Регенератор двоичных сигналов для радиоканалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Ц 5 В Н 04 Ь 25/52 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(72) А.Е.Красковский и А.А.Семенов (71) Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В.Н.Образцова (53) 621.394.64(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 640448, кл. Н 04 В 3/58; Н 04 Ь 25/52, 1976,2. Авторское свидетельство СС Р 743211, кл. Н 04 Ь 7/02, 1977(54)(57) 1. РЕГЕНЕРАТОР ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВДЛЯ РАДИОКАНАЛОВ, содержащий блок задержки, блок коммутации, ре-. шающий блок, блок тактовой синхронизации и формирователь регенерируемой посылки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регенерации, в него введены блок зашиты от пауз, определитель экстремумов, определитель среднего уровня и последовательно соединенные дискретиэатор уровня и квантователь ЯОА длительности, выход которого через последовательно соединенные решающий блок, блок задержки,и блок коммутации подключен к входу формирователя регенерируемой посылки, выход решающего блока подключен к первому входу определителя экстремумов, выход которого подключен к первому входу дискретизатора уровня, входу определителя среднего уровня и входу блока защиты от пауз, при этом выходы определителя среднего уровня и блока защиты от пауз подключены соответственно к второму и третьему входам блока коммутации, второй вход дискретиэатора уровня соединен с входом блока тактовой синхронизации, первый ,Ф и второй выходы которого подключены соответственно к второму входу кван- ф тователя длительности и второму вхо- "ф ду определителя экстремумов, третий вход которого соединен с вторыми входами решающего блока и блока задержки, четвертым входом блока коммутации и третьим выходом блока тактовой синхронизации.1085008 10 5 2. Регенератор по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что дискретиэатор уровня выполнен в виде моста, в одни плечи которого включены рези+ сторы, а в другие - ступенчатые регуляторы, причем к одной диагонали моста подключен блок опорного напряжения, а к другой - делитель напряжения, выходы которого подключены к соответствунзцим опорным входам блока компараторов, сигнальный вход и выходы которого являются соответственно первым входом и выходом дискретизатора уровня, вторым входом Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в аппаратуре передачи данных и в качестве автономного устройства в системах связи.Известен регенератор биполярных сигналов, содержащий сумматор, входной усилитель с автоматической регулировкой усиления, выделитель тактовой частоты, пороговые блоки, формирователи стробнрующих импульсов и формирователи многоуровневых последовательностей положительной и отрицательной полярности 1 )., Недостаток этого регенератора со-стоит в низкой помехоустойчивости при малом уровне сигналов, что приводит к повышению вероятности ошибки приема частотно-манипулированного сигнала в условиях селективных замираний. Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является ре-.генератор двоичных сигналовдля радиоканалов, содержащий блок задержки,блок коммутации, решающий блок, блоктактовой синхронизации и формирователь регенерируемой посылки 2).Недостаток известного регенератора состоит в низкой точности регенерации при сильных краевых искаженияхсигнала,Цель изобретения - повыаение точности регенерацииПоставленная цель достигается тем,что в регенератор двоичных сигналовдля радиоканалов, содержащий блок задержки, блок коммутации, решающийблок, блок тактовой синхронизации иформирователь регенерируемой посылкивведены блок защиты от пауз, определитель экстремумов, определитель сре.диего уровня и последовательно соеди.ненные дискретнзатор уровня и квантователь длительности, выход которогочерез последовательно соединенные которого являются управляющие входы ступенчатых регуляторов,.3. Регенератор по п,1 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что решающий блок состоит нз последовательно соег диненных счетчика с дешифратором, триггера и элемента И, выход которого подключен к установочным входам триггера и счетчика с дешифратором, счетные входы которых являются первым входом решающего блока, выходом и вторым входом которого являются соответственно выход и второй вход элемента И. решающий блок, блок задержки и блок коммутации подключен: к входу формирователя регенерируемой посылки, выходрешающего блока подключен к первомувходу определителя экстремумов, выход которого подключен к первому входу дискретизатора уровня, входу определителя среднего. уровня и входу блока защиты от пауз, при этом выходыопределителя среднего уровня и блоказащиты от пауз подключены соответственно к второму и третьему входамблока коммутации, второй вход дискретиэатора уровня соединен с входом.блока тактовой синхронизации, первыйи второй выходы которого подключенысоответственно к второму входу квантователя длительности и второму вхо-"ду определителя экстремумов, третийвход которого соединен с вторыми входами решающего блока и блока эадЕржки, четвертым входом блока коммутациии третьим выходом блока тактовой синхронизации.l;25 Причем дискретизатор уровня выполнен в виде моста, в одни плечикоторого включены резисторы, а вдругие - ступенчатые регуляторы, при.чем к одной диагонали бюста подключен блок опорного напряжения,а кдругой - делитель. напряжения, выходы которого подключены к соответствующим опорным входам блока компараторов, сигнальный вход и выходыкоторого являются соответственнопервым входом и выходом дискретизатора уровня, вторым входом которогоявляются управляющие входы ступенчатых регуляторов,Кроме того, решающий блок состо ит из последовательно соединенныхсчетчика с дешифратором, триггера иэлемента И, выход которого подключен, к установочным входам триггера и счетчика с дешифратором, счетные входы 45 которых являются первым входом решаТакое построение схемы регулиро вания величины напряжения на входахк делителей позволяет отслеживать уро- ,л вень входного сигнала. Это в своюп очередь приводит к уменьшению погреш- н ности определения среднего уровня. , 65 а ющего блока, выходом и вторым входом которого являются соответственно вы-ход и второй вход элемента И.На фиг.1 изображена функциональная электрическая схема регенератора; на фиг.2 - Функциональная элек-. трическая схема дискретизатора уровня;.на фиг.З - Функциональная электрическая схема решающего блока на ,фиг.4 - эпюры напряжения, поясняющие работу определителя экстремумов, 10Регенератор содержит дискретизатор уровня 1, квантователь 2 длительности, решающий блок 3,. блок 4 задержки, определитель 5 .экстремумов, определиель 6 среднего уровня, блок 15 коммутации 7, блок 8 тактовой синхронизации, блок 9 защиты от пауз и формирователь 10:регенерируемой посылки при этом дискретизатор 1 уровня со" держит резисторы 11 и 12, ступенчатые регуляторы 13 и 14,блок 15 опорного. напряжения, делитель 16 напряжения и блок 1 7 компараторов, а решающий блок содержит счетчик с дешифратором 18, триггер 19 и элемент И, 20Регенератор двоичных сигналов для25 радиоканалов работает следующим образом.Биполярный сигнал (фиг.4 а) с выхода детектора приемника поступает на вход дискретиэатора 1 уровня. В этом блоке производится дискретизация.напряжения входного сигнала по десяти уровням (фиг.4 а). Для получения необходимого уровня дискретизации на входы блока 17 компараторов З 5 с блока 15 опорного напряжения подается опорное напряжение, которое создается с помощью делителя 16 напряжения, получаемого в диагонале мосто вой схемы. Величина опорного напряжения, подаваемого на вход мостовой схема, определяется максимально возможным входным напряжением, Величина напряжения в диагонале мостовой схемы зависит от положения ступенча-.45 тых регуляторов 13 и 14, состоящих из двоично-десятичных дешифраторов, к выходам которых подключены резистивные делители. Коммутация резистивных делителей, подключаемых. дополни= тельно к резисторам 11 и 12,осущест( 50 вляется четырехзначным кодом, который формируется в определителе 5 экс. тремумов и подается на вход дешифратора (фиг.З). В результате на резисторах 11 и 12 создается падение напряжения пропорциональное разности между максимальным и минимальнымзначениями биполярного сигнала. Ври уровне напряжения входногосигнала, поступающего на сигнальныйвход блока 17 компараторов, превышающем опорное напряжение, на выходеблока 17 компараторов появляется сиг-,нал единичного уровня, в.противномслучае - сигнал нулевого уровня(Фиг,4 г-и). Таким образом, в зависимости от уровня входного напряжения на входе дискретизатора 1 уровня, на его выходе появляется определенный набор единиц и нулейЭтотнабор поступает на вход квантователя 2 длительности. Квантование необходимо для определения временисуществования единицы в данном тактовом интервале.Квантование и фиксация тактовыхинтервалов, осуществляемых в квантователе 2 длительности, производится с помощью тактовых импульсов опорной частоты (Фиг.4 б,в) с периодомсоп= 0,01 о (ц- длительность элемейтарной посылки), формируемых вблоке тактовой синхронизации,Квантовый сигнал поступает навход решающего блока 3. На выходерешающего блока 3 появляется единичный импульс в том случае, если в результате квантования в тактовом периоде на определенном уровне дискретизации появится 50 импульсов час 1тоты Г = - . Эти импульсы подсчисоптываются счетчиком с дешифратором 18и 50-й импульс устанавливает триггер 19 .в единичное состояние, Тактовый импульс, поступивший на второйвход решающего блока 3, проходит через элемент И 20 и обнуляет триггер.Выход элемента И 20 является однимиз выходов решающего блока 3. Вследствие этого, появление импульса(единицы) на каком-либо выходе решающего блока 3 означает, что времяпревышения входным напряжением данного уровня дискретизации более 50длительности тактового интервала. Навременной диаграмме (фиг,4 д) показано, что время превышения входным напряжением первого уровйя дискретизации в одном тактовом интервалеС., 7 0,5,(,р, а в другом С 2 + С0,56,Сигналы с выхода решающего блока3 поступают на вход блока 4 задержки, в котором они задерживаются навремя, равное длительности поступления десяти тактовых интервалов (интервалу анализа). Выбор интервалаанализа, равного десяти тактовым периодам, обуславливается возможностьюопределения экстремумов при сигнале:9. Сигналы с выхода решающего бло.а 3 подаются также на вход опредеителя 5 экстремумов. В этом блокероиэводится фиксация поступления едиицы на всех уровнях дискретизации,также подсчитывается их количество. В конце интервала анализа на входах. определителя 5 экстремумов появляются сигналы, определяющие максимальный и минимальный уровни входного напряжения. На фиг.4 минимальный уровень нулевой, а максимальный четвертый.Сигналы с выхода определителя 5 экстремумов подаются на входы дискретизатора 1 уровня, блока 9 защиты от пауз, а также на вход определителя б среднего уровня.В определителе 6 среднего уровня, представляющем собой дешифратор, производится логическая обработка поступающих сигналов, В результате этой 15 обработки в конце интервала анализа, устанавливается нулевой уровень, соответствующий середине между максимальным и минимальным значениями входного сигнала, 20В дискретизаторе 1 уровня сигналами, приходящими с выхода определителя 5 экстремумов, производится ступенчатая корректировка динамического диапазона напряжения, подаваемого на набор делителей. При этом корректировка осуществляется в том случае, если максимальный уровень входного напряжения находится ниже предпоследнего уровня дискретизации, а минимальный - выше второго уровня, а также при размахе напряжения входного сигнала, превышающем динамический диапазон уровней дискретизации, Если после этой коррекции выполняются упомянутые выше условия, то производит- З 5 ся повторная коррекция. Такой способ регулирования напряжения на входе набора делителей позволяет следить за систематическими (исключая воздействие случайных выбросов) измене ниями уровня входного напряжения,.Это особенно важно для борьбы с импульсными помехами, действие которых приводит к резкому изменению входного напряжения. 45При длительном поступлении импульсов одной полярности, а также при отсутствии входного сигнала и действии шума на входе устройства,на выходе определителя 5 экстремумов могут появиться сигналы о наличии экстремумов в соседних уровнях дискретизации или даже в одном. Это приведет к неправильному определению нулевого уровня соответственно и неправильной регистрации знака прини- маемых посылок. Для исключения этой ситуации в схему устройства введен блок 9 защиты от пауз, в котором определяется, в течение интервала анализа, наличие экстремумов в одной зоне, а также в соседних с последующей регистрацией зиака посылок в данном интервале относительно среднего .уровня, .определенного в предыдущем интервале анализа.С помощьюблока 7 коьмутации вход формирователя 10 регенерируемой посылки подключается к такому выходу блока 4 задержки, который соответствует среднему уровнк входного сигнала.Это позволяет точно определять знак посылки йезависимо от соотношения. амплитуд биполярных импульсов, которые подвержены изменениям в радиоканале, особенно при селективных замираниях сигнала, Сигнап с выхода формирователя 10 регенерируемой посылки поступает на выход устройства регистрации. Технико-экономический эффект изобретения при его внедрении на каналах магистральной железнодорожной радиосвязи заключается в повышении точности регенерации за счет определения нулевого (среднего) уровня между экстремумами биполярного сигнала независимо от его информационной структуры, усреднения в тактовом периоде квантующих импульсов на каждом уровне дискретизации, предотвращения влияния импульсных помех на определение нулевого уровня, адаптации шага дискретизации к изменению амплитуды входного сигнала, а также устранения влияния на определение положения нулевого уровня однополярного сигнала с длительностью более продолжительности интервала анализа.