Приёмный тракт сигнала Манчестер с автоматической подстройкой под длину линии связи (варианты) Российский патент 2020 года по МПК H03M1/00 

Область техники

Изобретение относится к области передачи информации по проводным линиям связи и может быть применено в каналах связи, использующих биимпульсные бифазные коды (например, Манчестер-II), где ручная подстройка устройства амплитудно-частотной коррекции приемного тракта под длину линии связи нежелательна или неприемлема, например, в системах сбора и обработки информации систем физической защиты объектов с повышенными требованиями к безопасности.

Уровень техники

При передаче импульсных сигналов по длинным линиям связи сигнал искажается по форме и амплитуде. Чем больше длина линии связи, тем сильнее уменьшается амплитуда принимаемых сигналов и искажается их форма. Если для правильной работы приемного устройства необходимо восстановить амплитуду и форму сигнала, то используется устройство амплитудно-частотной коррекции. Амплитуда и форма сигнала, в частности, важны при использовании помехоустойчивых алгоритмов демодуляции с аналоговой фильтрацией входного сигнала.

Известно устройство, описанное в авторском свидетельстве №924871 «Устройство для автоматической коррекции амплитудно-частотных искажений в системах передачи»; заявлено 18.06.80; опубликовано 30.04.82; М. Кл.³ Н04В 3/04; авторы: Б.И. Полянский и В.И. Лившиц (СССР). Устройство содержит на передающей стороне источник испытательного сигнала и на приемной стороне корректор, узел разветвления, фильтры составляющих испытательного сигнала, переключатель, детектор, усилитель, квадратор, интегратор, пороговый узел, узел регулирования, дополнительный интегратор и дополнительный квадратор.

Недостатком является необходимость использования на передающей стороне источника испытательного сигнала с дискретным спектром и сложность в реализации.

Известно устройство, описанное в авторском свидетельстве SU №1292192 «Устройство коррекции амплитудно-частотных характеристик трактов систем передачи информации»; приоритет 28.05.85; опубликовано 23.02.87; МПК Н04В 3/04; авторы: Б.И. Полянский, В.И. Лившиц и В.Д. Кикинзон (СССР). Устройство содержит тракт связи, на передающей стороне программируемый контрольный генератор, а на приемной стороне корректор, блок согласования, перемножитель, фильтр промежуточной частоты, выпрямитель, блок синхронизации, три элемента И, переключатель частот, блок управления синтезатором частот, блок вычитания, регулируемый блок формирования опорного сигнала, БУ, два элемента задержки, элемент ИЛИ, компаратор, блок запоминания, блок управления регуляторами блока регуляторов, распределитель импульсов, одновибратор и RS-триггер.

Недостатком является необходимость использования на передающей стороне программируемого контрольного генератора и сложность в реализации.

Известно устройство, описанное в авторском свидетельстве SU №1307594 «Автоматический локальный корректор амплитудно-частотных искажений»; приоритет 16.07.84; опубликовано 30.04.87; МПК Н04В 3/04; авторы: В.А. Кисель и Н.А. Чашук (СССР). Устройство содержит генератор контрольного сигнала, корректор амплитудно-частотных искажений, регулятор, два сумматора, выпрямитель, блок сравнения, блок управления регулятором, потенциометр, источник постоянного напряжения, блок определения наличия КС, генератор тактовых импульсов, блок анализа окончания процесса настройки и индикатор.

Недостатком является необходимость использования генератора контрольного сигнала на передающей стороне и сложность в реализации.

Известен трансверсальный корректирующий фильтр, описанный в книге: П. Боккер, "Передача данных". Том I. М.: "Связь", 1980, стр. 210. Фильтр сдержит аналоговые элементы задержки сигнала, масштабирующие элементы, сумматоры, решающую схему, дифференциальный усилитель, умножитель, интегратор.

Недостатком является то, что фильтр сложен в реализации и работает не всегда устойчиво, поскольку чувствителен к передаваемой информации.

Известен рекурсивный корректор, описанный в книге: П. Боккер, "Передача данных". Том I. М.: "Связь", 1980, стр. 212. Корректор содержит сумматор, квантователь, цифровые линии задержки, масштабирующие элементы.

Недостатком является то, что корректор сложен в реализации из-за наличия квантователя и цифровых устройств задержки сигнала. Квантователь также ограничивает быстродействие корректора.

В качестве прототипа была выбрана «Система для дуплексной передачи информации по двухпроводной линии связи», патент РФ №2381627, приоритет 30.05.2006, опубликовано 10.02.2010, МПК H04L 5/14 (2006.01), Н04 В 1/56 (2006.01), автор Шадрин Александр Викторович (RU). Система содержит устройство амплитудно- частотной коррекции с подстроенным резистором, с помощью которого производится подстройка амплитудно-частотной характеристики под длину линии связи, и бифазный декодер с применением аналоговой фильтрации. В патенте приведена возможная схема устройства амплитудно-частотной коррекции.

Недостатком прототипа является ручная подстройка устройства амплитудно-частотной коррекции под длину линии связи.

Задача

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в автоматизации подстройки устройства амплитудно-частотной коррекции приемного тракта под длину линии связи.

Технический результат

Технический результат заключается в автоматической установке оптимального коэффициента передачи потенциометра, регулирующего амплитудно-частотную характеристику устройства амплитудно-частотной коррекции.

Технический результат в первом варианте достигается тем, что в приемном тракте сигнала Манчестер приемо-передающего устройства, содержащем устройство амплитудно-частотной коррекции с подстроечным резистором и декодер сигнала по схеме с аналоговой фильтрацией, согласно изобретению, декодер выполнен по схеме, содержащей интегратор, в качестве подстроечного резистора в устройстве амплитудно-частотной коррекции использован цифровой потенциометр с интерфейсом Up/Down Control, дополнительно введен блок управления, состоящий из одного аналогового компаратора и трех триггеров Шмитта, первый и третий из которых являются инвертирующими, второй неинвертирующим.

Первый и второй триггеры выполнены с двумя входами. Выход интегратора декодера соединен с первыми входами первого и второго триггеров и со входом третьего триггера. Выход первого триггера соединен с неинвертирующим входом компаратора. Выход второго триггера соединен со вторым входом первого триггера. Выход третьего триггера соединен со вторым входом второго триггера и со входом U/D цифрового потенциометра. Инвертирующий вход компаратора соединен с выходом устройства амплитудно-частотной коррекции и входом декодера, а выход компаратора соединен со входом цифрового потенциометра.

Если на втором входе первого триггера присутствует низкий уровень напряжения, то передаточная характеристика первого триггера по первому входу описывается напряжениями включения и выключения. Если на втором входе первого триггера присутствует высокий уровень напряжения, то напряжение на выходе первого триггера имеет высокий уровень независимо от сигнала на первом входе.

Если на втором входе второго триггера присутствует высокий уровень напряжения, то передаточная характеристика второго триггера по первому входу описывается напряжениями включения и выключения. Если на втором входе второго триггера присутствует низкий уровень напряжения, то напряжение на выходе второго триггера имеет низкий уровень независимо от сигнала на первом входе.

Совокупность существенных признаков в первом варианте обеспечивает получение технического результата - автоматическую установку оптимального коэффициента передачи потенциометра, регулирующего амплитудно-частотную характеристику устройства амплитудно-частотной коррекции, т.е. решает задачу автоматизации подстройки приемного тракта под длину линии связи.

Технический результат во втором варианте достигается тем, что в приемном тракте сигнала Манчестер приемо-передающего устройства, содержащем устройство амплитудно-частотной коррекции с подстроечным резистором и декодер сигнала по схеме с аналоговой фильтрацией, согласно изобретению, декодер выполнен по схеме, содержащей интегратор, в качестве подстроечного резистора в устройстве амплитудно-частотной коррекции использован цифровой потенциометр с интерфейсом Up/Down Control, дополнительно введен блок управления, состоящий из одного аналогового компаратора и трех триггеров Шмитта, первый и третий триггеры являются инвертирующими, второй - неинвертирующим.

Второй триггер имеет два входа, выход интегратора декодера соединен со входами первого и третьего триггеров и с первым входом второго триггера, выход первого триггера соединен с неинвертирующим входом компаратора, выход второго триггера подключен ко входу цифрового потенциометра. Выход третьего триггера соединен со вторым входом второго триггера и со входом U/D цифрового потенциометра, инвертирующий вход компаратора соединен с выходом устройства амплитудно-частотной коррекции и входом декодера, а выход компаратора соединен со входом цифрового потенциометра.

Если на втором входе второго триггера присутствует высокий уровень напряжения, то передаточная характеристика второго триггера по первому входу описывается напряжениями включения и выключения. Если на втором входе второго триггера присутствует низкий уровень напряжения, то напряжение на выходе второго триггера имеет низкий уровень независимо от сигнала на первом входе.

Совокупность существенных признаков во втором варианте обеспечивает получение технического результата - автоматическую установку оптимального коэффициента передачи потенциометра, регулирующего амплитудно-частотную характеристику устройства амплитудно-частотной коррекции, т.е. решает задачу автоматизации подстройки приемного тракта под длину линии связи.

Для обоих вариантов напряжение включения первого триггера равно минимально возможному значению амплитуды напряжения на интеграторе при приеме рабочего сигнала (U_L); напряжение выключения первого триггера меньше напряжения включения; напряжение включения второго триггера равно минимально допустимому значению амплитуды напряжения на интеграторе при приеме рабочего сигнала (U_MIN); напряжение выключения второго триггера меньше напряжения выключения первого триггера; напряжение включения третьего триггера равно максимально допустимому значению амплитуды напряжения на интеграторе при приеме рабочего сигнала (U_MAX); напряжение выключения третьего триггера меньше напряжения включения.

Достигаемый результат, обеспечивается не только наличием известных отличительных признаков, но и зависит от взаимодействия их с другими существенными признаками заявляемого устройства. Это позволяет устройству расширить свои функциональные возможности и обеспечить решение задачи автоматизации подстройки приемного тракта для бифазного биимпульсного сигнала под длину линии связи.

Расширенная функция, обеспечиваемая известными отличительными признаками, и получение неожиданного результата от использования этих признаков в совокупности с другими признаками свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Краткое описание чертежа

На фиг. 1 показана функциональная схема блока управления и его подключение к устройству амплитудно-частотной коррекции и декодеру по первому варианту.

На фиг. 2 показана функциональная схема блока управления и его подключение к устройству амплитудно-частотной коррекции и декодеру по второму варианту.

На фиг. 3 показана принципиальная схема блока управления, соответствующего функциональной схеме, показанной на фиг. 1 по первому варианту.

На фиг. 4 изображен фрагмент (два соседних битовых интервала) передаваемого логического сигнала в коде NRZ.

На фиг. 5 изображен фрагмент (два соседних битовых интервала) сигнала в коде Манчестер, подаваемого в линию связи.

На фиг. 6 изображен фрагмент (два соседних битовых интервала) сигнала на выходе линии связи, поступающего на вход приемного тракта.

На фиг. 7-13 показаны временные диаграммы сигналов в блоке управления для обоих вариантов, когда в линии связи отсутствуют информационные сигналы и присутствуют только помехи.

На фиг. 14-34 показаны диаграммы сигналов в блоке управления, соответствующие принципиальной схеме на фиг. 3 по первому варианту.

На фиг. 14-20 показаны временные диаграммы сигналов в блоке управления, когда амплитуда импульса на интеграторе меньше минимально допустимого значения, поскольку коэффициент передачи потенциометра в устройстве амплитудно-частотной коррекции меньше оптимального;

На фиг. 21-27 показаны временные диаграммы сигналов в блоке управления, когда амплитуда импульсов напряжения на выходе интегратора находится в заданном диапазоне, поскольку коэффициент передачи потенциометра в устройстве амплитудно-частотной коррекции имеет оптимальное значение;

На фиг. 28-34 показаны временные диаграммы сигналов в блоке управления, когда амплитуда импульса на интеграторе больше максимально допустимого значения, поскольку коэффициент передачи потенциометра в устройстве амплитудно-частотной коррекции больше оптимального.

На фиг. 35 показана принципиальная схема блока управления, соответствующего функциональной схеме, показанной на фиг. 2 по второму варианту.

На фиг. 36-54 показаны временные диаграммы сигналов в блоке управления для схемы, приведенной на фиг. 35 по второму варианту.

На фиг. 36-42 показаны временные диаграммы сигналов в блоке управления, когда амплитуда импульса на интеграторе меньше минимально допустимого значения, поскольку коэффициент передачи потенциометра в устройстве амплитудно-частотной коррекции меньше оптимального.

На фиг. 43-48 показаны временные диаграммы сигналов в блоке управления, когда амплитуда импульсов напряжения на выходе интегратора находится в заданном диапазоне, поскольку коэффициент передачи потенциометра в устройстве амплитудно-частотной коррекции имеет оптимальное значение.

На фиг. 49-54 показаны временные диаграммы сигналов в блоке управления, когда амплитуда импульса на интеграторе больше максимально допустимого значения, поскольку коэффициент передачи потенциометра в устройстве амплитудно-частотной коррекции больше оптимального.

Варианты осуществления изобретения

Ниже рассмотрены два варианта осуществления изобретения. В обоих вариантах в качестве критерия настройки устройства амплитудно-частотной коррекции используется амплитуда сигнала на выходе интегратора, входящего в состав декодера. Неискаженному сигналу соответствует определенная амплитуда. Для автоматической подстройки устройства амплитудно-частотной коррекции назначаются минимально допустимое значение амплитуды U_MIN и максимально допустимое значение амплитуды U_MAX. Амплитуда сигнала на выходе интегратора сравнивается с границами назначенного диапазона и вырабатываются сигналы, устанавливающие такой коэффициент передачи потенциометра, при котором амплитуда будет находиться внутри этого диапазона. Если амплитуда меньше U_MIN, то вырабатываются сигналы, увеличивающие коэффициент передачи потенциометра до тех пор, пока амплитуда не станет больше U_MIN. Если амплитуда больше U_MAX, то вырабатываются сигналы, уменьшающие коэффициент передачи потенциометра до тех пор, пока амплитуда не станет меньше U_MAX Если амплитуда лежит в диапазоне от U_MIN до U_MAX, то сигналы для изменения коэффициента передачи потенциометра не вырабатываются. Для максимально допустимой длины линии связи и минимальном коэффициенте передачи потенциометра амплитуда сигналов на выходе интегратора, обусловленных информационными сигналами, равна U_L, поэтому если амплитуда меньше U_L, то это считается помехой и сигналы для изменения коэффициента передачи потенциометра также не вырабатываются.

Амплитуда сравнивается с заданными величинами U_L, U_MIN и U_MAX с помощью трех триггеров, напряжения включения которых равны этим величинам, а напряжения выключения выбраны так, чтобы не возникали ложные сигналы управления цифровым потенциометром:

- напряжение включения первого триггера равно минимально возможному значению амплитуды напряжения на интеграторе при приеме рабочего сигнала (U_L);

- напряжение выключения первого триггера меньше напряжения включения;

- напряжение включения второго триггера равно минимально допустимому значению амплитуды напряжения на интеграторе при приеме рабочего сигнала (U_MIN);

- напряжение выключения второго триггера меньше напряжения выключения первого триггера;

- напряжение включения третьего триггера равно максимально допустимому значению амплитуды напряжения на интеграторе при приеме рабочего сигнала (U_MAX);

- напряжение выключения третьего триггера меньше напряжения включения.

В качестве подстроечного резистора в устройстве амплитудно-частотной коррекции использован цифровой потенциометр с интерфейсом UDC (Up/Down Control). Могут быть использованы, например, цифровые потенциометры САТ5114 компании CATALIST или Х9315 компании XICOR. Оба они имеют напряжение питания 5 В, количество ступеней регулирования - 32. При таком количестве ступеней обеспечивается точность подстройки коэффициента передачи около 1,5% (что вполне достаточно) и малое количество шагов подстройки (благодаря небольшому количеству ступеней регулирования).

Интерфейс UDC имеет три сигнала: - выбор устройства сигналом низкого уровня, - инкремент и U/D - сигнал направления. Для регулировки потенциометра 2 необходимо выбрать его сигналом , установить сигнал направления U/D в соответствии с желаемым направлением изменения положения движка потенциометра 2 и затем изменить положение движка, изменив напряжение с высокого уровня на низкий на входе

В качестве компаратора и для построения триггеров Шмитта могут использоваться, например, микросхемы МАХ941 или МАХ944. Эти микросхемы имеют выходной сигнал низкого уровня, близкий к нулю, и сигнал высокого уровня, близкий к напряжению питания, что обеспечивает уровни логических сигналов, необходимые для управления цифровым потенциометром 2.

В первом варианте приемный тракт приемо-передающего устройства (фиг. 1) содержит устройство амплитудно-частотной коррекции 1 с подстроечным резистором 2 и декодер 3 сигнала по схеме с аналоговой фильтрацией.

Декодер 3 выполнен по схеме, содержащей интегратор 4.

В качестве подстроечного резистора 2 в устройстве амплитудно-частотной коррекции 1 использован цифровой потенциометр с интерфейсом Up/Down Control (UDC).

Блок управления состоит из аналогового компаратора 5 и триггеров Шмитта: первого триггера 6, второго триггера 7, третьего триггера 8. Первый триггер 6 и третий триггер 8 являются инвертирующими, второй триггер 7 - неинвертирующим.

Первый триггер 6 имеет первый вход 9 и второй вход 10.

Если на втором входе 10 первого триггера 6 присутствует низкий уровень напряжения, то передаточная характеристика первого триггера 6 по первому входу 9 описывается напряжениями включения и выключения.

Если на втором входе 10 первого триггера 6 присутствует высокий уровень напряжения, то напряжение на выходе первого триггера 6 имеет высокий уровень независимо от сигнала на первом входе 9.

Второй триггер 7 имеет первый вход 11 и второй вход 12.

Если на втором входе 12 второго триггера 7 присутствует высокий уровень напряжения, то передаточная характеристика второго триггера 7 по первому входу 11 описывается напряжениями включения и выключения.

Если на втором входе 12 второго триггера 7 присутствует низкий уровень напряжения, то напряжение на выходе второго триггера 7 имеет низкий уровень независимо от сигнала на первом входе 11.

Выход интегратора 4 декодера 3 соединен с первыми входами 9 и 11 триггеров 6 и 7 и со входом 13 третьего триггера 8.

Выход первого триггера 6 соединен с неинвертирующим входом компаратора 5.

Выход второго триггера 7 соединен со вторым входом 10 первого триггера 6.

Выход третьего триггера 8 соединен со вторым входом 12 второго триггера 7 и со входом U/D цифрового потенциометра 2.

Инвертирующий вход компаратора 5 соединен с выходом устройства амплитудно-частотной коррекции 1 и входом декодера 3.

Выход компаратора 5 соединен со входом цифрового потенциометра 2.

Во втором варианте приемный тракт приемо-передающего устройства (фиг. 2) содержит устройство амплитудно-частотной коррекции 1 с подстроечным резистором 2 и декодер 3 сигнала по схеме с аналоговой фильтрацией.

Декодер 3 выполнен по схеме, содержащей интегратор 4.

В качестве подстроечного резистора 2 в устройстве амплитудно-частотной коррекции 1 использован цифровой потенциометр с интерфейсом Up/Down Control (UDC).

Блок управления состоит из аналогового компаратора 5 и триггеров Шмитта: первого триггера 6, второго триггера 7, третьего триггера 8. Первый триггер 6 и третий триггер 8 являются инвертирующими, второй триггер 7 - неинвертирующим.

Первый триггер 6 имеет вход 9.

Передаточная характеристика первого триггера 6 по входу 9 описывается напряжениями включения и выключения.

Второй триггер 7 имеет первый вход 11 и второй вход 12.

Если на втором входе 12 второго триггера 7 присутствует высокий уровень напряжения, то передаточная характеристика второго триггера 7 по первому входу 11 описывается напряжениями включения и выключения.

Если на втором входе 12 второго триггера 7 присутствует низкий уровень напряжения, то напряжение на выходе второго триггера 7 имеет низкий уровень независимо от сигнала на первом входе 11.

Выход интегратора 4 декодера 3 соединен со входами 9 и 13 триггеров 6 и 8 и со вторым входом 11 второго триггера 7.

Выход первого триггера 6 соединен с неинвертирующим входом компаратора 5.

Выход второго триггера 7 соединен со входом цифрового потенциометра 2.

Выход третьего триггера 8 соединен со вторым входом 12 второго триггера 7 и со входом U/D цифрового потенциометра 2.

Инвертирующий вход компаратора 5 соединен с выходом устройства амплитудно-частотной коррекции 1 и входом декодера 3.

Выход компаратора 5 соединен со входом цифрового потенциометра 2.

По первому варианту схема работает следующим образом. Блок управления, построенный по принципиальной схеме, показанной на фиг. 3 и соответствующей функциональной схеме, показанной на фиг. 1, работает следующим образом.

Сигнал U_ML с линии связи поступает на вход устройства амплитудно-частотной коррекции 1. Подстройка приемного тракта под длину линии связи производится с помощью потенциометра 2.

Выходной сигнал U_AFC устройства амплитудно-частотной коррекции 1 подается на вход декодера 3, содержащего интегратор 4, а также на инвертирующий вход аналогового компаратора 5. Сигнал U_INT с выхода интегратора 4 подается на первый вход 9 первого триггера 6, на первый вход 11 второго триггера 7 и на вход 13 третьего триггера 8. Сигнал Uc с выхода первого триггера 6 подается на неинвертирующий вход компаратора 5. Сигнал Ub с выхода второго триггера 7 подается на второй вход 10 триггера 6.

Напряжения включения и выключения триггера 6, построенного на компараторе 14, задаются напряжением питания устройства Ucc (фиг. 3) и соотношением сопротивлений резисторов 15, 16 и 17. Напряжение Uc будет близким к нулю только если напряжения Ua и Ub имеют низкий уровень. Соотношение сопротивлений резисторов 18 и 19 выбраны так, что если хотя бы одно из напряжений Ua или Ub имеет высокий уровень, то напряжение Uc будет превышать максимально возможную амплитуду напряжения U_AFC на выходе устройства амплитудно-частотной коррекции, следовательно, напряжение U_INC на выходе компаратора 5 будет сохранять высокий уровень независимо от значения напряжения U_AFC, а коэффициент передачи цифрового потенциометра 2 будет оставаться неизменным.

Напряжения включения и выключения триггера 7, построенного на компараторе 20, задаются напряжением питания устройства Ucc и соотношением сопротивлений резисторов 21, 22, 23 и 24. Подача напряжения U_U/D низкого уровня на катод диода 25, служащего вторым входом 12 триггера 7, обеспечивает напряжение Ub низкого уровня на выходе триггера 7.

Напряжения включения и выключения триггера 8, построенного на компараторе 26, задаются напряжением питания устройства Ucc и соотношением сопротивлений резисторов 27 и 28.

На фиг. 4 показан фрагмент передаваемой логической последовательности U_NRZ, на фиг. 5 - соответствующий ему сигнал U_M в коде Манчестер, подаваемый в линию связи и представляющий собой пары равных по амплитуде и длительности импульсов противоположной полярности. В середине битового интервала сигнал меняется с максимального отрицательного значения на максимальное положительное значение или наоборот. Чем длиннее линия связи, тем сильнее искажен сигнал U_ML на противоположном конце линии связи, например, как показано на фиг. 6. Сигнал U_ML подается на вход приемного тракта сигнала Манчестер (фиг. 3).

При приеме сигналов U_ML (фиг. 5) на выходе интегратора 4, входящего в состав декодера 3 приемного тракта, появляются импульсы U_INT положительной и отрицательной полярностей (фиг. 6, 13, 20), причем максимум напряжения U_INT на выходе интегратора 4 достигается к моменту перехода сигнала U_AFC (фиг. 14, 21, 28) через ноль. Блок управления использует импульсы положительной полярности.

При действии в линии связи помех и при отсутствии сигналов Манчестер сигнал U_AFC на выходе каскада амплитудно-частотной коррекции имеет вид, показанный на фиг. 7. Амплитуда сигнала U_INT (фиг. 8) на выходе интегратора 4 не превышает пороговой величины U_L - минимально возможного значения амплитуды напряжения на интеграторе 4 при приеме сигнала U_ML. Следовательно, сигнал Ua (фиг. 9) на выходе компаратора 14 будет иметь высокий уровень напряжения. Поэтому сигнал U_INC на выходе компаратора 5 (фиг. 13), подаваемый на вход цифрового потенциометра 2, будет сохранять высокий уровень и коэффициент передачи цифрового потенциометра 2 не будет меняться. U_L<U_{INT MAX}<U_MIN

Если к моменту перехода сигнала U_AFC (фиг. 14) через ноль сигнал U_INT (фиг. 15) превысил U_L, но остался меньше U_MIN, то сигнал Ua (фиг. 16) на выходе компаратора 14 будет близким к нулю, сигнал U_U/D (фиг. 17) имеет высокий уровень, сигнал Ub (фиг. 18) на выходе триггера 7 будет близким к нулю, сигнал Uc (фиг. 19) на выходе триггера 6 будет близким к нулю, следовательно, при переходе сигнала U_AFC (фиг. 14) через ноль напряжение U_INC (фиг. 20) на выходе компаратора 5 изменится с высокого уровня на низкий, а коэффициент передачи цифрового потенциометра 2 увеличится на одну ступень. При поступлении каждого информационного бита, дающего положительный импульс напряжения U_INT на выходе интегратора 4 с амплитудой больше U_L, но меньше U_MIN, коэффициент передачи цифрового потенциометра 2 будет увеличиваться на одну ступень до тех пор, пока амплитуда очередного положительного импульса напряжения U_INT на выходе интегратора 4 не превысит U_MIN.

U_MIN<U_{INT MAX}<U_MAX

Если к моменту перехода сигнала U_AFC (фиг. 21) через ноль амплитуда сигнала U_INT (фиг. 22) на выходе интегратора 4 больше U_MIN, но меньше U_MAX, т.е. находится в заданных пределах, то сигнал Ua (фиг. 23) на выходе компаратора 14 будет близким к нулю, напряжение U_U/D (фиг. 24) на выходе триггера 8 будет иметь высокий уровень, при котором выходной сигнал Ub триггера 7 определяется сигналом на первом входе 11 триггера 7. Поэтому выходной сигнал Ub (фиг. 25) триггера 7 примет высокий уровень, выходной сигнал Uc (фиг. 26) триггера 6 также примет высокий уровень.

Напряжение Uc (фиг. 26) на неинвертирующем входе компаратора 5 будет больше амплитуды напряжения U_AFC (фиг. 21) с выхода устройства амплитудно-частотной коррекции, подаваемого на инвертирующий вход компаратора 5, поэтому изменения сигнала U_INC на выходе компаратора 5 с высокого на низкий уровень не произойдет (фиг. 27) и коэффициент передачи цифрового потенциометра 2 не изменится.

U_{INT MAX}>U_MAX

Если к моменту перехода сигнала U_AFC (фиг. 28) через ноль амплитуда сигнала U_INT (фиг. 29) на выходе интегратора 4 больше U_MAX , сигнал Ua (фиг. 30) на выходе компаратора 14 будет иметь низкий уровень, сигнал U_U/D (фиг. 31) на выходе третьего триггера 8 примет низкий уровень, устанавливающий выходной сигнал Ub (фиг. 32) триггера 7 в низкий уровень, поэтому сигнал Uc (фиг. 33) будет иметь низкий уровень. Также сигнал U_U/D (фиг. 31) низкого уровня, соответствующий уменьшению коэффициента передачи, будет подан на вход U/D цифрового потенциометра 2. Поскольку на неинвертирующем входе компаратора 5 установится низкий уровень, то в момент перехода сигнала U_AFC (фиг. 28) на выходе устройства амплитудно-частотной коррекции 1 через ноль сигнал U_INC (фиг. 34) на выходе компаратора 5 перейдет с высокого уровня в низкий и коэффициент передачи цифрового потенциометра 2 уменьшится на одну ступень. При поступлении каждого информационного бита, дающего положительный импульс напряжения на выходе интегратора 4, коэффициент передачи цифрового потенциометра 2 будет уменьшаться на одну ступень до тех пор, пока амплитуда очередного положительного импульса напряжения на выходе интегратора 4 не станет меньше U_MAX.

Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в том, что автоматически установится оптимальный коэффициент передачи подстроечного потенциометра 2 в устройстве амплитудно-частотной коррекции и амплитуда сигналов U_INT на выходе интегратора 4 декодера 3, обусловленных принимаемыми сигналами Манчестер, установится в заданном диапазоне (U_MIN<U_{INT MAX}<U_MAX), соответствующем оптимальной работе декодера 3.

По второму варианту схема работает следующим образом Блок управления, построенный по принципиальной схеме, показанной на фиг. 35 и соответствующей функциональной схеме, показанной на фиг. 2, работает следующим образом.

При действии в линии связи помех и при отсутствии сигналов Манчестер сигнал U_AFC на выходе каскада амплитудно-частотной коррекции имеет вид, показанный на фиг. 7. Амплитуда сигнала U_INT (фиг. 8) на выходе интегратора 4 не превышает пороговой величины U_L - минимально возможного значения амплитуды напряжения на интеграторе 4 при приеме сигнала U_ML. Следовательно, сигнал Ua (фиг. 9) на выходе компаратора 14 будет иметь высокий уровень напряжения. Поэтому сигнал U_INC на выходе компаратора 5 (фиг. 13), подаваемый на вход цифрового потенциометра 2, будет сохранять высокий уровень и коэффициент передачи цифрового потенциометра 2 не будет меняться.

U_L<U_{INT MAX}<U_MIN

Если к моменту перехода сигнала U_AFC (фиг. 36) через ноль сигнал U_INT (фиг. 37) превысил U_L, но остался меньше U_MIN, то сигнал Ua (фиг. 38) на выходе компаратора 14 будет близким к нулю, сигнал U_U/D (фиг. 39) имеет высокий уровень, сигнал Ub (фиг. 40) на выходе триггера 7 будет близким к нулю, сигнал Uc (фиг. 41) на выходе триггера 6 будет близким к нулю, следовательно, при переходе сигнала U_AFC (фиг. 36) через ноль напряжение U_INC (фиг. 42) на выходе компаратора 5 изменится с высокого уровня на низкий, а коэффициент передачи цифрового потенциометра 2 увеличится на одну ступень. При поступлении каждого информационного бита, дающего положительный импульс напряжения U_INT на выходе интегратора 4 с амплитудой больше U_L, но меньше U_MIN, коэффициент передачи цифрового потенциометра 2 будет увеличиваться на одну ступень до тех пор, пока амплитуда очередного положительного импульса напряжения U_INT на выходе интегратора 4 не превысит U_MIN.

U_MIN<U_{INT MAX}<U_MAX

Если к моменту перехода сигнала U_AFC (фиг. 43) через ноль амплитуда сигнала U_INT (фиг. 44) на выходе интегратора 4 больше U_MIN, но меньше U_MAX, т.е. находится в заданных пределах, то сигналы Ua и Uc (фиг. 45) будут близким к нулю, напряжение U_U/D (фиг. 46) на выходе триггера 8 будет иметь высокий уровень, при котором выходной сигнал Ub триггера 7 определяется сигналом на первом входе 11 триггера 7. Поэтому выходной сигнал Ub (фиг. 47) триггера 7 примет высокий уровень. Поскольку сигнал Ub подается на вход цифрового потенциометра 2, то изменение коэффициента передачи цифрового потенциометра 2 будет запрещено, несмотря на то, что сигнал U_INC (фиг. 48) на выходе компаратора 5 изменится с высокого уровня на низкий.

U_{INT MAX}>U_MAX

Если к моменту перехода сигнала U_AFC (фиг. 49) через ноль амплитуда сигнала U_INT (фиг. 50) на выходе интегратора 4 больше U_MAX, сигналы Ua и Uc (фиг. 51) будут иметь низкий уровень, сигнал U_U/D (фиг. 52) на выходе третьего триггера 8 примет низкий уровень, устанавливающий выходной сигнал Ub (фиг. 53) триггера 7 в низкий уровень, разрешающий изменение коэффициента передачи цифрового потенциометра 2 и изменяя направление изменения коэффициента передачи на уменьшение. Поскольку на неинвертирующем входе компаратора 5 установится низкий уровень, то в момент перехода сигнала U_AFC (фиг. 49) на выходе устройства амплитудно-частотной коррекции 1 через ноль сигнал U_INC (фиг. 54) на выходе компаратора 5 перейдет с высокого уровня в низкий и коэффициент передачи цифрового потенциометра 2 уменьшится на одну ступень. При поступлении каждого информационного бита, дающего положительный импульс напряжения на выходе интегратора 4, коэффициент передачи цифрового потенциометра 2 будет уменьшаться на одну ступень до тех пор, пока амплитуда очередного положительного импульса напряжения на выходе интегратора 4 не станет меньше U_MAX.

Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в том, что автоматически установится оптимальный коэффициент передачи подстроечного потенциометра 2 в устройстве амплитудно-частотной коррекции и амплитуда сигналов U_INT на выходе интегратора 4 декодера 3, обусловленных принимаемыми сигналами Манчестер, установится в заданном диапазоне (U_MIN<U_{INT MAX}<U_MAX), соответствующем оптимальной работе декодера 3.

При проведении анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявлении источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не были обнаружены аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественной всем существенным признакам данного изобретения. Это подтверждает, что заявленное изобретение соответствует требованию «новизна».

Промышленная применимость

Рассмотренный вариант выполнения изобретения реализован в различных устройствах разработанной и используемой во ВНИИТФ системы сбора и обработки информации МАРС-2000, прошел испытания и с 2015 г. находится в эксплуатации. Это доказывает его работоспособность и подтверждает промышленную применимость.

Изобретение относится к области передачи информации по проводным линиям связи и может быть применено в каналах связи, использующих биимпульсные бифазные коды. Технический результат заключается в автоматической установке оптимального коэффициента передачи потенциометра, регулирующего амплитудно-частотную характеристику устройства амплитудно-частотной коррекции. Технический результат достигается тем, что в заявляемом техническом решении имеется устройство амплитудно-частотной коррекции, а также декодер, содержащий интегратор. Выход интегратора декодера соединен с первыми входами первого и второго триггеров и с входом третьего триггера. Выход первого триггера соединен с неинвертирующим входом компаратора. Выход второго триггера соединен со вторым входом первого триггера. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 54 ил.

1. Приемный тракт сигнала Манчестер с автоматической подстройкой под длину линии связи (варианты), содержащий устройство амплитудно-частотной коррекции с подстроечным резистором и декодер сигнала по схеме с аналоговой фильтрацией, отличающийся тем, что декодер выполнен по схеме, содержащей интегратор, в качестве подстроечного резистора в устройстве амплитудно-частотной коррекции использован цифровой потенциометр с интерфейсом Up/Down Control, дополнительно введен блок управления, состоящий из одного аналогового компаратора и трех триггеров Шмитта, первый и третий из которых инвертирующие, второй - неинвертирующий, первый и второй триггеры выполнены с двумя входами, выход интегратора декодера соединен с первыми входами первого и второго триггеров и со входом третьего триггера, выход первого триггера соединен с неинвертирующим входом компаратора, выход второго триггера соединен со вторым входом первого триггера, выход третьего триггера соединен со вторым входом второго триггера и со входом U/D цифрового потенциометра, инвертирующий вход компаратора соединен с выходом устройства амплитудно-частотной коррекции и входом декодера, а выход компаратора соединен со входом цифрового потенциометра.

2. Приемный тракт сигнала Манчестер с автоматической подстройкой под длину линии связи (варианты), содержащий устройство амплитудно-частотной коррекции с подстроечным резистором и декодер сигнала по схеме с аналоговой фильтрацией, отличающийся тем, что декодер выполнен по схеме, содержащей интегратор, в качестве подстроечного резистора в устройстве амплитудно-частотной коррекции использован цифровой потенциометр с интерфейсом Up/Down Control, дополнительно введен блок управления, состоящий из одного аналогового компаратора и трех триггеров Шмитта, первый и третий из которых инвертирующие, второй - неинвертирующий, второй триггер выполнен с двумя входами, выход интегратора декодера соединен со входами первого и третьего триггеров и с первым входом второго триггера, выход первого триггера соединен с неинвертирующим входом компаратора, выход второго триггера подключен ко входу цифрового потенциометра, выход третьего триггера соединен со вторым входом второго триггера и со входом U/D цифрового потенциометра, инвертирующий вход компаратора соединен с выходом устройства амплитудно-частотной коррекции и входом декодера, а выход компаратора соединен со входом цифрового потенциометра.

3. Приемный тракт сигнала Манчестер по п. 1, отличающийся тем, что в случае присутствия низкого уровня напряжения на втором входе первого триггера, передаточная характеристика первого триггера по первому входу описывается напряжениями включения и выключения; в случае присутствия высокого уровня напряжения на втором входе первого триггера напряжение на выходе первого триггера имеет высокий уровень независимо от сигнала на первом входе; в случае присутствия высокого уровня напряжения на втором входе второго триггера передаточная характеристика второго триггера по первому входу описывается напряжениями включения и выключения; в случае присутствия низкого уровня напряжения на втором входе второго триггера напряжение на выходе второго триггера имеет низкий уровень независимо от сигнала на первом входе.

4. Приемный тракт сигнала Манчестер по п. 2, отличающийся тем, что в случае присутствия высокого уровня напряжения на втором входе второго триггера передаточная характеристика второго триггера по первому входу описывается напряжениями включения и выключения; в случае присутствия низкого уровня напряжения на втором входе второго триггера напряжение на выходе второго триггера имеет низкий уровень независимо от сигнала на первом входе.

5. Приемный тракт сигнала Манчестер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что напряжение включения первого триггера равно минимально возможному значению амплитуды напряжения на интеграторе при приеме рабочего сигнала (U_L); напряжение выключения первого триггера меньше напряжения включения; напряжение включения второго триггера равно минимально допустимому значению амплитуды напряжения на интеграторе при приеме рабочего сигнала (U_MIN); напряжение выключения второго триггера меньше напряжения выключения первого триггера; напряжение включения третьего триггера равно максимально допустимому значению амплитуды напряжения на интеграторе при приеме рабочего сигнала (U_MAX); напряжение выключения третьего триггера меньше напряжения включения.