Видеорегенератор цифровых сигналов с автоматической регулировкой усиления

.а1Рй ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградский электротехнический институт связи им, проф.М.А.Бонч-Бруевича(56) 1 Авторское свидетельство СССРМ 856032, кл. Н 01 1 25/06, 1979(54)(57) ВИДЕОРЕГЕНЕРАТОР ЦИФРОВЫХСИГНАЛОВ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКОЙ УСИЛЕНИЯ по авт. св. В 856032,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности регенерации сигналов, введены сумматор по мо.дулю два, два П-триггера, два интегратора, второй блок вычитания, фазовращатель и два блока задержки, причем выход формирователя через последовательно соединенные фазовращательи сумматор по модулю два подключенк входам первого и второго Р-триггеров, выходы которых через соответствующие интеграторы подключены квходам второго вычитающего. блока,выход которого подключен к управляющему входу формирователя, вход и выход фазовращателя соответственно,через первый и второй блоки задержкисоединены с другими входами Р-триггеров, выход решающего блока и выход порогового блока второго детектора подключены соответственно квторому и третьему входу сумматорапо модулю два.Н обре (ение относ:. тся к техникесвяз; и может использоваться для регенерации цифровых сигналов по волноводу, световоду, коаксиальному кабелю радиорелейным линиям и т.д.с помощью различных кодов.По основному авт. св, Е 856032известен Видеорегенератор цифровыхсиГналов с автОматической реГУХирОВ-кой усиления АРУ),. содержащий последовательно соединенные блок Вычитания, регулируемый усилитель и решающий блок, два детектора, выходыкоторых лодк 5 очень к соответствуощим Входам блока вы 1,тане 51, Формирователь, вход которого соединен с выходом регулируемого усилителя, а выход с тактовыме 1 Входаме решающегоблока и,цвух детекторов, сигнальныеВХоды КОТОРЫХрешающего блока., а их упсавт 5 ощеевходы - с Выходом регулируемого усилителя,. причем каждый детектор Выполнен В Виде псследовательно соединенных порогоВОГО блока сумматора ИОмодуло два и ин те ра торапре Этомвыход интегратора, Входы сумматораи порОГОВОГО блОка ЯВЛЯОтс 51 Выходом и Входами детектора 1Недостатком изв ест:Ого Видеорегенератора является точность регенерации сигеалов из - за вля 515 измееи 1 момсвОВ стрОбиров а 51 В реша 10нем и пороговых блоках обусловленных дреЙйо. азы; Л(ельсо Иа(Рормирова. ел 5 по Отн Ое 1 ию к фаз еимпульсов ;а Выходе ре.в .Улир. емогоусилителя температурный и вЗееннойдрей) При изменение момснтов стробировання измен 5 Стс 5 емпоетуда регулирующего напряжения системы АРУ,что приводит к есоответствио пороГа. в решающем блоке амплитуде регенерируемых импульсов 1 Ухудшееиопомехоуст о 5 чив ости регенера тора.Цель 1 зоб 1 оете 1:и;-. - Новы.:.ееИе точности реве;ераци 1 сГалов,Постав;,( - ".ена 5 ель постиг," стс 5 темЧто В ВИ 7. - ,ЕОРЕГЕ: Разор 1 оООВЫХ СИГе алОВ ( а 3 томати нес кой ре ГуИров;( Ойусиления ,1 РУ) Взедены сум.:атор помот 1 улю цвв ;тва П - трГзера, два ин-теЗратОра Второй блок Выч:,тд.11 ия, Фа -3 Овраща те.ь и два бло(а задержки .причем Вь:ход Формователя:ерез последовательно соединенные Фазовращатель. И сумматор по еОду 51 о два по 5:клоченк входам первого и 1 торого П-триггеров выходы которьх через ссответст 1вующие интеграторы подклю.ень к Входам Второго Вычетаюего блока, Выход которого подключен к управляющему Входу Форороввтеля,. вхоц и ВыХОц фазовращателя соответственопервый и ВГорой блоки задерксоединены с дру ими Входами П-триг 1 "ерсВ Вч(Оп рееао 5 ето бТока и .Вы -ход порогового блока Второго,.тетектора подключены соответственно к второму и третьему входу сумматора помодулю два,На чертеже изображена структурнаясхема предложенного устройства.5 Устройство содержит регулируемыйусилитель 1, блоки 2 и 3 вычитания,формирователь 4, решающий блок 5,детекторы б и 7, состоящие из пороГовых блоков 8 и 9, сумматоров 101 р и 11 по модулю два и,интеграторов12 и 13, сумматор 14 по модулю два,Фазовращатель 15, П-триггера 16 и17, блоки 18 и 19 задержки, интеграторы 20 и 21, сумматоры 10, 11 и 14по модулю два состоят из В-триггеровз22 - 24 и полусумматоров 25 - 27, арешающий блок 5 состоит из пороговогоблока 28 Р-триггера 29Регенератор работает следующим образом.Бинарные сигналы, подлежащие регенерации, поступают на вход устройства, а затем после усиления в регулируемом усилителе 1 - на вход ре 25. шающего блока 5, в котором происходит восстановление передаваемогосигнала по форме и временному положению. Тактовая частота выделяетсяиз сигнала с помощью формирователя4, на Выходе которого вырабатываютЭОся прямоугольные импульсы меандр)тактовой частоты, Если в момент полохительного фронта напряжения тактовой частоты напряжение на входе решающего блока 5 превышает порог,то на35 выходе П-триггера 29 формируетсяимгУльс с задержкой на один такт.Этот импульс имеет длительность,равную одному такту, и соответствует символу 1, Если такого превы 40 щения порога нет, то на выходеП-триггера 29 появляется пробел, соответствующий символу ОЙ, ДейстВие помех приводит к трансформациипередаваемых символов в противоположные по своему значению, т.е. возникают сбои В передаваемом сообщении.При отклонении амплитуды сигнала отоптимального значения, соответствующего определенному порогу в решающем блоке 5, вероятности ошибок уве 50личиваются, Восстановление амплитудысигнала до ее оптимального значенияпроизводится системой автоматическойрегулировки усиления, содержащей детекторы б и 7, а также первый блок55 Вычитания 2.Работа системы АРУ основана .наизмерении вероятностей попаданиясмеси сигнала и шума в область напряжений больше и меньше порога решаю 60 щего блока 5, причем максимальнаяи минимальная амплитуды напряженийсмеси сигнала и шума ограничены порогами пороговых блоков 8 и 9. Оценка указанных вероятностей производит 65 ся сумматорами и интеграторами.12 и 13 в момент стробирования детекторов б и 7 тактовыми импульсами. Параметры детекторов б и 7 подбираются таким образом, что в установившемся режиме указанные выше вероятности равны. При отклонении значе ний напряжений сигнала в моменты стробировання детекторов б и 7 по их тактовым входам от оптимальной величины порога нарушается равенство укаэанных вероятностей, что при водит к появлению регулирующего напряжения на выходе блока 2 вычитания. В результате действия этого напряжения система АРУ восстанавливает значение напряжения сигнала на 15 входе решающего блока 5 в момент действия стробирующих импульсов на тактовых входах детекторов б и 7, т,е. делает его равным оптимальномупорогу. 20Использование Р-триггеров в детекторах б и. 7, а также в решающем блоке 5 позволяет оказаться от формирования узких стробирующих импульсов в формирователе 8. Это обусловлено тем, что Р-триггер (например типа М 5) тактируется фронтом прямоугольного напряжения, поступающего на его вход синхронизации, При этом запись инфор- . мации в Р-триггер 24 с выхода порогового блока 9 производится со сдвигом ,на +180 (т е, на + /2), где Т - так - товый интервал) по отношению к моменту опроса решающего блока 5 не инвертированным напряжением тактовой частоты. В эти моменты времени величина напряжения сигнального импульса составляет приблизительно половину от максимального значения и находитсяв области максимальной крутизны изменения фронта импульсного сигналапередаваемой информации. Действие помех приводит к тому, что происходит превышение или непревышение порога порогового блока 9 суммарным напряжением сигнала и помех в указанные 45 моменты времени 1 Т /2. Если сигнал сдвинут по фазе по отношению к тактовому напряхению, то .вероятность превышения (и соответственно непревышения) порога блока 9 в моменты стробирования - Т /2 по отношению к моментам стробирования решающего блока 5 не равна вероятности превы.шения порога (и соответственно его непревышения) в моменты + /2Это обстоятельство и определяет принцип работы предлагаемого устройства. 50 Сумматор 14 оценив а ет н еравн оэначность решений, принятых решающим блоком 5 и пороговым блоком 9 соответственно в различные моменты времени, сдвинутые на половину периода тактовой частоты, причем в первой половине напряжения сумматора 14 содержится информация о неравнознач ности по отношению к решению в пордговом блоке 9 в момент времени, предшествующий решению в решающем. блоке 5,а во второй половине - о неравнозначности по отношению к решению в пороговом блоке 9 в момент времени, запаздывающий по отношению к решениюв решающем блоке 5,При сдвиге по Фазе сигнала по отношению к вырабатываемому тактовомунапряжению вероятности двух указанных выше сигналов неравнозначностине равны, что может быть использовано для корректировки фазы напряжения тактовой частоты.Р-триггеры 16 и 17 фиксируют .указанные неравнозначности, а затеминтеграторы 20 и 21 усредняют соответствующпе напряжения неравнозначности, Регулирующее напряжение в соответствии с указанным принципом работы появляется на выходе второготблока 3 вычитания при неравенствевероятностей неравнозначных решений,Благодаря обратной связи с выходавторого блока 3 вычитания на управляющий в од формирователя 4 происходит корректировка фазы напряжениятактовой частоты, и момент стробирования порогового блока 28 приближается к оптимальному значению соответствующему максимуму входного сигнала.При этом система АРУ обеспечивает соответствие амплитуды сигнала опти. -мальному значению порога.При отклонениях формы сигнала отсимметричной требуется корректировка величины фазового сдвига в фазовращателе 15 относительно значений+/2, что может быть достигнуто либопутем включения последовательно синвертором в Фазовращателе 15 линиизадержки небольшой величины (например, одного-двух корпусов интегральных схем) либо вычитанием напряженийинтеграторов 20 и 21 с неравными весами,Блоки задержки 18 и 19 предназначены для компенсации задержки импульсов в цепях сумматора 14, В качествеэтих блоков задержки могут быть также использованы интегральные схемы(например, один-два корпуса повторителя напряжений),Анализ показывает, что на формудискриминационной характериСтикиФазового детектора, незначительновлияет коэфФициент корреляции шумов,а также различие порогов пороговыхблоков 9 и 28. Это обусловлено тем,что на характеристику фазового детектора в большей степени влияютмежсимвольные помехи, а не шумывходного усилителя видеорегенератора, Максимальное значение дискриминационной характеристики соответствует вероятности появлений импульсов равной 1/2 (при равновероятных3067611 Составитель Е.СуринаВоловик Техред В,далекорей Корректор Ю.Макарен Редакт 058ВНИИПИ Госпо делам113035, Мо ираж 640 Под дарственного комитета СС изобретений и открытий ква Ж.-35, Раушская наб. каз 1 но 4/5 лиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная символах 1 и 0), Это свидетельствует о достаточно большой крутизне дискриминационной характеристики и воэможности получения хорошей стабильности и точности фаэовой авто- подстройки. 5Преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что эа счет фазовой автоподстройки, влияющей на стробирования решающего блока 5, так и сочность поддержания оптимального э на- О чения стробирования решающего блока 5, так и точность поддержания оптимального значения амплитуды сиг нала на входе решающего блока 5, что приводит к повышению точ ности регенерации. Данные факторы (порог и точность стробирования) в наибольшей степени влияют на точность регенерации сигналовКроме того, при примененном принцине статистической фазовой автоподстройки происходит увеличение стабильности по сравнению с обычными аналоговыми диодными фазовыми детекторами, а также фазовыми детекторами на двухэтажных дифференциальных эмиттерносвязанных каскадах усиления. Это преимущество обусловлено тем, что примененный фазовый детектор является цифровым по структуре и принципам работы.