Регенератор многоуровнего цифрового биполярного сигнала

1012453 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 52 З(59 Н 04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН(54)(57) РЕГЕНЕРАТОР МНОГОУРОВНЕВОГО ЦНфРОВОГО ВНПОЛНРНОГО СНГНАЛ,содержащий входной корректирующийусилителЬ с двумя парафазными выходами, и решающих блоков положительных уровней, информационные входыкоторых соединены с первым выходомвходного корректирующего усилителя,П решающих блоков отрицательныхуровней, информационные входы кото-.рых соединены с вторым выходом входного корректирующего усилителя,формирователь многоуровневой биполярной последовательности, 2 п входовкоторого поразрядно соединены с выходами 2 п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, и выделитель тактовой частоты, включающий в себя формирователь стробирующих импульсов тактовой частоты, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности передачи информации, введены детектор ошибок, 2 п входов которого соединены поразрядно с выходами 2 п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, а в состав выделителя тактовой частоты введены последовательно соединенные квадратичный детектор, вход которого подключен к выходу детектора ошибок, дифференцирующий элемент, усилитель постоянного тока и ,генератор, управляемый напряжением, выход которого соединен со входом формирователя стробирующих импульсов тактовой частоты, выход которог подключен к входам стробирования 2 ь решающих блоков положительных и: отрицательных уровней, где и -число уровней сигнала.Изобретение относится к техникесвязи, предназначено для регенерациисбалансированного цифрового сигналас нулевым уровнем, с и уровнямиположительной полярности и п уровнями отрицательной полярности и может 5быть использовано в комплексе аппаратуры кабельного линейного трактамногоуровневой цифровой системы передачиЦСП ) .Известен регенератор П -уровневых 19сигналов, содержащий предварительныйкорректирующий усилитель, ( -1) пороговых решающих блоков, п -1) выходных усилителей-формирователей, выделитель тактовой частоты и формирователь строб-импульсов 1,Недостатком такого устройстваявляется низкая достоверность передачи и сложность реализации.Известен также многоуровневый регенератор биполярных сигналов, содержащий входной корректирующий усилитель с двумя парофазными выходами,ь решающих блоков положительныхуровней, информационные входы которых соединены с первым выходом входного корректирующего усилителя, лрешающих блоков отрицательных уровней, информационные входы которыхсоединены с вторым выходом входногокорректирующего усилителя, Формирова- Зотель многоуровневой биполярной последовательности, 2 о входов которогопоразрядно соединены с выходами 2 ирешающих блоков положительных и отрицательных уровней, и выделительтактовой частоты, включающий в себяформирозатель стробирующих импульсов тактовой частоты 2 1.оОднако известный многоуровневойрегенератор биполярных сигналов обладает низкой точностью регенерации 40многоуровневого сигнала,Целью изобретения является повышение достоверности передачи информации.,цля достижения этой цели в регенератор многоуровневого цифрового биполярного сигнала, содержащий входной корректирующий усилитель с двумяпарафазными выходами, и решающихблоков положительных уровней, инфор Омационные входы которых соединены спервым выходом входного корректирующего усилителя, п решающих блоковотрицательных уровней, информационные входы которых соединены с вторымвыходом входного корректирующего усилителя, Формирователь многоуровневойбиполярной последовательности, 2 йвходов которого поразрядно соединеныс выходами 2 п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, фи выделитель тактовой частоты, включающий в себя Формирователь строби"рующих импульсов тактовой частоты,введены детектор ошибок, 2 и входовкоторого соединены поразрядно с выхо:дами 2 п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, а в состав выделителя тактовой частоты-последовательно соединенные квадратичный детектор, вход которого подключен к выходу детектора ошибок, дифференцирующий элемент, усилитель постоянного тока и генератор, управляемый напряж."нием, выход которого соединен со входом формирователя стробирующих импульсов тактовой частоты, выход которого подключен к входам стробирования 2 п решающих блоков положительных и отрицательных уровней, где п число уровней сигнала.На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема предложенного регенератора многоуровневого цифро вого биполярного сигнала на фиг. 2 и 3 - диаграммы напряжения, поясняющие принцип работы.Регенератор многоуровневого цифрового биполярного сигнала содержитвходной корректирующий усилитель 1, решающие блоки 2 уровней цифрового сигнала, решающие блоки 2-2 п поло. жительных уровней, решающий блок 2 первого положительного уровня, решающий блок 22 второго положительного уровня, решающий блок 2,п И -1)-го положительного уровня, решающий блок 2 . и -го наивысшего по"иложительного уровня, решающие блоки 2 -2отрицательных уровней, ре 3шающий блок 2 первого отрицатель 1ного уровня, решающий блок 2 второго, отрицательного уровня, решающий блок 2 ь -1) -го отрицательного3уровня, решающий блок 2 п-го наивысшего отрицательного уровня, формирователь 3 многоуровневой биполярной последовательности, детектор 4 ошибок, выделитель тактовой частоты ВТЧ ) 5, квадратичный детектор б, дифференцирующий элемент 7, усилитель 8 постоянного тока, генератор 9, управляемый напряжением ГУН) формирователь 10 стробирующих импульсов тактовой частоты.Устройство работает следующим образом.. Поступающая последовательность импульсов биполярного многоуровневого цифрового сигнала корректируется и усиливается входным корректирующим усилителем 1. С первого и второго выходов входного корректирующего уси лителя 1 снимаются противофазные последовательности скорректированных и усиленных импульсов принятого многоуровневого сигнала, каждая из которых подается на входы п решающих блоков, срабатывающих только от превышения порогов положительными импульсами. В результате на решающих блоках 21 -2 п с порогами, соответствующими уровйями от 1 до о цифрового сигнала, оцениваются положительные импульсы цифрового биполярного многоуровневого сигнала, подаваемого на первМе информационные.) входы реша", ющих блоков 2"2 д с первого выхода усилителя 1, а на п других таких же решающих блоках 2-2(с такими же цорогами как у решающих блоков 5 2-2 п) оцениваются условно отрицательные импульсы цифрового биполярного многоуровневого сигнала, подаваемого на первые информационные ) входы блоков 2 -2с второго, пара О Фазного выхода усилителя 1. На вторые входывходы стробирования ) решающих блоков 21 -2, 2 -2 с выхода фор" мирователя 13 стробирующих импульсов , тактовой частоты поступает последова" 5 тельность стробирующих импульсов тактовой частоты. С выходов 2 п решающих блоков 21 -,2 п, 2-2по установленным поразрядйым соединениям 2 п потоков двоичных импульсов, в которых импульсы соответствуют наличию, а 20 пробелы - отсутствию импульса соот:ветствующей амплитуды иполярности в данной момент в передаваемом многоуровневом сигнале, поступают на 2 п" входов Формирователя 3 многоуровне вой биполярной последовательности, где производится восстановление амплитуды и полярности импульсов, т.е. окончательный этап восстановления биполярного многоуровневого сигнала, ЗО и на 2 п входов детектора 4 ошибок. Детектор 4 ошибок является первым блоком в цепи автоматическогб слежения и управления за тактовой частотой цифрового сигнала, состоящей из последовательно соединенных блоков-квадратичного детектора б, дифференцирующего элемента 7, усилителя 8 постоянного тока и генератора 9. При этом цепь детектора 4, квадратичного детектора б, диффе О ренцирующего элемента 7 предназначена для формирования аналогового. сигнала,-пропорционального по величине отклонению строб-имппульсов от оптимального положения на глаз 45 диаграмме и указывающего по полярности о направлении управления тактовой частотой на выходе генератора 9. С выхода детектора 4 снимаются . пульсы .ошибки в те тактовыеполо р жения, когда в передаваемом сигнале обнаруживаются одиночные ошибки, а также в интервалы полного пропадания сигнала на выходах решающих блоков 2 -2 , 2 -2 п вследствие выхода иэ сийхронизма выделителя тактовой частоты 5 ). Последовательность импульсов ошибок, которая непосредственно не может служить сигналом управ. ления тактовой частотой на выходе ВТЧ 5, с выхода детектора ошибок 4 60 подается на вход квадратичного детектора б, в котором производится преобразование последовательности импуль. ,сов ошибок в напряжение,.пропорциональное мощности сигнала, поступаю щего на вход квадратичного детектораб. Зависимость напряжения на выходеквадратичного детектора б от откло"нения строб-импульса от оптимальногоположения, показанная на фиг, 2 апредставляет собой симметричную относительно оси ординат характеристикув форме положительного отрезка косинусоиды, экстремум которой - нулевоезначение указанного напряжения, имеетместо при отсутствии отклонения почастоте, первая ветвь характеристикиотражает пропорциональность увеличения напряжения квадратичного детектора б от положительных отклоненийфазы частоты строб-сигнала, а леваяветвь, будучи симметричной с правой,отражает точно такое же увеличениевыходного напряжения квадратичногодетектора б от отрицательных отклонений фазы частоты строб-сигнала отдействующей тактовой частоты цифрового сигнала передачи. Так как в современных линиях связи с помощью скремблирования разрушаются корреляционные связи практически в любом исходном сигнале и поэтому линейный цифро,вой сигнал можно принять чисто случай"ным сигналом с равной вероятноаТЬЮ ".появления единиц и нулей Р 1 =Ро =0,5,а также, так как корреляционныесвязи, возникающие в цифровом сигнале передачи при кодировании, нераспространяются для многоуровневыхкодов на интервал более2-ЗЬ периодов тактовой частоты, где и -основание кода, то уже при постоянных времени квадратичного детектора Т =1520) Т, где Т-период тактовой частоты,напряжение на выходе квадратного детектора б практически не зависит отстатистики исходного сигнала и является только функцией частоты ошибокв цифровом сигнале передачи О=ЯРш)Сигнал с выхода квадратичного детектора б, характеристика которого в .первом приближении аппроксимированаотрезком косинусоиды, подается навход дифференцирующего элемента 7,на выходе которого образуется напряжение, зависимость которого по абсолютной величине и полярности от от.клонения Фазы строб-импульсов от оптимального положения аппроксимируетсяотрезком синусоиды той же частотыфиг. 2 б ), правая ветвь которой ука-.зывает величины и полярность напряжений на выходе дифференцирующегоэлемента 7, соответствующие положительным отклонениям фазы строб-импульсов от оптимальных положений,а левая ветвь указывает величиныи полярность напряжений на выходедифференцирующего элемента 7, соответствующие отрицательным отклонениям фазы строб-импульсов от оптимальных положений, при этом нулевое значение выходного напряжения дифференцирующего элемента 7 соответствуеттакже отсутствию отклонения фазы строб-импульсов, т. е. равенству час- тотХ и 1Это найряжение, подаваемое на вход генератора уйранляемого напряжениемГУН ) .9 через усилитель 8 постоянно го тока и несущее н себе информацию не только о величине, но и о знаке необходимого изменения частоты выходного сигнала ГУН 9, является регулирующим напряжением,для тактовой час тоты сигнала, создаваемого ГУН 9. Собственная частота ГУН 9 первоначально устанавливается равной номинальной тактовой частоте линейного цифрового сигнала Х , а в процессеТоэксплуатации подстраивается посредством описанной схемы под действующие величины данной частоты Х . Рабочая точка на регулировочной характеристике ГУН 9 выбирается такой, чтобы при нулевом значении упранлякщего напряжения ГУН 9 генерировал частоту, близкую к Х , при положительной величине управляющего напряжения-значение частоты Ю было больше 1 О, а при отрицательной величине управлчю щего напряжения-значение Е н было меньше Е (фиг. 3). Данное условие выбора рабочей точки на регулироночной характеристике, тождественное принципу действия цепи обратной свя эи, обеспечивает при запаздывании Ын т ,) или преждевременном появлеййи (1 э) Х ) стробирующих импульсов на соответствующих нходах решающих блоков 2 -2 п, 2 - 2 35 создание с помощью последовательно соединенных детектора ошибок 4, квадратичного детектора б, дифференцирующего элемента 7 и усилителя 8 постоянного тока регулирующего напряжения, соответственно повышающего или понижающего частоту ГУН 9 до значения действующей тактовой частоты передаваемого цифрового сигнала Р= т , ликвидируя тем самым запаздйвания или опережения стробирующих 45 импульсов относительно импульсов передаваемого цифрового сигнала. Форма сигнала частоты, создаваемого ГУН 9, может быть любой синусоида, меандр, прямоугольные импульсы, ко локольные импульсы и т. и.), поскольку задачей ГУН 9 является генерация сигнала частоты, точно равной действующей тактовой частоте линейного сигнала. Создание последовательностей импульсов тактовой частоты выполняет формирователь стробирующих импульсов тактовой частоты, на вход которого, поступает сигнал действующей тактовой частоты с ГУН 9, а с выхода формирователя 10 на входы стробиронания решающих блоков 2 1 -2 П.2 -2подаются нормированные по амплитуде, длительности, форме и фазе импульсы тактовой частоты цифрового сигнала передачи. Отмеченные запаздывания и опережения строб-импульсов относительно импульсов цифрового сигнала передачи, устойчиво исключаемые предложенной схемой не только в пределах отклонений от нулевой фазы на ВЧ( - , в такой же31степени оперативно и полноценно ликвидируются также и в условиях отклонений фазы строб-импульсов в пределахЬЧ 2 К В последнем случае, вариант которого возникает, в основном, при включении и или переключении оборудонания но источнику питания, возможное смещение фазы стробирующих импульсов на 27, т. е, на один период данной частоты, равноценно по результату первому нарианту устранения неравенств частот ГУН и ЮтТаким образом, возникающее при включении оборудования регенератора "скольжение" частоты ГУН относитель- но тактовой частоты цифрового сигнала передачи в предложенном регенераторе оперативно устраняется посредством описанной системы слежения, которая после захвата ГУН по частоте обеспечивает н регенераторе устойчивое и надежное поддерживание равенства частоты ГУН и тактовой частоты цифрового сигнала, за счет чего выполняется безошибочная, достоверная передача информации регенератором многоуровневого цифрового сигнала, построенным на предложенной схеме.Оперативность и точность работы цепи слежения совместно со стабильностью ГУН обеспечивает в процессе эксплуатации равенство указанных частот, что равноценно безошибочной, достоверной передаче информации регенератором./5 П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 или 279 0/70 Тир ВНИИПИ Государст по делам изоб 113035, Москва, Ж 675нного комитета СССтений и открытийРаушская наб., д