Устройство для квантования в установках с импульсно-кодовой модуляцией

ОП ИСАНИЕИЗОБВЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУТ 33099 Союз СоветскииСоциалистическихРеспублик(51) М. Кл. с присоединением заявки-Н 03 К 7/10 Гасударственный комитет СССР до делзм изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КВАНТОВАНИЯ В УСТАНОВКАХ С ИМПУЛЬСНО-КОДОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙИзобретение относится к области радиотехники и может быть применено в устройствахсвязи с импульсно-кодовой модуляцией.Известно устройство, использующее эффект неравномерного квантования, который достигается каскадным включением двух че 5 тырехполюсников, один из которых представляет собой нелинейный усилитель, называемый компрессором сжимателем, имеющим логарифмическую характеристику, а другой - линейный кантователь. При про- о хождении сигнала чеоез такой усилитель динамический диапазон сигнала сжимается, так как слабые сигналы усиливаются в большей степени, чем сильные 1).Недостатком этого устройства является то, что в нем несоответствие характеристик компрессора на передающей стороне и экспандера на приемной приводит к нелинейным искажениям и к ухудшению отношения сигнал/шум, что ведет к увеличению объема оборудования и ужесточения требований 2 о к функциональным узлам аналогового тракта аппаратуры.Известно также устройство для уменьшения шума квантования в установках с 2импульсно-кодовой модуляцией, содержащее ячейку памяти разряда, первую группу двухвходовых схем И, счетчик, четырехвходовую схему И, тактовый генератор, фазоимпульсный модулятор 2.Недостатком этого устройства является то, что с уменьшением амплитуды сигнала на входе устройства отношение сигнал/шум уменьшается и слабые сигналы в общей степени подвержены действию шумов-помех.Цель изобретения - увеличение отношения сигнал/шум при малом уровне сигнала.Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для квантования в установках с импульсно-кодовой модуляцией, содержащее ячейку памяти разряда, первую группу двухвходовых элементов И, счетчик, элемент И, тактовый генератор, фазоимпульсный модулятор, введены генератор ступенчатого напряжения, ключ, матрица, счетчик-регистр, вторая группа двухвходовых элементов И, линия задержки, причем прямые выходы счетчика-регистра соединены со входами матрицы и через первую группу двухвходовых элементов И - с соответствующими входами ячейки памяти разряда.45 И а инверсные выходы счетчика регистра соединены со входами элеменга И и через вторую группу двухвходовых элементов И - с соответствующими установочными входами триггеров счетчика, выход элемента И связан с установочным входом генератора ступенчатого напряжения, выход последнего разряда счетчика соединен с управляющим входом ключа и через линию задержки - со входом счетчика-регистра и с управляющими входами второй группы двухвходовых элементов И, выход матрицы соединен через ключ с информационным входом генератора ступенчатого напряжения, выход генератора ступенчатого напряжения соединен с первым входом фазо-импульсного модулятора, второй вход которого является входом всего устройства, а выход соединен с управляющими входами первой группы элемента И, выход генератора тактовой частоты соединен со счетным входом счетчика, выход ячейки памяти разряда является выходом всего устройства.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для уменьшения шума квантования в установках с импульсно-кодовой модуляцией; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит фазо-импульсный модулятор 1, генератор 2 ступенчатого напряжения, ключ 3, матрицу 4, первую группу двухвходовых элементов И 5, ячейку памяти разряда 6, счетчик-регистр 7, элемент И 8, вторую группу двухвходовых элементов И 9, линию 10 задержки, генератор 11 тактовой частоты и счетчика 12, причем прямые входы счетчика-регистра 7 соединены с входами матрицы 4, и через группу двухвходовых элементов И 5 - с соответствующими входами ячейки памяти разряда 6, а инверсные выходы счетчика-регистра 7 соединены со входами элемента И 8 и через вторую группу двухвходовых элементов И 9 - с соответствующими установочными входами триггеров счетчика 12, выход элемента И 8 связан с установочным входом генератора 2 стуленчатого напряжения, выход последнего разряда счетчика 12 соединен с управляющим входом ключа 3 и через линию задержки 10 соединен со входом счетчика-регистра 7 и с управляющими входами второй группы двухвходовых элементов И 9, выход матрицы 4 соединен через ключ 3 с информационным входом генератора 2 ступенчатого напряжения; выход генератора 2 ступенчатого напряжения соединен с первым входом фазо-импульсного модулятора 1, второй вход которого является входом всего устройства, а выход соединен с управляющими входами группы элементов И 5, выход генератора тактовой частоты 11 соединен со счетным входом счетчика 12, выход ячейки памяти 6 является выходом всего устройства,5 1 Е 1 2 В и зе 3 4 О Устройство работает следующим образом.Счетчик-регистр 7, вторая группа двухвходовых элементов И 9, линия 10 задержки, генератор 11 тактовых импульсов и счетчик 12 формируют временную импульсную последовательность по закону арифметической прогресс ии,Если предварительно установить счетчик- регистр 7 в О, а счетчик 12 установить в состояние 2 - 1 и подать на вход счетчика 12 импульсы (фиг, 2 а), то первый входной импульс от генератора 11 тактовой частоты переполнит счетчик 12 и импульс переполнения занесется в счетчик-регистр 7 и перепишет код СС = (2" - 1) - 1 в счетчик 12. Следующий импульс ЬС =-1 на выходе счетчика 12 появляется через Ь У = 2" - С - 2 входных импульсов от генератора тактовой частоты. Таким образом, на каждое приращение Л С = 1 должно поступить Ь Уг = =2" - ЬСе - 1 = Сг импульсов. Поэтому на выходе счетчика 12 (фиг. 26) дискретизирующче импульсы появляются в последовательности, определяемой членами арифметической прогрессии:1 + 2 + 3++ С = С/2(С + 1).Общее количество импульсов на входе счетчика 2 равно:Х= Е Се.Заполнение разрядов счетчика-регистра 7 импульсами дискретизации будет продолжаться в течение времени1 = Л (+ 26 (+ ЗЬ 1+ СЬ 1 = С/2 (С+ 1) 6 1. С прямых выходов триггеров счетчика-регистраинформация, записанная в разрядах, поступает на вход матрицы 4, с выхода которой сигнал, пропорциональный количестку импульсов, поступивших на вход счетчика-регистра 7 через ключ 3, проходит на вход генератора ступенчатого напряжения 2. Ключ 3 управляется импульсом с выхода счетчика 12. В качестве генератора 2 ступенчатого напряжения может быть использовано любое другое устройство, например, фиксатор уровня напряжения.Так как емкость счетчика-регистра 7 рав- на С = 2 - 1,то числовое текущее значение напряжения на выходе матрицы 4 выразится:1-)тек =Е,Чк У.кгде и - количество разрядов счетчика;Ук - вес К-го разряда;Х- логическое значение триггера раз - ряда.Таким образом, при линейном нарастании количества импульсов на входе счетчика-ре,истра 7 на выходе генератора 2 ступенчатого напряжения (фиг. 2 в) напряжение изменяется по закону арифметическои прогрессии:13 юкс =Ы 1+2 ЛБ+ЗЫЗСАН=нивающее, на вход фазо-импульсного модулятора 1, где входной сигнал сравнивается со ступенчатым напряжением (фиг. 2 г).В момент обнуления счетчика-регистра 7 на второй вход управления генератора 2 ступенчатого напряжения с выхода элемента И 8 подается импульс установки генератора 2 ступенчатого напряжения.При равенстве амплитуды напряжения входного сигнала и напряжения с выхода генератора 2 ступенчатого напряжения на выходе фазо-импульсного модулятора 1 появ- к ляется импульс разрешения на перенос информации с разрядов счетчика регистра 7 через первую группу двухвходовых элементов И 5 в ячейку памяти разряда 6 (фиг, 2 д)Предлагаемое устройство обеспечивает15 следующие преимущества: возможность улучшения качества передачи слабых сигналов, так как малые сигналы в большей мере, чем большие подвержены мешающему воздействию шумов квантования; расширение динамического диапазона при неиз о менном отношении сигнал/шум для малых уровней сигнала в К = 2"С(2" - 1) - 1 раз; увеличение отношения сигнал/шум для минимального значения сигнала по отношению к максимальному его значению в 2" - 1 раз при неизменном количестве уровней квантования.Высокая достоверность восстановления информации на приемной стороне декодером, связанная с легко восстанавливаемым линейно-нарастающим законом изменения рв эталонного сигнала, задающим закон кодирования и декодирования,Формула изобретенияззУстройство для квантования в установках с импульсно-кодовой модуляцией, содержащее ячейку памяти разряда, первую группу двухвходовых элементов И, счетчик, элемент И, тактовый генератор, фазо-импульсный модулятор, отличающееся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/шум при малом уровне сигнала, в него введены генератор ступенчатого напряжения, ключ, матрица, счетчик-регистр, Вторая группа двухвходовых элементов И, линия задержки, причем, прямые выходы счетчика-регистра соединены с входами матрицы и через первую группу двухвходовых элементов И - с соответствующими входами ячейки памяти разряда, а четыре инверсные выхода счетчика-регистра соединены со входами элемента И и через вторую группу двухвходовых элементов И с соответствующими установочными входами триггеров счетчика, выход элемента соединен с установочным входом генератора ступенчатого напряжения, выход последнего разряда счетчика соединен с управляющим входом ключа и через линию задержки соединен со входом счетчика - регистра и с управляющими входами второй группы двухвходовых элементов И, выход матрицы соединен через ключ с информационным входом генератора ступенчатого напряжения, выход генератора ступенчатого напряжения соединен с первым входом фазо-импульсного модулятора, второй вход которого соединен с входной клеммой, а выход соединен с управляющими входами первой группы элементов И, выход генератора тактовой частоты соединен со счетным входом счетчика, выход ячейки памяти разряда подключен к выходной клемме.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Гуревич В. Э Лопушнян Ю, Г., Рабинович Г. В. Принципы импульсно-кодовой модуляции в системах телефонной связи. М., 1968, с. 24.2. Кэтермоул К. В. Принципы импульсно- кодовой модуляции. М., 1974, с. 305 (прототип).Редактор П.Макаревич Заказ 1564/14 ЦНИИПИ Гос по делам 113035, Москва,Филиал ППП ПатСоставиТех редТираж 9 дарственизобретеЖ - 35,нтэ г. У тель Н. КоноваловК. Шуфрнч Корректор М. Гожо95 Подписноеного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/5жгород, ул. Проектная, 4