Устройство для восстановления временных интервалов цифровых сигналов, принимаемых из канала с ограниченной полосой пропускания

(19 К 5/06, 5/01 О АНИЕ ИЗОБРЕТЕН про 4 - 2 1 ожет быизведени использовано для ифровых сигналов а 9 24 Бюл,ов88. 8)В. иденени р, Видеомагнитовязь,7-40700 3 К 3/О ии М 4, Н ГНААНИ -импульстройсиг ачи сния, и СО Ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОССТАНОВВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ ЦИФРОВЫХЛОВ, ПРИНИМАЕМЫХ ИЗ КАНАЛА СЧЕННОЙ ПОЛОСОЙ ПРОПУСКАЩ 1 Я(57) Изобретение относится кской технике, в частности к уствам для выделения цифровыхлов из каналов цифровой передограниченной полосой пропуска нитного носителя с частотной модуляцией - модуляцией в цифровых системах видеозаписи, звукозаписи, накопителях информации в ЭВМ, Цель изобретения - повышение точности восстановления временных интервалов цифровых сигналов, принимаемых из канала с ограниченной полосой пропускания. Устройство содержит шину 1 вход ного сигнала, согласующий блок 2, блоки 3 и 4 задержки, блок 5 относительного усреднения, блоки 6 и 7 сравнения, блок 8 формирования импульсов, триггерный блок 9, Точность выделения временных интервалов, обес печиваемая данным устройством, определяется характеристиками блокасравнения 6. 4 и:го блока 9, содержащего триггер 38,выход которого соединен с шиной 39,являющейся вьгходом восстановленнойдвоичной информации с исходными временными интервалами,В устройстве восстановления временных интервалов ( а также двоичнойинформации) цифровых сигналов, принимаемых иэ канала с ограниченнойполосой пропускания, входной сигнал(фиг. 1 В ) дважды одинаково .задерживают (фиг. 1 1 , сплошная линиявходной сигнал, точечная - однаждызадержанный, пунктирная - дважды задержанный) без искажений и с одина,ковой амплитудой, производят относительное усреднение по амплитуде(например, делителем напряжения нарезисторах) между входным сигналоми дважды задержанным сигналом (фиг.1штрихпунктирная линия), выделяютраэностные сигналы при помощи сравнивающих устройств, а именно разностный сигнал между относительно усредненным и однажды эадержанньпя(фиг. 1 В ) и раэностный сигнал междувходным и однажды задержанным 1132088Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для выделения цифровых сигналов из каналов цифровой передачи с ограниченной полосой пропускания, в. частности для воспроизведения цифровых сигналов с магнитного носителя с ЧМ- модуляцией в цифровых системах видеозаписи, звукозаписи, накопителях информации в ЭВМ. ОЦЕль изобретения - повышение точности восстановления временных интервалов цифровых сигналов, принимаемых иэ канала с ограниченной полосой пропускания. 15На фиг, 1 представлены временные диаграммы сигналов; на фиг, 2 - функциональная схема устройства; на фиг. 3 - соответствующая принципиальная схема; на фиг. 4 - аналитические 20 построения вершин импульсов, показывающие свойства и ограничения сигналов устройства восстановления.Устройство содержит (фиг. 2) шину1 входного сигнала, согласующий блок 25 2, блоки 3 и 4 задержки, блок 5 относительного усреднения, блоки 6 и 7 сравнения, блок 8 формирования импульсов и триггерный блок 9. Шина 1 входного сигнала соединена с вхо дом согласующего блока 2, выполненного (см. фиг. 3) из последовательно соединенных входного усилителя 10, согласующего резистора 11 с первым .выходом блока 2 и выравнивающей цепи 12 на делителе напряжения, выполненном на резисторах 13 и 14 и имеющем второй выход блока 2. Первый выход блока 2 соединен с входом первого блока 3 задержки, включающего линию 15 задержки, и с первым входом блока 5 относительного усреднения, содержащего делитель напряжения на резисторах 16 и 17, второй вход блока 5 соединен с выходом второго блока 45 4 задержки, включающего последовательно соединенные линию 18 задержки и нагрузочный резистор 19, вход блока 4 задержки соединен с выходом блока 3 задержки и с первыми входами блока 7 сравнения и блока 6 сравнения,который выполнен на компараторах 20 и 21 с разнополярно объединенными входами. Первый и второй выходы блока 6 сравнения соединены с соответствующими информационными входами блока 8 формирователей импульсов, содержащего цепи 22 и 23 формирования импульсов по заднему фронту ин 3 2формационного сигнала. Второй выход согласующего блока 2 с выравнивающей цепи 12 соединен с вторым входом сравнивающего блока 7, в котором соединены с вторым входом общей шинойотрицательная цепь 24 смещения,включающая параллельно соединенныеотрицательный источник 25 опорногонапряжения и делитель напряжения нарезисторах 26 и 27, и положительнаяцепь 28 смещения, включающая параллельно соединенные положительный источник 29 опорного напряжения и делитель напряжения на резисторах 30 и 31. Выход делителя цепи 24 смещениясоедннен с первым инвертирующим входом компаратора 32 сравнивающей цепи 33, а выход делителя цепи 28 смещения соединен с первым инвертирующим входом компаратора 34 сравнивающей цепи 33, вторые входы компараторов 32 и 34 соединены с первым входом блока 7 сравнения, выходы цепи33 сравнения соединены с входами элемента ИЛИ 35, выход которого является выходом блока 7 сравнения и соединен с шиной запрета формирователей 22 и 23 блока 8 формирования импульсов, выходы которого соединены с шинами 36 и 37, предназначенными длядальнейшей обработки в цепях самосинхронизации, и с входами триггерно 132083(фиг. 1 д ), Выделенные сигналы отпервого сравнивающего устройства(фиг. 1 д,и) подают на входные шины управления формирователями импульсов по заднему фронту, а отвторого сравнивающего устройства(фиг. 1 е ,с, ) - на информационныевходы формирователей, в результателожные импульсы, возникающие навыходе второго сравнивающего устройства (фиг. 1 ,) при наличии навходном сигнале протяженных импульсов, по длительности превышающих время нарастания фронта канала (фиг,1 д,б,в, третий единичный и следующийза ним нулевой с меткой, превышающейамплитуду цифровых сигналов), непроходят на выходе формирователей(фиг. 1 к, ).Сигналы формирователей используютдля дальнейшей обработки в цепях самосинхронизации и подают на триггерные устройства, с выхода которыхснимают исходный двоичный сигнал свосстановленными временными соотношениями (фиг. 1 м,с),Восстановление временных интервалов и двоичной информации происходитследующим образом,С шины 1 на вход согласующего бло.ка 2 поступает составной цифровойсигнал, принятый иэ канала с ограниченной полосой пропускания (фиг.1 ь ),Для примера показан сигнал вида010011 1010 ИО1 фимеющий импульсы 35протяженностью , большей временинарастания фронта канала, т.е. 7,(в данном случае время нарастанияравно длительности двух бит, т.е.=2 Т ). С входного усилителя 10 чеф Брез согласующий резистор 1 сигналпоступает на блоки 3 и 4 задержки иделится пополам в блоке 5 относительного усреднения на резисторах 4516 и 17 относительно задержанногосигнала на выходе блока 4 задержки.На сравнивающем блоке 6 разностьсигналов между сигналами на выходеблока 5 относительного усредненияи сигналом на выходе блока 3 задержки воздействует на компараторы 20и 21 и на их выходах выделяютсясигналы по пересечению относительного нуля разностного сигнала, которые поступают на информационные входы блока 8 формирования импульсовпо заднему фронту. Ложные импульсы(фиг, 1 х,у) подавляются сигналами 83 4блока 7 сравнения, который с заданными порогами (фиг. 1 д ) цепей 24и 28 смещения выделяет разностныйсигнал между выравненным на выравнивающей цепи 12 входным сигналоми сигналом на выходе блока 3 задержки и объединяет сигналы цепи 33сравнения на элементе ИЛИ 35 (фиг.н),так как управляющий сигнал на входеуправления блока 8 отсутствует, Свыхода блока формирования на шинЫ.36 и 37 поступают очищенные соответствующие исходным временным интервалам строб-импульсы единицы и нуля,поэтому двоичная информация легковыделяется обычным КЯ-триггером 38.Точность выделения временных интервалов определяется характеристиками блока 6 сравнения, что доказывается следующей теоремой,Рассматривая одновременно эпюрывершин импульсов входного, однаждыи дважды задержанного сигнала однойамплитуды при времени нарастанияфронта канала, равном или большемдлительности бита ( .,; Та), и применяя линейную аппроксимацию нарастания фронта, имеем (фиг. 4 о ) три параллельные ломаные прямые: АВС - длявходного сигнала, БЕГ - для однаждызадержанного и Н 1 - для дважды эадержанного сигнала, у которых параллельные прямые АВ, ПЕ, Н, имеющие наклон д относительно временной оси абсцисс, взаимно пересекаются с тремя параллельными прямыми ВС, ЕР, Н 1 с наклоном р к оси абсцисс. В точках В и Н произведем сечения, параллельные оси ординат, которые согласно теореме о пересекающихся параллельных прямых образуют подобные треугольники В 1 И и НКХ. Проведем в этих треугольниках линию 1.ВМ, равноотстоящую от линий ВИК и 1 МН. Линия ЮМ есть не что иное, как медиана треугольников В 1 М и ИНМ, делящая стороны В 1 и НК пополам, но треугольники ВЮ и НМХ, лежащие на медиане 1.ММ, также подобны и имеют медианами прямые 1.Е и ЕМ, следовательно, при любых наклонах с иточки 1. и М всегда будут принадлежать сечениям В 1 и НК соответственно.Аналогично для ломаных прямых, соответствующих протяженным импульсам АВР, ИЕР, СНР и ОВС, ОЕР, ОН 1, которые соответственно образуют треугольники ВН 1, и ВНК, у которых средние линии 1.Н и 1 И также являются ме 320885дианами, но в треугольниках ВНЬ и ВНМ прямые ЬЕ и ЕМ тоже являются медианами, следовательно, и в этих случаях точки Ь и М принадлежат се.чениям В 1 и НК независимо от наклоновс и р. Таким образом, точки пересечения Ь и М средней линии ЬМ, соответствующей относительно усредненному сигналу, и прямых ЬЕ и ВМ, являющихся частью однажды задержанно го сигнала, независимо от крутизны нарастания и,спада импульсов неподвижны на временной оси и являются опорными точками для восстановления исходных интервалов цифрового сигнала, 15 При этом 1 и К должны обязательно присутствовать в зоне действующей. амплитуды, в противном случае, при увеличении крутизны фронтов (фиг,4 б ) точки пересечения Б линий относи О тельного усреднения и однажды задержанного сигнала смещаются в глубину зоны между сечениями В 1 и НК, а линия относительного усреднения приобретает дополнительный излом кТ, Ког да крутизна фронта импульса становится равной бесконечности (фиг.48), т.е, когда на вход поступают прямоугольные импульсы, точки пересечения Б и Б ломаной линии относитель- ЗО ного усреднения НАКТНВ К Т Щ между ломаными линиями САВВСЦ входного сигнала и БСННЩ дважды задержанного сигнала ложатся непосредственно на ломаную линию Ш)ЕЕ Щ однажды задержанного сигнала. Таким образом, для сохранения неподвижности точек пересечения Ь и М независимо от изменения крутизны импульсов необходимо превышение или равенство длительности времени нарастания фронта канала Г относительно суммарной заФдержки сигналов 2 Т, т,е. -, 2 Т, и, следовательно, при непосредственном приеме цифровых сигналов, минуя канал, входной сигнал пропускают через эквивалент канала, например через интегрирующую цепь. формула и з о брет ения50устройство для восстановления временных интервалов цифровых сигналов, принимаемых иэ канала с ограниченной полосой пропускания, содержащее согласующий блок, выполненный в виде последовательно соединенных входного усилителя, согласующего резистора и цепи выравнивания входного напряжения, два блока задержки с нагруэочным резистором, первый блок сравнения, выполненный.в виде двух компараторов, к разнополярным входам которых подключены две цепи смещения из делителей напряжения и источников опорного напряжения,. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности восстановления временных интервалов, в него дополнительно введены второй блок сравнения, выполненный в виде двух компараторов, блок формирования импульсов, выполненный в виде двух формирователей импульсов по заднему фрбнту, выходной КБ-триггер, элемент ИЛИ в первый блок сравнения и блок относительного усреднения, причем первый вход блока относительного усреднения соединен с входом первого блока задержки, а второй вход соединен с выходом второго блока задержки, выход первого блока задержки соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнения, а выход блока относительного усреднения - с вторым входом второго блока сравнения, выходы которого соединены с входами блока формирования импульсов, соответственно с информационными входами первого и второго формирователей импульсов по заднему фронту, выходы которых соединены с первой и второй выходными шинами и с входами выходно- го триггера, выход которого соединен с третьей вьгходной шиной, выход цепи выравнивания входного напряжения в согласующем блоке соединен с вторым входом первого блока сравнения, в котором второй вход соединен с общей шиной цепей смещения, положительный и отрицательный выходы которых соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующими входами компараторов, вторые входы которых соединены с первым входом первого блока сравнения, а выходы соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом первого блока сравнения и соединен с входом запрета блока формирования импульсов.1320883 3 Е оставитель Г.Брынскийехред А, Кравчук рректор А. Обручар дактор М.Дылын Заказ 2666/ Тираж 901 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Раписное омитета СС открытская на Произв ственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, уд. Проект