output of the second key 25, the signal is fed to the input of the second integrator 17, at the output of which a voltage appears that corresponds to the average value of the signal, i.e. mathematical expectation of the gpo signal when receiving a zero information parcel. From the second output of the second key 25, the signal also enters the input of the detector 35, which has a quadratic volt-ampere characteristic. From the output of the detector 35, the signal is fed to the input of the third integrator 18, at the output of which a voltage appears corresponding to the dispersion of the signal o, i.e. Corresponding to the dispersion of the noise when receiving a zero information parcel.

Рассмотрим работу устройства по локализации следующих неисправностей вConsider the operation of the device to localize the following faults in

ЦССПИ.CPSPI.

Увеличение затухани оптического волокна 1. В этом случае среднее значение напр жени при приеме нулевой информационной посылки - то остаетс неизменным , а величина mi уменьщаетс . Напр жени , соответствующие mi и то с выходов первого 16 и второго 17 интеграторов поступают на входы четвертого вычитающего устройства 23. Разностный сигнал с его выхода подаетс на первый вход первого компаратора 29, на второй вход которого подаетс пороговое напр жение от первого элемента 9 опорного напр жени . Таким образом , при увеличении затухани оптического волокна 1 разность (mi-mo) уменьшаетс и при достижении пороговой величиныIncreasing the attenuation of an optical fiber 1. In this case, the average value of the voltage when receiving a zero information parcel — that remains unchanged, and the value mi decreases. The voltages corresponding to mi and then from the outputs of the first 16 and second 17 integrators are fed to the inputs of the fourth subtractive device 23. The differential signal from its output is fed to the first input of the first comparator 29, to the second input of which a threshold voltage is applied wives Thus, as the attenuation of the optical fiber 1 increases, the difference (mi-mo) decreases even as the threshold value is reached.

первый компаратор 29 формирует логическую «1 - сигнал увеличени затухани оптического волокна 1. Этот сигнал проходит через первый элемент 27 запрета и регистрируетс в блоке 36 отображени .The first comparator 29 forms a logical < 1 > optical attenuation signal of the optical fiber 1. This signal passes through the first prohibition element 27 and is recorded in display unit 36.

Обрыв оптического волокна 1. При обрыве оптическа мощность не попадает на вход лавинного фотодиода 2 и вследствие работы АРУ устанавливаетс предельно большой коэффициент лавинного умножени . Электронно-дырочные пары, обусловленные темповым током лавинного фотодиода 2, эффективно размножаютс посредством механизма ударной ионизации и усиливаютс первым усилителем 4. При этом математическое ол идание сигнала т значительноAn optical fiber break 1. When a break occurs, the optical power does not reach the input of avalanche photodiode 2, and as a result of the AGC operation, an extremely large avalanche multiplication factor is established. The electron-hole pairs, due to the tempo current of the avalanche photodiode 2, are effectively multiplied by the impact ionization mechanism and amplified by the first amplifier 4. At the same time, the mathematical design of the signal t is significantly

превышает значение то при нормальной работе . Напр жение, соответствующее математическому ожиданию то, формируетс на выходе сумматора 8 при подаче на его входы сигналов с выходов первого 16 и второго 17 интеграторов. Напр жение с выхода сумматора 8 поступает на первый вход второго компаратора 30. На второй вход второго компаратора 30 подаетс пороговое напр жение с второго элемента 10 опорного напр жени . При обрыве оптического волокнаexceeds the value then during normal operation. The voltage corresponding to the mathematical expectation is formed at the output of the adder 8 when signals are supplied to its inputs from the outputs of the first 16 and second 17 integrators. The voltage from the output of the adder 8 is supplied to the first input of the second comparator 30. To the second input of the second comparator 30, a threshold voltage is applied from the second element 10 of the reference voltage. At break of optical fiber

1вследствие указанных механизмов значение напр жени т увеличиваетс до тех пор, пока не достигает порогового значени . При этом второй компаратор 30 формирует сигнал, свидетельствующий об обрыве оптического волокна 1.1, due to these mechanisms, the value of the voltage increases until it reaches the threshold value. In this case, the second comparator 30 generates a signal indicating a break in the optical fiber 1.

Неисправность лавинного фотодиода 2. При указанной неисправности темновой ток практически равен нулю и напр жение на выходе первого усилител 4 обусловлено лишь его тепловыми и собственными шумами, Математическое ожидание шо такого шумового напр жени равно нулю, что и может быть признаком неисправности лавинного фотодиода 2. Напр жение, соответствую- ш,ее математическому ожиданию напр жени на выходе первого усилител 4, формируетс на выходе второго интегратора 17. Затем это напр жение подаетс на первый вход п того компаратора 33, на второй его вход подаетс пороговое напр жение от седьмого элемента 15 опорного напр жени . При неисправности в лавинном фотодиодеAvalanche photodiode 2 malfunction. At the indicated malfunction, the dark current is almost zero and the voltage at the output of the first amplifier 4 is due only to its thermal and intrinsic noise. The mathematical expectation of such a noise voltage is zero, which may be a sign of a malfunction of the avalanche photodiode 2. Eg the corresponding, its mathematical expectation of the voltage at the output of the first amplifier 4, is formed at the output of the second integrator 17. Then this voltage is applied to the first input of the fifth comparator 33, Secondly, its input is supplied with a threshold voltage from the seventh element 15 of the reference voltage. When malfunction in avalanche photodiode

2математическое ожидание при приеме нулевой информационной посылки уменьшаетс и при достижении величины порога п тый компаратор 33 выдает сигнал в блок 36 отображени о неисправности лавинного фотодиода 2.2, the mathematical expectation when receiving a zero data packet is reduced and when the threshold value is reached, the fifth comparator 33 outputs a signal to the avalanche photodiode 2 display unit 36.

Неисправность первого усилител 4. В этом случае усиление усилител 4 значительно уменьшаетс и, следовательно, мощность шумов на его выходе близка к нулю. Это служит признаком неисправности. Дл определени мощности шумов (среднеквадратичное отклонение напр жени а) напр жение с выхода п того компаратора 33 поступает на первый ключ ,24, который замыкаетс и шунтирует лавинный фотодиод 2. При этом на выходе третьего интегратора 18 по вл етс напр жение, соответствуьэ- щее среднеквадратичному отклонению напр жени а на выходе первого усилител 4. Это напр жение поступает на первый вход четвертого компаратора 32, на второй вход которого с п того элемента 13 опорного напр жени подаетс пороговое напр жение. При неисправности первого усилител 4 среднеквадратическое значение его собственных шумов становитс меньше порогового напр жени . Четвертый компаратор 32 формирует сигнал, соответствующий неисправности первого усилител 4. Этот сигнал проходит через второй элемент 28 запрета и регистрируетс в блоке 36 отображени .The failure of the first amplifier 4. In this case, the gain of the amplifier 4 is significantly reduced and, therefore, the noise power at its output is close to zero. This is a sign of a malfunction. To determine the noise power (standard deviation of voltage a), the voltage from the output of the comparator 33 goes to the first switch, 24, which closes and shunts the avalanche photodiode 2. At the output of the third integrator 18, there appears a voltage corresponding to the rms voltage deviation at the output of the first amplifier 4. This voltage goes to the first input of the fourth comparator 32, to the second input of which a threshold voltage is applied from the fifth element 13 of the reference voltage. When the first amplifier 4 fails, the rms value of its own noise becomes less than the threshold voltage. The fourth comparator 32 generates a signal corresponding to the malfunction of the first amplifier 4. This signal passes through the second prohibition element 28 and is registered in the display unit 36.

По вление остаточного потока на выходе оптического передатчика. Соответствующие этому случаю математические ожидани при приеме нулевой и единичной информационных посылок то и mi увеличиваютс на одну и ту же величину. Дл определени такого увеличени сигналы с выходов первого 16 и второго 17 интеграторов подаютс соответственно на третий 22 и первый 20 вычитающие элементы. На вторые в.чо- ды первого 20 и третьего 22 вычитающих элементов подаютс пороговые напр жени Residual flux at the output of the optical transmitter. Corresponding to this case, the mathematical expectations for the reception of zero and single information parcels and mi increase by the same amount. To determine this increase, signals from the outputs of the first 16 and second 17 integrators are respectively fed to the third 22 and first 20 subtractive elements. The second voltages of the first 20 and third 22 subtractive elements are supplied with threshold voltages

соответственно с четвертого 12 и шестого 14 элементов опорных напр жений. При по влении остаточного потока увеличиваютс величины то и mi. При достижении ими пороговых напр жений с выхода элемента И 19 поступает сигнал в блок 36 отображе- ни , свидетельствующий о по влении остаточного потока.respectively with the fourth 12 and sixth 14 elements of the reference stresses. When the residual flow appears, the values of mi also increase. When they reach the threshold voltage from the output of the element And 19, a signal is sent to the block 36 of the map, indicating the appearance of a residual flow.

Неполное гашение оптического сигнала во внешнем оптическом модул торе. При неполном гащении величины то увеличиваетс Incomplete extinction of the optical signal in an external optical modulator. With an incomplete reduction of the magnitude, it increases

5 при неизменной mi, что вызывает увеличение количества ошибок при приеме информационных посылок. Дл определени этой неисправности используютс первый 20 и третий 22 вычитающие элементы, на другие входы которых с четвертого 12 и шестого 14 элемен0 тов опорного напр жени подаютс опорные сигналы. Сигналы с выходов первого 20 и третьего 22 вычитающих элементов поступают на входы второго вычитающего элемента 21, разностный сигнал с выхода которого5 with unchanged mi, which causes an increase in the number of errors when receiving information packages. To determine this fault, the first 20 and third 22 subtractive elements are used, to the other inputs of which, from the fourth 12 and sixth 14 voltage reference elements, reference signals are supplied. The signals from the outputs of the first 20 and third 22 subtractive elements arrive at the inputs of the second subtractive element 21, the difference signal from the output of which

5 поступает на первый вход третьего компаратора 31. На второй вход третьего компаратора 31 поступает сигнал с третьего элемента 11 опорного напр жени . При по влении неполного гащени оптического сигнала величина то увеличиваетс , при дости0 жении порогового значени третий компаратор 31 формирует сигнал неисправности. Дл последовательного определени неисправностей в блоках ЦССПИ вводитс приоритет: при неисправност х оптического передатчика (по вление остаточного потока5 is fed to the first input of the third comparator 31. The signal from the third element 11 of the reference voltage is fed to the second input of the third comparator 31. When the optical signal is incompletely enriched, the value then increases, when the threshold value is reached, the third comparator 31 generates a fault signal. For the sequential determination of malfunctions in the TSSPI blocks, a priority is entered: in case of malfunctions of the optical transmitter (the occurrence of residual flow

5 или неполное гашение оптического сигнала ) с помощью элемента ИЛИ 26 на первый элемент 27 запрета подаетс сигнал, запрещающий прохождение сигнала - увеличение затухани оптического волокна 15 or incomplete extinction of the optical signal) using the OR element 26 to the first prohibition element 27, a signal prohibiting signal transmission is applied — an increase in the attenuation of the optical fiber 1

,. на вход блока 36 отображени . На выходе второго элемента 28 запрета сигнал о неисправности первого ycилитev 4 может по витьс лищь в том случае, если с п того компаратора 33 на вход второго элемента запрета подан сигнал - неисправность лавин5 ного фотодиода 2., to the input of the display unit 36. At the output of the second prohibition element 28, the signal about the malfunction of the first ycilitev 4 may occur only if a signal is sent from the fifth comparator 33 to the input of the second prohibition element - a malfunction of the avalanche photodiode 2.

Claims

Invention Formula

A control device for digital light guide information transmission systems, containing a detector, a display unit and connected in series. The first element of the reference voltage and the first comparator, characterized in that, in order to expand the functionality by obtaining additional information about the statistical characteristics of signals and interference, a delay element is introduced, the second, third, fourth and fifth elements of the reference voltage and first key

the successively connected threshold element, the second key, the first integrator, the adder and the second comparator, the second integrator, the first and second subtraction elements, the third comparator, the OR element and the first prohibition element, the third integrator, the fourth comparator and the second prohibition element , the sixth element of the reference voltage, the third subtraction element and the And element, sequentially connected the seventh element of the reference voltage and the fifth comparator, in series with the output of the first prohibition element is connected to the first input of the display unit, the second input of the first prohibition element is connected to the output of the first comparator, the second input of which is connected to the output of the second comparator, the third input is connected to the output of the fifth comparator, to the other input the first key, the first input of which is the first input of the device, and the second input is connected to the common bus, the output of the second prohibition element is connected to the fourth input of the display unit, the fifth input of which is connected with the output of the element And with another input element OR, the sixth input is connected to the output of the third com

five

0

five

the output of the second element of the reference voltage is connected to another input of the second comparator, the output of the third element of the reference voltage is connected to another input of the third comparator, the output of the fourth element of the reference voltage is connected to another input of the first subtraction element, the output of the fifth element of the reference voltage is connected to the other input of the fourth comparator, the output of the second integrator is connected to another input of the p-th comparator, the output of the first integrator is connected to another input of the third element; Neither through the fourth subtraction element is connected to another input of the first comparator, the output of the second integrator is connected to another input of the fourth subtraction element and to another input of the adder, another output of the second key is connected to the input of the second integrator and through the detector to the input of the third integrator, the input of the threshold element is The second input of the device and through the delay element is connected to another input of the second key, the output of the third subtraction element is connected to another input of the second subtraction element, and the output of the first subtraction element is connected to another input of element I.