Устройство для передачи предварительно искаженных двухчастотных и двухфазных сигналов

(72) Автор изобретения Иностр анец Альберт.Видмер(71) Заявитель Иностранная фирма Интернэшнл Бизнес Машинз Корпорейшн(54) УСТРОЙСТВО ДЛя ПЕРЕДАЧИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОИСКАЖ ДВУХЧАСТОТНЫХ И ДВУХФАЗНЫХ СИГНАЛОВ рИзобретение. относится к электро.связи, а именно к системам передачи данных, в которых передаваемый сигнал предварительно искажается для устранения нео 5 ходимости коррекции на приемной стороне.Известно устройство для переДачипредварительно искаженных двухчастотных и двухфазных сигналов с последовательностями длинных и коротких им О пульсов, соответствующих цифровой информации, содержащее входной формиро- . ватель импульсов,на входы которого пОданы информационные сигналы,и блок управления амплитудой импульсов,вы" 16 ход которого подключен к управляющему входу выходного формирователя импульсов, выход которого подключенк линии передачи 11.Недостатком этого устройства яв ляется влияние фазовых искажений в длиннык,линиях передачи на передаваемые сигналы, которые необходимо корректировать на приемной стороне,Цель изобретения - уменьшение 26 влияния Фазовых искажений в длинных линиях передачи без коррекции сигналов на приемной стороне.Для этого в устройстве, содержащею входной формирователь импульсов, на ЗО входы которого поданы информационные сигналы, и блок управления амплитудой имйульсов, выход которого подключен к управляющему входу выходного формирователя импульсов, выход которого подключен к линии передачи, выход входного формирователя импульсов, на дополнительный вход которого подан тактовый сигнал, йодключен к входу блока. управления амплитудой импульсов, а на дополнительные входы выходного Формирователя импульсов поданы информационные сигналы. Целесообразно выполнять входной формирователь импульсов в виде блока выделения импульсов низких и высоких частот, содержащего входной триггер, единичный выход которого соединен с первымвходом первого элемента И, а нулевой выход соединен с первым входом второго элемента И, причем выходы первого и второго элементов И подключены к соответствующйм входам третьего элемента И, на третий вход которого. подан тактовый сигнал, на вторые входы первого и второго элементов И поданы соответствующие информационные сигналы, а выход третьего элемейта И является выходом входного формирователя импульсов,Предпочтительным является выполнение блока управления амплитудой импульсов в виде последовательно соединенных переключаемого источника тока и источника установившегося тока.При этом переключаемый источниктока содержит диодно-включенный транзистор, к базе которого подключеныбазы параллельно-соединенных транзисторов с общей коллекторной связью,эмиттеры которых и змиттер.диодновключенного транзистора подключены к.соответствующим заземленным резисторам, причем коллектор диодно-включенного транзистора является входом, аточка соединения коллекторов остальных транзисторов - выходом переклю-чаемого источника тока.Кроме того, источник установившегося тока содержит, по крайней мере,два транзистора, база и коллектор одного из котОрых и база другого Соединены через резистор с положительнымполюсом источника напряжения, а коллектор другого транзистора являетсявходом и выходом .источника установившегося тока. 25При этом выходной формировательимпульсов содержит двухтактный линейный усилитель, имеющий пару управляющих транзисторов, эмиттеры которых подключены к выходу указанного источ- З 0 . ника установившегося тока, а коллекторы этих транзисторов подключены кпротивоположным концам первичной обмотки трансформатора, имеющей центральный отвод, подключенный к положи- З 5тельному полюсу источника напряжения,причем вторичная обмотка указанноготрансформатора подключена к линиипередачи, и указанный выходной фор - мирователь импульСов содержит двепары транзисторов приема сигнала данных, включенных диодно, причем одинтранзистор из каждой пары подключенсвоим коллектором к базе всйомогательного транзистора и к общей схемеограничения амплитуды, содержащей 45соединенные диодно транзисторы, которые подключены к источнику напряже ния, а другие транзисторы из указанных пар подключены своими коллекторами к базе соответствующего управляющего. транзистора и к эмиттеру вспомогательного транзистора.Такое устройство уменьшает влияние искажения фазы передаваемого сигнала, устраняет необходимость кор ректирования принятого сигнала и позволяет значительно увеличить расстоя- ния передачи, на которых двоичный кодированный сигнал данных может быть продетектирован без изменения схемы 60 передающих или приемныхустройств.При передаче уменьшается содержайие низких частот передаваемого еигнада в предварительном усилителе линии передачи, что осуществляется 65 путем уменьшения амплитуды второй.половины длинных импульсов до величифны, равной примерно одной четвертойили менее пикового значения,Так как каждая частота распространяется с различной скоростью и имеетразличные величины .затухания на единицу длины передающей линии, то результирующее сужение полосы пропускания приведет к уменьшению искаженияиз-за ошибки фазового сдвига. Это неповлияет сколько-нибудь значительнона детектирование сигнала при корот;ких линиях, но значительно уменьшитискажение сигнала при более длинныхлиниях.На фиг.1 представлена функциональная электрическая схема устройства;на фиг.2 - временные диаграммы изменения сигналов.На фиг.2 а показан биполярный сигнал, состоящий из короткого и длинного импульсов; на фиг,2 б показанопредварительное искажение биполярного сигнала, в котором вторая половина всех длинных импульсов передается на пониженном уровне; на фиг,2 в и2 г показаны биполярные сигналы, предварительно искаженные таким образом,что задний фронт каждого импульсауменьшен, причем различие в предварительном искажении, показанное на этихдвух рисунках, зависит от того момента времени, при котором происходит понижение амплитудного уровня импульсов;на фиг.2 д-н показана временная диаграмма, иллюстрирующая работу устройства.Устройство содержит, входной формирователь 1 импульсов, на входы2,3 которого поданы информациойныеи тактовые сигналы, блок 4 управле-.ния амплитудой импульсов, выходнойформирователь 5 импульсов, выход 6которого подключен к линии передачи.Входной формирователь 1 импульсов,выполненный в виде блока выделения.импульсов низких и высоких частот,содержит входной триггер 7, первыйэлемент И 8, второй элемент И 9, третий элемент И 10Блок 4 управления амплитудойсодержит последовательно соединенные переключаемый источник 11тока и источник 12 установившегосяЯтока. Переключаемый источник 11 токасодержит диодно-включенный транзистор 13, параллельно соединенные транзисторы 14 с общей коллекторной связью и заземленные резисторы 15. Источник 12 установившегося тока содержит три транзистора. База транзистора 16 соединена с его коллектороми через резистор 17 подключена к источнику положительного потенциала.Эмиттер транзистора 16 через резистор18 подключается к земле, тогда какэмиттеры транзисторов 19 и 20 подключаются к земле через резистор 21.Коллекторы транзисторов 19 и 20 соединяются вместе и подключаются к общей тачке соединения коллекторовтранзисторов 14. Как и в переключаемом источнике 11, базы транзисторов19 и 20 соединяются с базой транзистора 16.Выходной формирователь 5 импульсов содержит двухтактный линейный 5усилитель, состоящий иэ пары управляющих транзисторов 22 и трансформатора 23, центральный отвод 24 первичной обмотки которого подключенк положительному полюсу источника 1025 напряжения, две пары транзисторов26,27 приема сигнала данных, подключенных к дополнительным входамвыходного Формирователя 5 импульсов,причем каждый из транзисторов 26 5включен диодно, т,е, их коллекторыи базы соединены вместе.Один транзистор 26 из каждой парыподключен своим коллектором к базевсйомогательного транзистора 28 и через коллекторный резистор 29 - к резистору 30, образующему с последовательно соединенными диодно включенными транзисторами 31,32 схему огра"ничения амплитуды, причем коллекторытранзисторов 28 и 32 подключены кисточнику напряжения, а коллекторкаждого из транзисторов 27 соединенс эмиттером транзистора 28 и базойсоответствующего управляющего транзистора 22, Резисторы 33, 34 включены параллельно первичной и вторичнойобмоткам трансформатора 23,параллель-,но первичной обмотке которого включен также конденсатор 35, Между выходом элемента И 10 и источником 35напряжения включен резистор 36,Термин двухчастотный (илидвухфазный) относится к последовательности длинных и коротких импульсов. Длинный импульс имеет небольшую 40частоту по сравнению с коротким импульсом. Поэтому термин двухчастотный не имеет никакого отношения кчастотному содержанию переднего изаднего Фронтов каждого отдельного 45импульса в последовательности. импульсов которые, предполагают, имеютидеальную форму), а также не имеетничего общего с использованием рядаотдельных частот, комбинация которых 50определяет информационное содержаниесигнала.На фиг.2 показан типичный биполярный сигнал, состоящий из короткихи длинных импульсов. Для целей иллюстрации предположим, что длинные,импульсы имеют период, равный 2 Т,и короткие импульсы имеют период,равный Т. На фиг. 2 а показаны двавозможных кодовых задания, Так например, два коротких импульса могутпредставлять двоичный 0. С другой стороны, двоичная 11 можетбыть представлена переходом от положительного уровня к отрицательномууровню импульса в середине периода;бита, в то время как двоичный 0 может быть представлен переходом ототрицательного уровня к положительному уровню импульса в середине периода бита, что обычно называется бифазным кодом. Однако задание кода является безразличным в отношении настоящего изобретения, так,как сигналы имеют идентичные черты.Показанный на фиг, 2 а биполярный сигнал может быть предварительно искажен до вида, показанного на фиг.2 б,в,г до передачи его по передающей линии. В сигнале, показанном на Фиг.2 б, вторая половина всех длинных импульсов передается на пониженном уровне, показанном на фигуре припомощи падения амплитуды и обозначенном цифрами 10. В сигналах, показанных на Фиг,2 в,г, понижен задний фронт каждого импульса. В сигнале, показанном на Фиг.2 в, переход от, высокого уровня к низкому уровню происходит в момент времени, равный Т/2 после изменения полярности первона" чального сигнала, показанного на фиг.2 а. В сйгнале, показанном на фиг.2 г, изменение уровня происходит в момент времени, равный ЗТ/4.Выбор любого одного сигнала из показанных на Фиг.2 б,в,г зависит от области применения, Биполярный сигнал, показанный на фиг.2 а, подходит толь-. ко для относительно коротких расстояний. Сигнал, показанный на фиг.2 б,грубо говоря, удваивает это расстояние, однако оба сигнала, показанные на 4 иг.2 а,б, зависят от временной нестабильности для большинства расстояний. Таким образом, при использовании с цепочкой ретрансляторов сигналы, показанные на Фиг.2 в,г, являются предпочтительными, так как они имеют очень малую временную нестабильность при любом расстоянии, вплоть до максимального, Относительно узкий пиковыйимпульс сигнала, показанный на фиг.2 в, претерпевает немного большее затухание, чем более широкие импульсы, носигнал, показанный на Фиг.2 в, является немного более сложным для выполнения.После выбора сигнала при помощи нижеследующей процедуры могут быть определены оптимальные высокий и низкий уровни. Пиковая амплитуда выбирается такой, чтобы последовательность всех коротких импульсов обеспечивала бы получение легко детектируемого сигнала на конце передающей линии, имеющей максимальную длину. Так как затухание на обычных передающих линиях пропорционально квадратному корню частоты, то широкиеимпульсы претерпевают меньшее затухание благодаря своему более низкому частотному спектру. Эти.более,. широкие импульсы ослабляются на передающем конце путем такого пониже"нияамплитуды заднего фронта, "ч тоам . представляют единичный и нулевой выИйй туда ширмах"имйуль сов н а конце ходы т ри ггера .7 соотв ет ств е н йо . Вы -лин ии максимальной длй ны и ре вийтае т ходы триггера 7 используются для"амплитудукоротких импульсов, не бо- стробирования кода и сигналы с этихлее чем на 20-50. выходов инвертируются на элементахВо многих случаях желателЬно ус- И 8 иИ 9танавливать амплитуды для минимальКод Я и единичный выход триггераной временной нестабильности. Для 7 вырабатывают на выходе элементапредварительно искаженных сигналов И 8 отрицательный стробирующий сигнал,переход заднего фронта широкого показанный в виде сигнала временнойимпульса приводяТ к другйм. пере- диаграммы (фиг.2 к). Этот сигнал явходам на расстояниях вплоть до оп ляется инвертированным сигналом выхо редИГенного-расстояния схождения, да элемента И 8. Подобным же образом."для"Ябтброго эти два типа переходов инвертированны,йод Я, т.е. код Я,точйо совпадают. Прирасстояниях и нулевойвйход триггера 7 вырабатывабольших, чем точка схождения, пеРе- ют выходные стробирующие сигналы (1)ход заднего фронта широкого импульса 15 на выходе элемента. И 9.Эти сигналы"ото"гает"от-других переходов, Более являются инвертированными выходными" высокйй коэффициент отношения пико- сигналами элемента И 9,"вого значения амплитуды к ее низкому Отрицательные сигналы (фиг,2 к,л 1значениюна перЕдающем конце будет . соответственно на выходах элементов20ЗЮичйвать временное опеРежейие дл И 8, И 9 могут рассматриваться как"коротких"расстояний и уменьшать от- запрещающие сигналы, которые управ-сТаваяие для максимальных расстояний лйют прохождением синхронизируюПоэтому величина этого коэффициента щего сигнала через элемент И 10.может рассматриваться как оптимальная,Влияние этих сигналов показано".Фйп"мщюпъашйвв 15 Ъ ай .2.ние равно максимальному вРеменному элемента И 10,отставанию. Если ток 7 протекает через диодноустройство работает следующим об включенный транзистор 13, почти одиРазом.:," ,. наковые токи Э будут протекать черезБиполярный сигнал (фиг.2 а), кото каждый.из остальных шести транэисторый может быть обозначен как код Я30 ров 14, которые имеют общую базу с .подается на вход 2 для Разрешения- транзистором 13. Таким образом, колсрабатавания или установки входа триг- лекторное соединение транзисторов 14гера 7 и первого элемента И 8 Син будет понижать ток примерно в шестьхрониэирующий сигнал с частотой 2 а раз, по отношению к току транзистораподается навход 3 и к пУсковомУ вхо 13. Величина тока, протекающего чеду,триггера 7, Яа третий вход . Рез транзистор 13, определяется велитригера 7 могут быть поданы сиг" чиной сопротивления резистора 36,налы предварительной установки. Вто" этот ток переключается при помощи вырой элемент И 9 подключается для прие- ходного сигнала элемента И 10. Работа=-ма сйгнала с нулевого выхода тРиггеРа 40 элемента И 10 происходит так, чтобозначенного ф . В качестве вхо- ,происходит так, чтода элемент И 9 получает код ц, пода-.1 когда его выходной сигнал имеет низваемый на другой вход 2,.:кий уРовень, то весь ток, протекающийНа временной диаграмме (фиг,2,д-н), через транзистор 27, будет заземпять-.. в верхней части которой показа- ся, мйнуя транзистор 13.ны синхронизирующий сигнал д, имеющий Переключаемый источник 11 тока,45частоту 2 1 который подается к пус- содержащий транзисторы 14, управляетновому входу триггера 7 и одному вхопуййульнйМпредварительным усилителемду третьего элемента И 10. Код Я линии. Токовое управление, обеспечикоторый йодается на вход установки ваемое транзисторами 14, является пи-= .триггера 7 и элемента И 8, показан в 50 ковым током (как это будет далее повиде второго сигнала (фиг.2 е) . Проти- казано из описания работы предваривоподожный по знаку кодуили ин- тельного усилителя).вертированный сигнал, обозначенныйкак код Я, показан ниже (фиг.2,ж) . Если напряжение на базе одного изРабота триггера 7 происходит таким 55 транзисторов 22, например правого,"образом; чтоего"установкапроизво-" значительно выше, чем напряжение на"дйтся при совладении с синхронизирую- базе другого транзистора 22, то весьщими имйульсами, когда бийолярнйй код " "ток"какЙЙХбвъй, так и установивший имеет-высокийуровень, или по зад- ся, будет-протекатьчерез левую секнему фронту биполярного кода. Предва цию первичной обмотки трансформатора,рительная установка триггера 7 произ- вырабатывая более положительное наЮодйтся"при" совпа,пении с сйнхроййзи- пряжение на правой клемме выхода 6рующиьв импульсами, когда биполярный по отношению к левой клемме вторичкод находится иа низком уровне, или ной обмотки трансформатора 23. Припо переднему фронту биполярного-кода. 65 проводящем правом транзисторе 22,66717 Формула изобретения 5 1, устройство для передачи предварительно искаженных двухчастотныхи двухфазных сигналов с последовательностями длинных и коротких импульсов, соответствующих цифровойинформации, содержащее входной формирователь импульсов, на входы которого поданы информационные сигналы,и блок управления амплитудой импульсов, выход которого подключен к управляющему входу выходного формирователя импульсов, выход которого подключен к линии передачи, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюуменьшения влияния Фазовых искаженийв длиннЫх линиях передачи без коррек.ции сигналов на приемной стороне,"входного Формирователя импульсов, на дойолййтельный вход которогоподан тактовый сигнал, подключен к 5 входу блока управления амплитудойимпульсов, а на дополнительные входы выходного Формирователя импульсовподаны информационные сигналы.2.устройство по п.1,о т л и ч а ющ е е с я тем,что упомянутый входнойФормирователь импульсов выполнен ввиде блока выделения импульсов низкихи высоких частот, содержащего входной триггер, единичныи выход которого соединен с первым входом первогоэлемента И, а нулевой выход соединенс первым входом втарого элемента И,причем выходы первого и второго эле"ментов И подключены к соответствующим входам третьего элемента И, натретий вход которого. подан тактовыйсигнал,на вторые входы первого ивторого элементов И поданы соответ-.ствующие информационные сигналы, авыход третьего элемента И являетсявыходом входного Формирователя импульсов.3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что упомянутыйблок управления амплитудой импульсоввыполнен в виде последовательно соединенных переключаемого источникатока и источника установившегосятока.4. Устройство по и.3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что упомянутыйпереключаемый источник тока содержитдиодно-включенный транзистор, к базекоторого подключены базы параллельно соединенных транзисторов с общейколлекторной связью, эмиттеры которых.и эмиттер диодно-включенного транзис.тора подключены к соответствующим заэемленным резисторам, причем коллектор диодно-включенного транзиСтораявляется входом, а точка соединенияколлекторов остальных транзисторов -10 20 35 40 рующего импульса. Источник 12 уста" 45 новившегося тока, содержащий транзис-: торы 16,19,20, обеспечивает подставкувыходного сдгнайаКогда инвертированный код Я имеет высокий уровень, 50 60 65 ность выходного сигнала на выходе 6 изменится на противоположную.Кодовые сигналы Я и Я, которые имеют противоположные величины, подключаются к схеме, которая управляет базами транзисторов 22. В частности, код Ц, подаваемый на вхо 4 2, подводится к эмиттерам левых транзисторов 26 и 27, а инвертированный код подводится к эмиттерам правых транзисторов 26 и 27.Диодно включенные транзисторы 31 и 32 и резистор 30 используются для ограничения максимальной положительнойраскачки на базах транзисторов 22 для избежания насыщения, Транзис" торы 28 являются эмиттерными повторителями и обеспечивают значительный управляющий базовый.ток для токоуправляемых транзисторов 22. Транзисторы 26 при диодном включении разъединяют эмиттерные повторители по.выходу источника кода от предварительного усилителя. Это может быть необходимо тогда, когда верхний уровень сигнала иСточника кода недостаточно хорошо управляем и может достигать слишком высокого уровня. Транзисторы 27 обеспечивают достаточное падение напряжения для избежания попадания токов из транзисторов 28 на выходы источника кода при низком уровне. Резисторы 33 и 34 обеспечивают согласование для внешней линии передачи. Конденсатор 35 используется для сглаживания сигнала и уменьшения возмок- ного излучения,Во время работы коды Я и Я, управляют токоуправляемыми транзисторами 22. Выходной сигнал элемента И 10 управляет переключаемым источником. 11 пикового тока, содержащим транзисторы 13,-14, Кбгда код Я,находитоя на вцсоком уровне, правый транзистор 22 будет проводить пиковый ток в течение длительности одного синхронизинизкого уровня.в течение длительиостй левый транзистор 22 будет проводитьпиковый ток в течение одного периода.синхронизирующего импульса и с этоговремени источник 12 установившегосятака вырабатывает подставку низкогоуровня втечение длительности выходного сигнала (эта операций показана при помощи сигнала на временнойдиаграмме фиг.2 н). При всехдлинах передающей, линии " предварительно искаженный сигнал ненуждается ни в каком дальнейшем выравйивании, что позволяет осуществлять надежную передачу сигналов на далекие расстояния и сократйть числа 7 10ретрансляторов при данной длине ли. нии с упрощением приемных станций.66717 выходом переключаемого источникатока. 20 5. Устройство по п.3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что упомянутый источник установившегося тока содержит, по крайней мере, два транэистс ра, база и коллектор одного из которых и база другого соединены через резистор с положительным полюсом источника напряжения, а коллектор другого транзистора является входом и 10 выходом источника установившегося тока.б. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанный выходной формирователь импульсов содержит двухтактный линейный усилитель, имеющий пару управляющих транзисторов, змиттеры которых подключены к выходу укаэанного источника установившегося тока, а коллекторы этих транзисторов подключены к противоположным концам первичной обмотки транс 712форматора, имеющей центральный отвод,подключенный к положительному полюсуисточника напряжения, причем вторичнаяобмотка укаэанного трансформатора подключена к линии передачи, и укаэанный выходной формирователь импульсовсодержит двепары транзисторов приема сигналов данных, включенных диодно, причем один транзистор из каждойпары подключен своим коллектором кбазе вспомогательного транзистора ик общей схеме ограничения амплитуды,содержащей соединенные диодно транзисторы, которые подключены к источнику напряжения, а другие транзисторы из укаэанных пар подключены своими коллекторами к базе соответствующего управляющего транзистора и кзмиттеру вспомогательного транзистораИсточники информации, принятые вовнимание при экспертизе1 . Патент СЮ Р 3562745,кл. 340-351, 1971,667177 г Составитель ь.Сеселкинедактор И.Марховская Техред Л. АлФероваКорректор С екмар Филиал ППППатент , г.ужгород, ул.Проектная,4 аказ 3168/50 Тираж 774 ЦИИИПИ Государственного комитет по делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб.