Устройство передачи и приема информации по оптическому каналу связи Советский патент 1983 года по МПК G08C23/06 

Изобретение относится к технике электрической связи, в частности к передаче сигналов, предназначено для передачи цифровой информации на расстояния порядка сотен метров и более и может быть использовано в цифровых: вычислительных комплексах (ЦВК) для передачи цифровой информации между приборами и устройствами ЦВК по волоконно-оптическому кабелю. Известны различные устройства для передачи цифровой информации на волокон но-сптическом кабеле (световоде). Известно устройс-гео, в котором цифр вая информация передается параллельно по нескольким оптическим каналам. Один из (штических каналов в таком устройст ве резервируется для передачи хронирую щего сигнала. Каждый канал состоит из оптического передатчика, световода и оп тическся о приемника. Хронирующие импульсы с выхода оптического приемника o6нapyживatoтcя пороговой схемой, которая управляет оттическими приемниками : (усилител$я и) во всек информацнонных каналах.. Достоинством такого устройства является отсутствие гальванической связи приборов, между которыми происходит обмен шв})ормацией Cl . Недостатком устройства являюггся большие аппаратурные затраты, так как число световоде, передатчиков и приемников соответствует числу информационных и служе офс бит, передаваемых одновременно. Известно также устройство, использующее временное уплотнение цифровой информации на оптических кабешпс, в котсфом сигналы синхронизации (тактовые импульсы) наложены на информационный групповой сигнал и передахтгся по одному и тому же световоду. Это устройство предназначено для передачи цифровой информации на большие расстояния в телефонной связи (системы с импульсно-кодовой модуляцией и временным депением каналов - ИКМ-ВД). Оно содержит поспедоватепьно соединенные источник двоичных сигналов, кодер, оптический каббль . (световод), оптический приемник, I пороговое устройство, детектор и выделитель синхросигнала 2 . Недостатком данного устройства является его сложность по причине сложных оптических передатчика и приемника {из-за удвоения скорости передачи в све товоде) и наличия выделителя синхросигнала. Кроме того, недостатком устройства является то, что оно не использоваться для передачи информации между приборами ЦВК, так как не обеспе-тчивает передачубольшого числа логичес ких нулей (десятки, а в телефонии - не более семи) - выделитель синхросигнала становится неработоспособным , .что приводит к срыву синхронизации и неработоспособности всего канала передачи информации. Для устранения указанных недостатков в устройствах передачи информации используется отдельный канал синхронизации. I Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устро ство для передачи цифровой информации на небольшие расстояния (от нескольких метров ло нескольких десятков метров), содержащее источник информационных двоичных сигналов, регистр для преобра зования параллельного кода в последова тельный (кодер), оптический передатчик световод, оптический приемник, регистр преобразования последовательного кода в параллельный (дексиер), а также синхронизатор (генератор тактовых импульсов) и оптические передатчик, при- емник и световод для передачи тактовых импульсов в декодер . Основным достоинством такого устройства является простата реализации и малые аппаратурные затраты СЗД . Однако при использовании известного устройства для передачи данных на расстояния в сотни метров (что требуется в нашем случае) достоверность приема недостаточна. Зто происходит иэ-за малой величины отношения сигнал-помеха на ьходе декодера, так как велико затухание сигнала в световоде, искажается форма сигнала на выходе детектор а также из-за того, что запись бита информации в регистр производится в ечение тактового импульса, имеющего значительную длительность. Цель изобретения - повышение достоверности информации. Поставленная цель достигиется тем, что в устройство для передачи и приема цифровой информахти по оптическому каналу связи, содержащее источник информации, выход которого соединен с информационным входом кодера, выход кодера через передатчик информаюсии соединен с ВХОДОМ информационного канала связи, выход которого соединен с входом приемника инфорк ации, синхронизатор, выход которого соединен с входом источника информации, управляющим входом кодера и через передатчик синхроимпульсов с. входом синхронизирующего канала связи, выход которого соединен с входом приемника синхроимпульсов, и декодер, выход которого соединен с выходом устройства, введены формирователь строб-импульсов и блок сравнения, информационный вход которого подключен к.выходу приемника информации, выход - к ВХОДУ декодера, выход приемника синхроимпульсов через формирователь строб-импульсов подключен к стробирующему входу блока сравнения. Сущность изобретения заключается в вьтолнении сравнения информационного сигнала с пороговым уровнем в течение короткого промежутка времени с высокой чувствительностью. На фиг. 1 изображена блок-схема предлагемого устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие работу этого устройства; на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие достижение положительного эффекта. Устройство содержит источник 1 информации (двоичных сигналов), кодер 2, оптический передатчик 3 информации, информационный канал 4 связи (оптический кабель - световод), оптический приемник 5 информации, блок 6 сравнения (дифференциальный стробируемый компаратор), декодер 7, синхронизатор 8 (генератор тактовых импульсов), оптический передатчик 9 синхроимпульсов, синхронизирующий канал 10 связи (кабель); приемник fl синхроимпульсов и формирователь 12 строб-импульсов. Устройство работает следующим образом. Параллельный код от источника 1 двоичных сигналов преобразуется кодером 2 в последовательный (фиг. 2, А). Оптический передатчик 3 преобразует электрический сигнал в оптический импульсный, который передается на прием ник 5 по СВ61ГОВОДУ 4. Оптический импул1 сный сигаал принимается, преофазуется в электрический сигнал и усиливается оптическим приемником 5 (фиг. 2Д). Синхронизатор 8 вырабытывает последовательность тактоньгх импульсов(фиг. ) , которая управляет работой источника 1 и кодера 2, а также передается через передатчик 9, кабель 10 и приемник 11. Из сигнала на Ьыходе приемника 11 (фиг. ) фор мирователь 12 формирует короткие строб-импульсы (фиг. 2|Г ), поступающие на стробирующий вход блока 6 (дифференциального компаратора). Фаза строб-импульсов выбирается таким образом, чтобы положительный фронт их совпадал с максимальной амплитудой сигнала на выходе приемника 5, В момент прихода положительного фронта строб-импульса дифференциальный компаратор 6 производит сравнение амп литуды сигнала ис,иа выходе оптическокого приемника 5 и порогового напряжения и ПОР (подаваемого, например, от внешнего источника на второй вход компаратора 6 и выбираемого из уелоВИЯ 7, 2Um , где Ущ-уровень шума на входе компаратора 6). В случае Up и ПОР выходе дифференциального стробируемого компаратора 6 формируется сигнал 1. В случае U.,(J формируется сигнал О. Цифровой последовательный код с выхода компаратора 6 (фиг. ) подается на декодер 7 который преобразует его в параллельВ известном устройстве-прототипе запись бита информации в приемный регистр осуществляется в течение времени Т (фиг. ), средний уровень сигна ла на входе регистра мал в течение интервала С и отношение сигнал помех а также мало. Запись 1 в регистр происходит при превьпцении порогового уро ня на довольно значительную величину при построении регистра на современной элементной базе эта величина составляет не менее одного вольта. В предлагаемом, устройстве запись бита информации в регистр осуществляе ся в течение интервала времейи ТГс., пр чем TC .«i (фиг. ) уровень сигнала на входе компаратора в несколько раз больше упомянутого среднего уровня сигнала и, следовательно, отношение сиг.нал/помеха также в несколько раз вьпие. Сравнение сигнала с пороговым уровнем осуществляется дифференциальным стробируемым компаратором, при этом запись 1 в регистр происходит при превьпиении порогового уровня на величину порядка единиц милливольт. Таким офазом, достоверность информации на выходе предлагаемого устройства практически на два-три порядка выше достоверности информации на выходе устройства-прототипа. Формул а изобретения Устройство для передачи и приема цифровой информации по оптическому каналу связи, содержащее источник информации, выход которого соединен с инфорнмационньгм входом коцера, вьГхоа копера через передатчик информации соецинен с вхо- пом информационного канала связи, выход которого соединен с входом приемника информации, синхрониз атор, выход которого соединен с входом источника информации, управляющим входом кодера и через передатчик синхроимпуттьсов с ЕКОдом синхронизирующего канала связи, выход которого соединен с входом приемника синхроимпульсов, и декодер, выход которого соединен с выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности информации, в него введены формирователь строб-импульсов и блок сравнения, информационный Еход котфого пogключeн к выходу приемника информации, вьхход к входу декодера, выход приемника синхроимпульсов через формирователь стробимпутхьсов подключен к стробирукнцему входу блока ср авнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .1. Патент Великобритании № 1390992, кл. Q 01 А,опублик. 1975. 2.Мурадян А. Г. .и Гинзбург С. А. Системы передачи информации по оптическому кабелю. М., 198О. с. 136. 3.Патент США № 416165О, кл. 250-199, опублик 1980 (прототип).

8

У

//

тр

fio

Фег,2

PC

Л

Л

;

Фаг. 3