Демодулятор двухразрядной импульсно-кодовой модуляции (икм) с инерционным компандированием

(51)5 Н 03 К ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 21 ии - достигается путе оотношения сигнал/шум модулячения твел ыстин 88,8) К.В. Принц й модуляции ят ово ы и М. нтеор нципы дельта-модулзь, 1979, с.367, - М.; Св упр них м ть игн уля ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГИНТ СССР(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть исползовано в системах обработки информа ции и цифровых системах связи. Цельизобретения - повышение точности деор двухразряднои импульсно-комодуляции с инерционным компан - анием содержит мультиплексор фроаналоговый преобразователь 2, ратор 3, умножитель 4, суммаусилитель 6, формирователь 7 вляющих сигналов и фильтр 8 нижастот. Введение в демодулятор рователя 7 позволяет перестраиполосу пропускания фильтра 8 и амым оптимизировать соотношение ал/шум, повышая точность демоии входного сигнала. 3 ил.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовава в системах обработки информациии цифровых системах связи,5Цель изобретения - повышение точности демодуляции путем увеличениясоотношения сигнал/шум.На Фиг.1 приведена функциональная схема демодулятора двухразряднойимпульсно-кодовой модуляции (ИКМ)с инерционным компандированием; нафиг.2 - демультиплексор,"на Фиг.3формирователь управляющих сигналов и фильтр нижних частот. 15Демодулятор двухразрядной ИКМ синерционным компандированием содержит демультиплексор 1, цифроаналоговый преобразователь 2, интегратор3, умножитель 4, сумматор 5, усилив 20тель 6, Формирователь 7 управляющихсигналов, Фильтр 8 нижних частот,при этом входная шина устройствасоединена с входом демультиплексора 1, выходы знакового и весового 25разрядов которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя 2, выход которого через соединенные последовательно умножитель 4 и усилитель б подключен к входу фильтра 8 нижних частот, выход которого соединен с выходной шиной устройства, а управляющийвход - с выходом формирователя 7 управляюПах сигналов, вход которогосоединен с выходом весового разряда демультиплексора 1 и входом интегратора 3, выход которого соединенс первым входом сумматора 5, второйвход которого соединен с шиной опорного напряжения, выход - с дополнительным входом умножителя, а дополнительный вход формирователя 7 управляющих сигналов соединен с тактовымвыходом демультиплексора 1, а 5 Демультиплексор 1 может быть выполнен из блока 9 синхронизации, коммутатора 10, КС-цепей 11 и 12, комюараторов 13 и 14, источника 15 опорного напряжения и коммутатора 16, при этом вход демультиплексора 1 соединен с входами блока 9 синхронизации и компаратора 10, тактовый вход которого соединен с выходом блока 9 синхронизации и тактовым выходом демультиплексора 1, а выходы - с входами коммутатора 16 и входами КС-цепей 11 и 12, выходы которых соединены с первыми входами компараторов 13 и 14, вторые входы которых соединены с выходом источника 15 опорного напряжения, а выходы - с управляющими входами коммутатора 16, выходы которого соединены с выходами демультиплексора 1.Формирователь 7 управляющих сигналов может быть выполнен из одновибратора 17, инвертора 18, дифференцирующих цепей 19 и 20, элемента ИЛИ 21 и счетчика 22 импульсов, при этом вход формирователя 7 управляющих сигналов соединен с входом одновибратора 17, выход которого соединен с входом дифференцирующей цепи 19 и через инвертор 18 - с входом дифференцирующей цепи 20, выходы обеих дифференцирующих цепей 19 и 20 соединены с входами элемента ИЛИ 21, выход которого соединен с входом установки в нуль счетчика 22 импуль- ф сов, выходы которого соединены с выходами Формирователя 7 управляющих сигналов, а тактовый вход - с его дополнительным входом.Фильтр 8 нижних частот может содержать коммутаторы 23 и наборы 24 резисторов, при этом входы коммутаторов 23 соединены с управляющим входом Фильтра нижних частот. Наборы 24 резисторов подключены к выходам коммутаторов 23 и входят в состав перестраиваемых с помощью резисторов КС-звеньев фильтра 8 нижних частот.Демодулятор двухразрядной ИКМ синерционным компандированием работаетследующим образом,Блок 9 синхронизации демультиплексора 1 выделяет первую гармонику частоты входного цифрового потока и, управляя коммутатором 10, разделяет цифровой поток на две цифровые последовательности четныхи нечетных Ъ символов. Эти последоваЯ.тельности усредняются КС-цепочками 11 и 12, а результаты усреднения сравниваются с опорным напряжением комараторами 13 и 14. При условии, что передаваемый аналоговый сигнал не содержит постоянной составляющей, среднее значение последовательности знаковых разрядов близко к нулю, а среднее значение последовательности весовых разрядов может колебаться вшироких пределах, что и позволяет компараторами 13 и 14 определить какая из последовательностей символовФили Ъ является последовательностью знаковых разрядов, а какая весовых. Выходными сигналами компаратов 13 и 14 переключается коммутатор 16, обеспечивая поступление на соответствующие выходы демультиплексора 1 знаковых и весовых последовательностей двоичных символов.Выходной сигнал демультиплексора 1 преобразуется с помошью цифроаналогового преобразователя 2 (ЦАП) в четырехуровневый сигнал, причем уровни квантования при преобразовании сигнала в ЦАЛ 2 являются постоянными, всего имеется два положительных и два отрицательных уровня, что соответствует двухразрядным кодовым комбинациям 11, 10, 01, 00, Инерционное командирование производится с помощью интегратора 3, сумматора 5 и умно- жителя 6, При появлении на выходе весового разряда демультиплексора длинных серий логических единиц, что говорит о перегрузке по уровню, сиг - нал на выходе интегратора 3 также увеличивается. После суммирования в сумматоре 5 с опорным напряжением А, определяющим нижнюю границу амплитудного диапазона модулятора, выходной сигнал интегратора 3 с помощью умножителя 4 осуществляет взвешивание выходного сигнала ЦАП 2,что в рассматриваемом случае приводит к увеличению этого сигнала и приближению его к передаваемому аналоговому сигналу.При отсутствии на выходе весового разряда демультиплексора 1 длинных серий единиц, что говорит о том, что уровень передаваемого сигнала мал, выходной сигнал интегратора 3, а следовательно, и выходной сигнал умножителя 4 уменьшаются. Таким обра-, зом, инерционное компандирование обеспечивает работу с большим числом уровней квантования, величина которых в каждом конкретном случае приблизительно пропорциональна уровню передаваемого аналогового сигнала. Амплитуда первой гармоники выходного сигнала Ч умножителя пропорциональна сигналу управления Х, снимаемому с выхода сумматора 5, лишь при Х Ч (уровень лог, единицы), поэтому для восстановления исходного уровня сиг нала на выходе умножителя 4 включа.ется усилитель 6. Выделение низко,частотной части спектра, в которой в основном сосредоточена энергия полезного сигнала, производится с помощью фильтра 8 нижних частот (ФНЧ).Основная энергия спектра речевых сигналов обычно сосредоточена в низкочастотной области. При низкочастотных полезных сигналах на выходе весового разряда демультиплексора появляются относительно длинные пачки одноименных символов (нулей или еди 5 10ниц), при этом полоса пропусканпяФНЧ 8 с целью подавления высокочастотных шумов может быть уменьшена.Отсутствие длинных серий одноименных символов обычно имеет место 15 при высоких скоростях изменения по 20 лезного сигнала, полоса пропусканияФНЧ 8 должна быть увеличена, чтобыобеспечить неискаженную передачу полезного сигнала на выходе устройства,Управление полосой пропускания 25 ФНЧ 8 осуществляется с помощью формирователя 7 управляющих сигналов.Одновибратор 17, срабатывающий попереднему фронту сигналов, подаваемых на его вход, обеспечивает фор 30 мирование импульсов длительностью не меньше периода дискретизации.При использовании одновибратора с перезапуском на его выходе выделяется огибаюшая серии логических 35 единиц в весовых разрядах,а на выходе инвертора 18 - огибающие серийлогических нулей. С помощью дифференцирующих цепочек 19, 20 и элемен 40 та ИЛИ 21 выделяются короткие им 45 50 Таким образом, работа счетчика 22 продолжается в течение каждой серии (нулей или единиц) и в начале каждой последующей серии счетчик 22 обнуляется. Чем длиннее серия и чем ниже частота полезного. сигнала, тем больше двоичное число на выходе счетчипульсы ( метки"), соответствующие.моментам изменения символа серии (переход от серии единиц к серии нулей и наоборот). Выходной сигнал элемента ИЛИ 21 подается на вход установки нуля счетчика 22, обнуляя его в начале каждой серии. На счетный вход счетчика 22 от тактового выхода демультиплексора 1 подается сигнал с частотой, равной частоте дискретизации.ка и тем самым меньшая полоса пропускания ФНЧ 8 может быть установлена, При коротких сериях, говорящих о том, что полезный сигнал имеет относитель 5 но высокочастотные компоненты, счетчик 22 не успевает просчитать достаточно большое число импульсов, подаваемых на его счетный вход, число на выходе счетчика 22 мало и полоса пропускания ФНЧ 8 устанавливается максимальной. Перестройка ФНЧ 8 с помощью двоичного кода может быть осуществлена включением наборов 24 резисторов, соответствующих различным полосам пропускания. Резисторы переключаются аналоговыми коммутаторами 23, число которых зависит от количества резисторов, которые нужно переключить для изменения полосы пропускания, это количество обычно определяется порядком используемого ФНЧ. Таким образом, введение в демодулятор двухразрядной ИКМ и инерцион ным компандированием формирователя управляющих сигналов позволяет перестраивать полосу пропускания синтезируемого фильтра нижних частот в зависимости от того, сосредоточена 30 ли основная энергия спектра полезного сигнала в низкочастотной области или нет, и тем самым оптимизировать соотношение сигнал/шум, повышая точность демодуляции входногосигнала.Формула изобретенияДемодулятор двухразрядной импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) с инерционным компандированием, содержащийдемультиплексор,вход которого соединен с входной шиной, а выходы знакового и весового разрядов - с соответствующими входами цифроаналоговогопреобразователя, выход которого через соединенные последовательно умножитель, усилитель и фильтр нижнихчастот подключен к выходной шине устройства, интегратор, вход которогосоединен с выходом весового разрядадемультиплексора, а выход - с первым входом сумматора, второй входкоторого соединен с шиной опорногонапряжения, а выход - с дополнительным входом умножителя, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности демодуляции путемувеличения отношения сигнал/шум,в него дополнительно введен формирователь управляющих сигналов, входкоторого соединен с входом интегратора, дополнительный вход - с тактовымвыходом демультиплексора, а выход -с управляющим входом фильтра нижнихчастот,( уСЗФ;3съ ) С Состави Е.Борзовавчук Коррект едакт ред А,К отыл оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, уп арина, 10 Заказ 340 Т ВНИИПИ Государственного113035,аж 656 митета по и сква, Ж,Подписное етениям и открытиям при ГКНТ ССушская наб., д, 4/5