Цифров регенератор на сигнал
Употреба: в цифрови предавателни системи, работещи върху метални кабели. Същността на изобретението: регенераторът на цифров сигнал съдържа блок 1 за входни линии и защита, регулируем коригиращ усилвател 2, блок за автоматично регулиране на усилването 3, блок за изваждане 4, първите 5 и вторите 6 пълновълнови токоизправители, блок за решаване 7, блок за избор на тактова честота 8, тригер 9 и изходен усилвател 14. Целта на изобретението е да повиши шумоустойчивостта на регенератора, което води до увеличаване на дължината на регенерационния участък. Това се постига чрез въвеждане на блок 10 фазиране, първи и втори елементи 11 и 12 съвпадение и формировач 13 квази-троичен сигнал OFT-2. 4 ил.
Изобретението се отнася до оборудване за предаване на цифрова информация и може да се използва в цифрови системи за предаване, работещи по метални кабели.
Известни регенератори на цифров сигнал, предназначени да възстановят амплитудата, формата и времето на цифровия сигнал. По-специално, в многоканалните цифрови предавателни системи IKM-15, IKM-30 и неговите модификации IKM-120, IKM-480, IKM-1920 се използват регенератори с директно действие със самонастройка и пълно разпределение на времеви интервали.
Сравнителният анализ на изброените аналози позволи да се идентифицира от тях като прототип на предложеното изобретение най-лесно технически реализирания, икономичен и високонадежден линеен регенератор на вторичния DSP IKM-15.
Недостатъкът на това регенериращо устройство е ограничението на дължината на регенерационния участък, което е ограничено от отношението сигнал/шум. В линии на балансиран кабел основният източник на смущения са преходните ефекти в близкия край за еднокабелна линия и в далечния край за двукабелна линия. Необходима вярностпредаването се осигурява, когато нивото на сигнала на входа на регенератора надвишава нивото на шума с 10-12 dB. Така например, за DSP IKM-15, работещ със скорост 1024 kbps, използвайки еднокабелна верига на кабели от типа KSPP, количеството кръстосани смущения в близкия край при честота на половин часовник от 512 kHz е 58 dB, съответно затихването на секцията за регенерация не трябва да надвишава 46 dB, което съответства на дължината на секцията за регенерация от 7,5 km за KSPP 1 x4x1.2 кабел или 6.0 км за KSPP кабел 1x4x0.9.
Целта на изобретението е да се повиши шумоустойчивостта на регенератора, което води до увеличаване на дължината на регенерационния участък.
За да се намали нивото на кръстосани смущения, като същевременно се запази удвояването на амплитудата на входа на устройството за вземане на решения, изобретението предлага да се използва методът на относителна фазова телеграфия с работен цикъл от две (OFT-2).
При относителна фазова телеграфия с работен цикъл от два се използват биполярни импулсни сигнали с продължителност на интервал от половин цикъл. Предаването на информационни символи "1" се осъществява чрез промяна на полярността на импулсите спрямо полярността на предходния импулс. Предаването на информационни символи "0" се извършва чрез импулси със същата полярност като полярността на предишния импулс. Когато се приемат сигнали OFT-2, амплитудата на сигнала на входа на устройството за вземане на решение за регенератор се удвоява и енергийното усилване става 6 dB в сравнение с OMS. За да се неутрализира увеличаването на кръстосаните смущения, коефициентът на запълване на сигнала се задава равен на две в сравнение с OMS, при който сигналите имат коефициент на запълване от едно. В резултат на това енергийното усилване донякъде намалява с приблизително същия преходен ефект.
Фигура 1 показва диаграма на предложеното устройство; фигура 2 функционаленблокова схема на изваждане; фигура 3 диаграми на напрежението, обясняващи принципа на действие на изваждащото устройство; фигура 4 диаграми на напрежение, обясняващи процеса на генериране на OFT-2 сигнал.
Предложеното устройство съдържа линеен вход и защитен блок 1, регулируем коригиращ усилвател 2, блок за автоматично регулиране на усилването (AGC) 3, блок за изваждане 4, първия 5 и втория 6 пълновълнови токоизправители, блок за решаване 7, блок за избор на тактова честота 8, тригер 9, блок за фазиране 10, първи и втори съвпадащи елементи 11 и 12, OFT-2 квази- генератор на троичен сигнал 13 и изходен усилвател 14.
Устройството работи по следния начин. Груповият линеен сигнал с кода OFT-2 се подава към линейния вход и защитен блок 1, който изпълнява функциите за съгласуване на входа на регенератора с кабелната линия, галванична изолация на веригата на регенератора и кабела, защитавайки регенератора от опасни напрежения, индуцирани в кабела.
Освен това сигналът се подава към регулируемия коригиращ усилвател 2, който заедно с AGC блока 3 изпълнява функциите за усилване на линейния сигнал до нормализирана стойност, частично компенсиране на честотните изкривявания, въведени от кабела, и също така компенсиране на промените в затихването на секцията за регенерация, дължащи се на разпространение в дължината на сградата, стареене или сезонни промени в параметрите на кабела. След това сигналът от първия изход на усилвателя 2 влиза в блока за изваждане 4, в който OFT-2 сигналът се забавя с един цикъл, той се инвертира и добавя към изходния сигнал.
На фиг. 3 показва: оригиналния двоичен сигнал в OMS кода (a), импулсната последователност в OFT-2 кода (b), импулсната последователност, обърната и забавена с един цикъл (c), резултантния сигнал на изхода на блока за изваждане 4 (d). Очевидно полученият сигнал съдържаположителни и отрицателни импулси с двойна амплитуда, разположени само в тези тактови интервали, които съответстват на моментите на промяна на нивото на полярност на оригиналния двоичен сигнал в OMS кода. По този начин информационното съдържание на линейния сигнал се запазва, а формата на сигнала на изхода на блока за изваждане 4 позволява използването на прости технически средства за формиране и препредаване на сигнала OFT-2 към линията.
Теоретични и експериментални изследвания на сигнали OFT-2 показаха, че нивото на преходни влияния в двойки на симетричен кабел за OFT-2 не надвишава стойностите, нормализирани за PRF и MCHPI сигнали. В същото време удвояването на амплитудата на импулсите позволява да се получи печалба в съотношението сигнал / шум на входа на решаващия блок 7 на регенератора, което е равно на 6 dB в сравнение с кодовете CPI и MCHPI.
Изходният сигнал на блок 4 с нормализирано ниво се подава към първия токоизправител на пълна вълна 5, който образува последователност от положителни импулси, която след това влиза в входа на решаващия блок 7. Последният е прагова верига, която интегрира сигнала, идваща към входа му като "1", ако надвишава този праг на отговор.
Праговото устройство работи само в момента на пристигането на часовниковия му вход на стробиращи импулси от изхода на блок 8 за избор на тактова честота. Продължителността на тактовите импулси не надвишава 25% от тактовия интервал, което прави възможно намаляването на ефекта от мултипликативната интерференция. Последователността от тактови импулси се формира от блок 8 от изходния сигнал на усилвател 2, взет от неговия втори изход през втория пълновълнов токоизправител 6, който извършва нелинейно преобразуване на изходния сигнал на усилвател 2, който преди товапреобразуването нямаше компонент на часовника. Блок 8 за избиране на тактова честота се състои от последователно свързани филтър-селектор на тактова честота, усилвател, тактово устройство, верига за фазово изместване.
При използване на сигнала OFT-2 на входа на блок 8 селекциите на тактовата честота ще бъдат импулсна последователност, която няма паузи, което осигурява постоянно и достатъчно високо ниво на тактовия сигнал. Това обстоятелство опростява конструкцията на схемата на блок 8, намалява изискванията за коефициента на качество на филтърно-селекторната верига на тактовата честота и прави нейната работа по-стабилна.
Сигналът от изхода на блока за решение 7 се подава към входа за отчитане на тригера 9, който генерира двоичен линеен сигнал. След това сигналът от директния изход на тригера 9 отива към първия вход на първия елемент 11 на съвпадението, а от обратния изход към първия вход на втория елемент 12 на съвпадението, вторите входове на елементите 11 и 12 на съвпадението получават тактови импулси с продължителност, равна на половината от тактовия интервал, от изхода на фазиращия блок 10, чийто вход на свой ред получава импулси от изхода на блок 8. Елементите 11 и 12 на съвпадението образуват последователност от импулси, съответстващи на "1" и "0" на оригиналния двоичен сигнал, които след това се подават към първия и втория вход на формовчика 13.
От изхода на оформителя 13 сигналът OFT-2 през изходния усилвател 14, който изпълнява функциите за съгласуване на изхода на регенератора с кабелната линия, осигурява нормализираната амплитуда и форма на сигнала и защитава изхода на регенератора от опасни напрежения, индуцирани в кабела, влиза в линията.
ЦИФРОВ РЕГЕНЕРАТОР НА СИГНАЛ, съдържащ линеен вход и защитно устройство, регулируем коригиращ усилвател, устройство за автоматично регулиранеусилване, което е свързано между входа за регулиране и първия изход на регулируемия коригиращ усилвател, блока за изваждане, първия и втория пълновълнов токоизправител, решаващия блок, модула за извличане на тактова честота, тригера и изходния усилвател, втория изход на регулируемия коригиращ усилвател през втория пълновълнов токоизправител и модула за извличане на часовник, свързан последователно към входа на часовника на решаващия модул, чийто сигнален вход и изход са свързани съответно към изхода на първия пълновълнов токоизправител и вход за задействане на броене, характеризиращ се с това, че съдържа фазиращ блок, първия и втория съвпадащ елемент и генератор на квази-троичен относителен фазов изместващ манипулиращ сигнал с работен цикъл от две, докато изходът на входната линия и защитният блок е свързан към входа на регулируем коригиращ усилвател, третият изход на който е свързан чрез блок за изваждане към входа на първия пълновълнов токоизправител, директните и обратните изходи на тригера са свързани съответно към първите входове на първия и втория съвпадащ елемент, чиито втори входове са комбинирани и са свързани към изхода на фазиращия блок, чийто вход е свързан към изхода на блока за избор на тактова честота, а изходите на първия и втория съвпадащ елемент, съответно, към първия и втория вход (на квазитроен относителен генератор на сигнали с фазово изместване с работен цикъл от два, чийто изход е свързан към кабелна линия чрез изходен усилвател.