SU993449A1 - Регенератор цифрового сигнала - Google Patents

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для передачи; цифровых сигналов по линиям связи в качестве оконечных и промежуточных регенераторов линейного цифрового сигнала многоканальных систем высокочастотной передачи с импульсно-кодовой или дельта модуляцией.

Известный регенератор цифрового сигнала, содержащий резонансный контур - выделитель тактовых импульсов и формирователь хронирующих импульсов, основан на способе выделения тактовой частоты ‘полосовым фильтром, который энергетически невыгоден, так как для формирования^тактовых импульсов используется малая часть энергии входного сигнала [Ϊ

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регенератор цифрового сигнала, содержащий усилитель-корректор с цепью автоматической регулировки усиления в обратной связи, подключенной к формирователю порога через усреднитель порога, элемент совпадения, формирователь входного сигнала и формирователь короткого импульса, причем выход усилителя-корректора сое15 |динен с первым входом элемента совладения, выход которого соединен с формирователем выходного сигнала, а второй вход элемента совпадения соединен с формирователем короткого импульса [2] .

Малая помехоустойчивость этого регенераторах обусловлена присущей •ёму недостаточно узкой полосой и вечеткостью настройки фильтра.

Цель изобретения - увеличение помехоустойчивости регенератора.

Указанная цель достигается тем, . что в регенератор цифрового сигнала, содержащий усилитель-корректор с цепью автоматической регулировки усиления в обратной связи, подключенный к выходу формирователя порога через усреднитель порога, элемент совпадения, формирователь выходного сигнала и формирователь короткого импульса, причем выход усилителя-|корректора соединен с первым входом элемента совпадения, выход которого ;сбёединен с формирователем выходного сигнала, а второй вход элемента совпадения соединен с формирователем короткого импульса,введены три аналоговых ключа,две ячейки памяти,вычитающий блок, усреднитель и управляемый генератор,при этом входы всех аналоговых ключей соединены с первым входом элемента совпадения, выход первого аналогового ключа соединен с входом формирователя порога, а управляющий вход присоединен к выходу элемента совпадения, выход второго и третьего аналоговых ключей . каждый соответственно: через ячейку памяти соединен с входом вычитающего блока, выход которого через усред-10 нитель соединен с управляемым генератором, выходы которого соединены с управляющими входами второго и третьего аналоговых ключей и с входом формирователя короткого импульса.f5 На фиг. 1 показана функциональная схема регенератора; на фиг. 2 временные диаграммы работы на эпюрах напряжений.

Регенератор цифрового сигнала сос-_м тоит из усилителя-корректора .1, цепи 2, автоматической регулировки усиления (АРУ) в обратной связи, первого 3, второго 4 и третьего 5 ана- . логовых ключей,элементы 6 совпадения, первой 7 и второй 8 ячеек памяти.,, вычитающего блока 9,усреднителя 10, управляемого генератора 11,- формирователя 12 коротких импульсов, формирователя 13 порога, усреднителя 14 порога, формирователя 15 выходного сигнала. Причем усилитель-корректор 1, цепь 2, аналоговый ключ 3, элемент 6, формирователь 13, усреднитель 14,формирователь 15_; образуют канал регенерации цифрового сигнала, а второй 4 и третий 51 аналоговые ключи, ячейки 7 и 8 памяти, вычитающий блок 9, усреднитель 10, управляемый генератор 11 образуют схему следящей системы автоматического ре- 40 . гулирования фазы, выход которой через .· формирователь 12 короткого импульса .

соединен с элементом 6 совпадения.

Регенератор цифрового сигнала работает следующим образом.

На вход регенератора поступают искаженные¹ линией связи и помехами импульсы 16 цифрового сигнала, примерная форма которых после усиления и коррекции в усилителе-коррек·;

•торе 1 показана на эпюре 16. Линия внутри заштрихованной области на этом графике соответствует приблизительно среднему мгновенному значению сигнала. Скорректированный и усиленный сигнал поступает на вход ключей 3,4 и 5, а также на вход элемента б совпадения. На управляющие входы ключей 4 и 5 подаются опорные импульсы, эпюры которых соответственно 17 и 18 показаны на фиг. 2. Эти импульсы поступают из. прямого и инверсного выходов управляемого генератора 11.

Если опорные импульсы 17 и 18, _; поступающие с прямого и инверсного вы~й5 счета информационного сигнала на ходов управляемого генератора 11 на управляющие входы ключей 4 и 5,расположены относительно импульсов 16 так,как показано на фиг.2 (т.е.фронты ровпадают с центрами импульсов 16), то при наличии каждого информационного импульса 16 на выходах ключей 4 и 5 формируются одинаковые в среднем (т.е. в смысле математического ожидания) по площади пары импульсов 19 и 20. Следовательно, в усреднитель 10, ячейки 7 и 8, а также через вычитающий блок 9 в среднем поступает нулевой ток и заряд конденсатора ус* реднителя 10 'не изменяется, не изменяется при этом и частота управляемого генератора 11.

В случае смещения фазы информационных импульсов 16 относительно опорных импульсов 17 и 18, например, в сторону опережения,.импульсы 19, сфор> мированные 'из информационных, становятся шире в среднем импульсов 20. Преобладающий,· например, положительный ток с выхода вычитающего блока 9 повышает напряжение конденсатора 10 так, чтобы изменением частоты подстраиваемого генератора 11 произошло смещение фазы опорных импульсов 17 и Ϊ8 также в сторону опережения до тех пор, пока фронты импульсов 17 и 18 снова станут совпадать с центрами информационных импульсов 16.

Если при запаздывании информационных импульсов 16 относительно опорных 17 и 18 начинает преобладать, например, отрицательный ток на выходе вычитающего блока 9, напряжение на выходе усреднителя 10 понизится, что приведет’ к снижению· частоты и сдвигу фазы подстраиваемого генератора 11 в сторону запаздывания. Таким образом, система автоматического регулирования фазы, состоящая из ключей 4 и 5, ячеек 7 и 8, вычитающего блока 9, усреднителя 10, генератора. 11 непрерывно следит за средним . уходом фазы информационных импульсов и выставляет фронты опорных импульсов так, чтобы они совпадали со срединой приходящих информационных импульсов. .

При появлении в цифровом сигнале большого количества пробелов-нулей аналоговые ячейки памяти с достаточной точностью хранят информацию о предыдущем информационном’сигнале, следовательно, генератор генерирует опорные колебания с прежней фазой< Благодаря использованию униполярных транзисторов в качестве ключей и большого входного сопротивления йычитающего устройства время храненения получается довольно большим.

Импульсы 17 используются для. формирования коротких импульсов 21, предназначенных для однократного отs ахр'пр элемента 6 совпадения (фйльтраиия сигнала от помех), а также для формирования напряжения порога с помощью ключа 3. При этом образуются две ветви. Первая ветвь преднаэ- . начена для‘формирования напряжения ⁵ порога в цепи автоматической регулировки. усиления, которое через усреднитель 14 порога с достаточно большой постоянной времени подается на регулирующий элемент АРУ в цепи 2.

Как следует из схемы, ключ 3 замыкается только при наличии единиц входном сигнале (в моменты существования импульсов 22) и, следовательно, напряжение порога формируется 15 только в моменты дискретизации цифрового сигнала и при наличии единиц во входном сигнале. Таким образом, все остальное время вход формирователя порога заперт, помехи на его вход 20 не попадают и напряжение порога не изменяется, что повышает помехоустойчивость регенератора.

Во второй ветви происходит дискретизация цифрового сигнала (или фильт- 25 рация сигнала от помех) элементом совпадения 6 с помощью короткого импульса 21 с выхода формирователя

12. После элемента б совпадения производится восстановление длитель- jq ности/или восстановление стандартного цифрового сигнала 23 формирователем 15.

Изобретение, по сравнению с известными существующими' регенераторами в .системах многоканальной связи ИКМ-12М, ИКМ-30 и других, позволяет существенно повысить помехоустойчивость регенератора за счет увеличения точности определения фазы тактовых импульсов, а также за счет повьииения точности определения порогового уровня .

Claims (3)

1. генератор,при этом входы всех аналоговых ключей соединены с первым входом элемента совпадени , выход первого аналогового ключа соединен с входом формировател  порога, а управл нвдий вход присоединен к выходу элемента совпадени , выход второго и третьего аналоговых ключей . каждый соответственно- через  чейку пам ти соединен с входом вычитающего блока, выход которого через усреД нитель соединен с управл емым генератором , выходы которого соединены с управл ющими входами второго и третьего аналоговых ключей и с вхоцом формировател  короткого импульса I На фиг. 1 показана функциональна  схема регенератора; на фиг. 2 временные диаграммы работы на эпюрах напр жений. Регенератор цифрового сигнала сое тоит из усилител -корректора.1,.цепи 2, автоматической регулировки уси лени  (АРУ) в обратной св зи, первого 3, второго 4 и третьего 5 аналоговых ключей,элементы б совпадени  первой 7 и второй 8  чеек пам ти., вы читающего блока 9,усреднител  10, управл емого генератора 11,- формировател  12 коротких импульсов, формировател  13 порога, усреднител  14 порога, формировател  15 выходного сигнала. Причем усилитель-корректор 1, цепь 2, аналоговый ключ 3, элемент б, формирователь 13, усреднитель 14,формирователь 15; образуют канал регенерации цифрового сигнала а втрррй 4 и третий 51 аналоговые ключи,  чейки 7 и 8 пам ти, вычитыющий блок 9, усреднитель 10, управл  емый генератор 11 образуют схему след щей системы автоматического регулировани  фйзы, выход которой чере формирователь 12 короткого импульса соединен с элементом б совпадени . Регенератор цифрового сигнала раб тает следующим образом. На вход регенератора .поступают искаженныелинией св зи и помехами импульсы 16 цифрового сигнала, примерна  форма которых после усилени  и коррекции в усилителе-корректоре 1 показана на эпюре 1б. Лини  внутри заштрихованной области на этом графике соответствует приблизи тельно среднему мгновенному значению сигнала. Скорректированный и усилен ный сигнал поступает на вход ключей 3,4 и 5, а также на вход элемента 6 совпадени . На управл ющие входы ключей 4 и 5 подаютс  опорные импул сы, эпюры которых соответственно 17 и 18 показаны на фиг.
2. 2. Эти импульсы поступают из. пр мого и инвер ного выходов управл емого генератор Если опорные импульсы 17 и 1В, поступающие с пр мого и инверсного ходов управл емого генератора 11 на управл ющие входы ключей 4 и 5,расположены относительно импульсов 16. так,как показано на фиг,2 (т,е.фронты ровпадают с центрами импульсов 16), то при наличии каждого информационного импульса 16 на выходах клнзчей 4 и 5 формируютс  одинаковые в среднем (т.е. в clvIЫcлe математического ожидани ) по площади пары импульсов 19 и 20. Следовательно, в усреднитель 10,  чейки 7 и 8, а также через вычитающий блок 9 в среднем поступает нулевой ток и зар д конденсатора vcреднител  10 нfci измен етс , не измен етс  при этом и частота управл емого генератора 11. В случае смещени  фазы информационных импульсов 16 относительно опорных импульсов 17 и 18, например, в сторону опережени ,.импульсы 19, сформированные из информационных, станов тс  шире в среднем импульсов 20. Преобладающий,- например, положительный ток с выхода вычитающего блока 9 повышает .напр жение конденсатора 10 так, чтобы изменением частоты подстраиваемого генератора 11 произошло смещение фазы опорных импульсов 17 и 18 также в сторону опережени  до тех пор, пока фронты импульсов 17 и 18 снова станут совпадать с центрами информационных импульсов 16, Если при запаздывании информационных импульсов 16 относительно опорных 17 и 18 начинает преобладать, например, отрицательный ток на выходе вычитающего блока 9, напр жение на выходе усреднител  10 понизитс , что приведет к снижению, частоты и сдвигу фазы подстраиваемого генератора 11 в сторону запаздывани . Таким образом, система автоматического регулировани  фазы, состо ща  из 4 и 5,  чеек 7 и 8, вычитающего блока 9, усреднител  10, генератора. 11 непрерывно следит за средним . уходом фазы информационных импульсов и выставл ет фронты опорных импульсов так, чтобы они совпадали со срединой приход щих информационных импульсов.. При по влении в цифровом сигнале большого количества пробелов-нулей аналоговые  чейки пам ти с достаточ .ной точностью хран т информацию о предьщущем информационном сигнале, следовательно, генератор генерирует опорные колебани  с прежней фазой Благодар  использованию унипол рных транзисторов в качестве ключей и большого входного сопротивлени  вычитающего устройства врем  храненени  получаетс  довольно большим. Импульсы 17 используютс  дл . формировани  коротких импульсов 21, предназначенных дл  однократного отсчета информационного сигнала на ахоле элементу, б совпадени  (фйльтраци  сигнала от помех), а также дл  формировани  напр жени  порога с помсмцью ключа
3. 3. При этом образуют с  две ветви. Перва  ветвь предкаэначена дл формировани  напр жени  порога в цепи автсилат.ической регулировки , усилени , которое через усреднитель 14 порога с достаточно большой посто нной времени подаетс  на регулирукадий элемент АРУ в цепи 2, .Как следует из схемы, ключ 3 замыкаетс  только при наличии единиц So входном сигнале (в моменты сущест вовани  импульсов 22) и, следователь но, напр жение порога формируетс  только в моменты дискретизации цифрового сигнала и при наличии единиц во входном сигнале. Таким образом, все остальное врем  вход формировате л  порога заперт, помехи на его вход не попадают и напр жение порога не измен етс , что повышает помехоустойчивость регенератора. Во второй ветви происходит дискр тизаци  цифрового сигнала (или фильт . раци  сигнала от помех) элементом совпадени  б с помощью короткого им пульса 21 с выхода формировател  12. После элемента 6 совпадени  производитс  восстановление длительностиИЛИ восстановление стандартного цифрового сигнала 23 формирователем 15, Изобретение, по сравнению с извес ными существуиедимирегенераторами в .системах многоканальной св зи ИКМ-12 ИКМ-30 и других, позвол ет существенно повысить помехоустойчивость регенератора за счет увеличени  точности определени  фазы тактовых импульсов , а также за счет повьвиени  точности определени  порогового уров н . Формула изобретени  Регенератор цифрового сигнала, содержащий усилитель-корректор с цепью автоматической регулировки усилени  в обратной св зи, подклю- ченной к выходу формировател  порога через усреднитель порога, элемент совпадени , формирователь выходного сигнала и формирователь короткого импульса,причем выход усилител -корректора соединен с первым входом lijle-мента совпадени , выход которого соединен с формирователем выходного сигнала, а второй вход элемента совпадени  соединен с формирователе короткого импульса, отличающийс - тем, что, с. целью повышени  помехоустойчивости, в него вве-; девы три аналогош зх ключа, .две; чейки пам ти, вычитающий блок, усреднитель и управл емый генератор, при этом входы всех аналоговых ключей соединены с первым входом элемента совпадени , выход первого аналогового ключа соединен с входом формировател  порога, а 1yпpaвл iби ий вход присоединен к выходу элемента сов- падени , выхода второго и третьего аналоговых ключей каждый соответственно через  чейку пам ти соединен с входом шлчитакааего блока, выход которого через усреднитель соединен с управл вшим генератором, wixoaa которого соединены с управл к фши входами второго и третьего анзшогоtejx ключей и с входом формировател  короткого импульса. Источники информации, рин таге во внимание при эскпертизе 1.Гуревич В.Э. ,Лопушн н Ю.Г.абинович Г.В.Импульснокодова  модул гци  в многоканальной телефонной св зи. ,М., Св зь, 1973, с. 203, рис. 7.9..2 . Там же, с. 189, рис. 7,6 а.

   t8

   iru

   II I

   //

   /Jn

   фиг. 2