Устройство автоматического контроля амплитудно-частотных характеристик каналов связи при наличии помех Советский патент 1983 года по МПК H04B3/46 

Изобретение относится к многоканаль ной связи и может использоваться при автоматических измерениях в каналах тональной частоты. Известно устройство для автоматичео кого контроля амплитудно-частотных и амплитудных характеристик каналов тональной частоты, содержащее в передающей части последовательно соединенные генератор частот и удлинитель, первый порЬговый блок и распределитель вида измерений, формирователь стартового импульса, формирователь кода канала, первый дополнительный удлинитель, решающий блок, блок регистрации и дополнительный коммутатор каналов, а в приемной части - коммутатор каналов, второй пороговый блок и блок образования шлейфа, второй дополнительный удли нитель, второй решающий блок, допол нительный распределитель вида измерений и блок приема и контроля кода канала хП. Однако известное устройство обладае недостаточной точностью контроля проиес са измерения. Цель изобретения - повышение точнос ти контроля в условиях интенсивных импульсных и флуктуационных помех. Поставленная цель достигается тем, что в устройство автоматическогя) контр ля амплитудно-частотных характеристик каналов связи при наличии помех, .содержащее первый пороговый блок, последова тельно соединенные генератор сетки частот и первый блок компенсации отклонения остаточного затухания, первый выход которого соединен с входом прямого канала тональной частоты, причем второй выход генератора сетки частот соединен с входом формирователя синхроимпульсов, первый выход которого подключен к входу прямого канала передачи данных второй выход первого блока компенсации отшюнения остаточного затухания и первый выход второго блока; компенсации отклонения остаточного затухания подключены к блоку регистрации, выход обратного канала передачи данных подключен к второму входу первого блока компенсации отклонения остаточного зату хания, второй пороговый блок и блок образования шлейфа, выход которого подклк чен к входу обратного канала тональной частоты, введены перестраиваемый селек тор передачи, цифровой интегратор передачи, перестраиваемый селектор приема и цифровой интегратор приема, причем к Bf.ixony обратного канала тональной чаототы подсоединен вход второго блока компенсации отклонения остаточного затухания, второй выход которого соединен с первым входом перестраиваемого селектора приема, второй вход которого подключен к второму выходу формироват&ля синхроимпульсов, а выход подключен к входу первого порогового блока, выход которого соединен с входом цифрового интегратора приема, выход последнего подключен к. второму входу второго блока ксаипенсации отклонения остаточного затухания, третий выход формирователя синхроимпульсов соединен с третьим входом первого блока компенсации отклонения остаточного затухания, к выходу прямого канала тональной частоты подсоединен первый вход перестраиваемого селектора передачи, второй вход которого соединен с вторым выходом прямого канала передачи данных, первый выход которого подключен к первому входу блока образования шлейфа, а выход перестраиваемого селектора передачи соединен с вторым входом блока образования шлейфа, а также через второй пороговый блок подклк чен к входу цифрового интегратора передачи, выход которого соединен с входом обратного канала передачи данных. На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство содержит генератор 1 сетки частот, первый блок 2 компенсации отклонения остаточного затухания, прямой канал 3 тональной частоты, перестраиваемый селектор 4 передачи, второй пороговый блок 5, цифровой интегратор 6 передачи, прямой канал 7 передачи данных, обратный канал 8 передачи данных, блок 9 образования шлейфа, формирователь 10 синхроимпульсов, обратный канал 11 тональной частоты, перестраиваемый селектор 12 приема, второй блок 13 компенсации отклонения остаточного затухания, первый пороговый блок 14, цифровой интегратор 15 приема, блок 16 регистрации. Устройство работает следующим образсж. Рассмотрим пример измерения по отдельности затухания прямого 3 и обратного 11 каналов тональной частоты (ТЧ) на одной из измерительных частот в диапазоне (0,3-3,4) кГц. Генератор 1 сбтки частот вырабатывает тональную измерительную частоту заданного номинального уровня, который поступает на вход первого блока 2 компенсации отклонения остаточного затухания. Затухание этого блока изменяет,ся дискретно и остается постояннь1м в течение интервала времени, задаваемого фops«иpoвaтeлeм 1О синхроимпульсов. С выхода первого блока 2 компе нсации отклонения остаточного затухания измерительная частота поступает на вход прямого канала 3 ТЧ, пройДя по которому синусоидальный сигнал очтцается от помех с п(дощью перестр аиваемого селектора 4 передачи. В составе этого бло ка имеется узкополосный резонансный усилитель, центральная частота которого дискретно перестраивается по заданной программе в зависимости от того, на какой из измерительных частот в данный момент совершается контроль АЧХ прямого и обратного каналов ТЧ 3 и 11. Управляющие сигналы для дискретной перестройки частоты селектора 4 поступают от формирователя 1О синхроимпуль сов с выхода прямого канала 7 передачи данных. Коэффициент передачи по напряжению перестраиваемого селектора 4 передачи совместно с вторым пороговым блоком 5 поддерживается строго постоянным во всем диапазоне тональных измерительных частот (0,3-3,4) кГи. С помощью перестраиваемого селектора 4 достигается независимое корректирование АЧХ второго порогового блока 5 на каждой измерительной частоте. Благодаря этому отклонения АЧХ от , фиксируемые в блоке 16 регистрации, могут быть отнесены только к прямому 3 каналу ТЧ а блок 5 и перестраиваемый селектор 4 никаких заметных дополнительных погрешностей не вносят. С помощью перестраиваемого селекто ра 4 передачи удается существенно сузи полосу пропускания в сравнении с полосой канала ТЧ (0,3-3,4) кГц и повысит отношение сигнал/шум на входе второго порогового блока 5. Ширина подосы частот около каждой измерительной частоты должна выбираться из компромиссных соображений. С одной стороны сужение полосы частот повышает помехоустойчивость измерений амплитудно-частотных характеристик канала связи. С другой стороны сужение полосы частот сопровож дается увеличением времени нарастания сигнала в перестраиваемом селекторе 4, и как следствие, приводит к увеличению времени измерений на каждой-частоте. Нетрудно показать, что для резонансной системы в виде одиночного параллельного колебательного контура в составе селектора 4, связь между временем нарастания колебаний в контуре uitjcrOo величины 0,99 от значения установившегося уровня и полосой пропускания контура йР имеет вид. Чст др . При выборе ширины полосы пропускания контура Д F порядка 1ОО Гц время нарастания колебаний на входе второго порогового блока 5 составит порядка 15 м/с. При этом помехозащищенность измерений увеличится примерно в ЗО рез, поскольку в это же число раз снизится мощность шумов на входе второго порогового блока 5 из-за пропорционального сокращения полосы измерения ДР в сравнении со всей полосой прямого канала , 3 ТЧ. Это очень существенный ш 1игрыш, особенно при условии, что каналы ТЧ могут быть организованы не только по кабельным линиям связи, но и по ЛЭП, где уровень помех выше на 2О дБ. Кроме того в соответствии с МККТТ уровень сигнала должен быть занижен при измерениях по сравнению с номинальным на (8-10) дБ во избежание перегрузок канала ТЧ. В этих условиях ос бенно важно принять, все меры по повышению отношения сигнал/шум на выходе канала ТЧ. Очищенный от ncHviex в перестраиваемом селекторе 4 передачи сипнал измерительной частоты сравнивается с фиксированным пороговым уровнем во втором пороговслл блоке 5. Этот блок выполнен по схеме триггера Шмитта с термостабилизированным порогом. По результатам сравнения уровня сиг1шла с порогом выносится решение о том, в какую сторону следует дискретно изменить затухание первого блока 2 компенсации отклонения отстаточного затухания с тем, чтобы уровень сигнала на входе второго порогового блока 5 приблизился к пороговому уровню. Для защиты от мощных импульсных помех, которые могут возникнуть в прямом канале 3 ТЧ во вре- мя к(/1мутацни из-за переходов из других каналов ТЧ,.в дополнение к перестраиваемому селектору 4 передачи предусмотрен еще и цифровой интегратор G передачи. Прежде, чем вынести решение о том, состоялось или нет превышение порогового уровня, в цифровом интеграторе 6 передачи происходит подсчет и накопление до заданной величины количества импульсов прев).1шения 1Ю1юга 160 за фиксированное время. Если уровень сигнала действительно выше порогового, на выходе второго порогового блока 5 возникает периодическая последовательность импульсов превышения порога, частота следования которых совпадает с частотой сигнала. Если же уровень сигнала фактически ниже порогового,а превышения порога случайны и вызываются одиночными кратковременными импульсами помехи, в этом случае накопления количества пре вышений до заданного числа не произо дет и на выходе цифрового интегратора 6 передачи в конце интервала наблюдения будет вынесено правильное решение 0том, что сигнал выше порога. Это решение в виде уровня О передается методсм частотной модуляции по обратному каналу 8 передачи данных с выхода которого после демодуляции поступит на управляющий вход первогх блока 2 компенсации отклонения остаточного затуханий и дискретно автоматически снизит величину его затухания на одну логари4 мическую градацию. Так, например, если на первом этапе измерений при взвешивании уровня сигнала затухание .по напряжению первого блока 2 компенсации отклонения остаточного затухания составляло 6,4 дБ, то после вынесения решения об отсутствии превышения порога, затухание будет снижено до 3,2 дБ вплоть до окончания второго взвешивания, затем до 1,6 дБ, 0,8 дБ и т.д. до тех пор, пока не придет по обратному каналу 8 передачи данньтх в виде, уровня информация о том., что превышение порога во втором пороговом блоке 5 состоялось. В этом случае затухание первого блока 2 компенсации отклонения остаточного затухания будет дискретно увеличено на одну более .мелкую градацию и вновь продолжится сра& нение измерительного сигнала с порогогвым уровнем. 1При этом уровень сигнала с каждым очередным взвешиванием будет все точнее приближаться к пороговому и так будет продолжаться вплоть до изменения затухаемого первого блока 2 компе сашш отклонения остаточного затухания на величину последней, самой мелкой гра дации. Эта градация определяет точность измерений в прямом канале 3 ТЧ н принята в устройстве, равной 0,2 дБ. Всего происходит шесть взвешиваний, с помощь которых уточняется одна из 2 64-х градаций затухания первого блока 2 4 пексаиш отклонения остаточного затухания в диапазоне затуханий (0-12,6) дБ со средней погрешностью Т)О,1 дБ и максимальной погрешностью не более +0,2 дБ. Интррвал между соседними взвешиваниями выбирается большим, чем время распространения сигнала по линии связи (максимальной из контролируемых длин:.) в оба кониа, включая сюда запаздывание на установление колебаний в резонансных системах генератора 1 сетки частот и. перестраиваемого селектора 4 передачи, а также, включая задержку на принятие решения в цифровом интеграторе 6 передачи и задержку на изменение затухания первого блока 2 компенсации отклонения остаточного затухания. Для линий связи длиной не более L 250О км время ш одно взвешивание выбрано равным f 62,5 мс. Соответственно,, время измерения затухания прямого канала 3 ТЧ на одной измерительной частоте получается равным 0,375 с. Информация о затухании прямого канала 3 ТЧ на данной измерительной частоте оказывается зафиксированной в одном из 64-х состояний первого блока 2 компе сации отклонения остаточного затухания, откуда она переносится в блок 16 регистрации. Эта информация фиксируется на индикаторах блока 16 регистрации непосредственно в дБ Иьсоответствует уровню на выходе прямого канала 3 ТЧ, который мог быть измерен оператором на да льнем конце канала связи на данной измерительной частоте. После окончания измерений в прямом канале 3 ТЧ начинаются аналогичные измерения в обратном канале 11 ТЧ. На них отводится 0,125 с, всего же в устройстве измерения на одной частоте занимают 0,5.0 при условии, что Ц 2500 км. В окончания измерений в прямом канале 3 ТЧ на его выходе в тече-. ние 0,125 с поддерживается уровень измерительного сигнала, близкий к пороговому со средней погрешностью порядка 1 ;FO,1 дБ и максимальной погрешностью не более +0,2 дБ, что соответ ствует наименьшей дискретной градации измеряемых затуханий. С выхода прямого канала 3 ТЧ уровень, близкий к номинальному с погрешностью не более 0,2дБ; подается на первый вход блока 9 образон вани шлейфа, на второй вход которого поступает управляющий сигнал с выхода прямого канала 7 передачи данных.

Управляющий сигнал поступает от форМ1фователя 10 синхроимпупьсов в момент окончания измерений в пряток канале 3 ТЧ. В. этот момент образуется шлейф с выхода прямого канала 3 ТЧ на вход обратного канала 11 ТЧ через транзитный удлинитель с затуканием 17,4 дБ в составе блока 9 образования шлейфа. Благодаря шлейфу отпадает необходимость создания генераторного оборудования на периферийн(( пункте устройства, что способствует предельному jTipomemiro периферийного пункта. Это особенно сутцест BeHHOv если учесть, что на один центральный пункт устройства могут приходиться десятки периферийных пунктов.

СтабильньШ уровень измерительной частоты с погреш1ярстью не более + 0,2 дБ поступает по шлейфу на вход обратного канат 11 ТЧ,с выхода которо го через второй блок 13 компенсации-отклонения остаточного затухания поступает на перестраиваемый селектор 12 приема. С его выхода измерительный сравнивается с фиксированным пороговым уровнем в первом пороговом блоке 14. По результатам сравнения в ци4 ровом интеграторе 15 приема выносится решение о том, в какую сторону следует дискретно автоматически изменить затухание второго блока 13 компенсации отклонения остаточного затухания с тем, чтобы уровень сигнала на его выходе постепенно приближался к поротчэвому. Назначение и устройство блоков, 1215, приема полностью аналогично назначению блоков 2,4,5 и 6 передачи. Отличие заключается только в уровнях порога блоков 5 и 14, а также в скорооти взвешиваний на передаче и на приеме. Уровень порога на передаче оказался выше, чем на. приеме, поскольку на входе прямого канала 3 ТЧ имеется возможность повышения уровня за счет снижения затухания первого блока 2 ком пенсации отклонения остаточного затухания по мере увеличения затухания прямого канала 3 ТЧ. На вход обратного канала 11 ТЧ по шлейфу поступает фиксированный номинальный уровень, увеличение затухания обратного канала 11 ,ТЧ к(лпёнсируется только снижением затухания второго блока 13 кс.пенсаиии отклонения остаточного затухания до тех пор, пока уровень на его выходе не достигнет порога в первом noporojBOM блоке 14 со средней погрешностью +0,2 дБ. Погрешность из

мерений в обратном канале 11 ТЧ увеличивается вдвое по сравнению с прямык каналом 3 ТЧ и объясняется дискретностью

регулировки затухания первого блока 2 компенсации отклонения остаточного затухания и связанной с этим погрешностью установки уровня по шлейфу на входе обратного канала 11 ТЧ.

Благодаря тому, что и второй блок 13 ксж1пенсации отклонения остаточного затухания и цифровой интегратор 15 приема расположены оба на центральном пункте устройства, скорость взвешиваний на приеме можно существенно повысить иэ-оа исключения задержки на распространение сигнала по линии связи с центрального пункта на периферийный и обратно.

На приеме сохраняется только задержка, вызванная нарастанием измерительно сигнала в перестраиваемом селекторе 12приема, а также задержка на подсчет и накопление импульсов превышения порога до принятия решения в цифровом интеграторе 15 приема и задержка на изменение затухания второго блока 13 компенсации отклонения остаточного затухания. В результате на одно взвешивание на приеме затрачивается втрое меньше времени, чем на передаче. Если длина линии связи L 2500 км, время, отводимое на измерения в прямом канале 3 ТЧ, должно увеличиваться в U / 25ОО раз, а время, отводикЛзе на измерения в обратном канале 11 ТЧ, практически окажется неизменным при любом значении- U . Информация о затухании обратного канала 11 ТЧ на данной измерительной . частоте оказывается зафиксированной в одном из 64-х состояний второго блока 13компенсации отклонения остаточного затухания, откуда она переносится в конце 0,5 секундного цикла измерений в блок 16 регистрации. Таким образом, на И1щикаторах блока 16 фиксируются ь дБ по отдельности затухания прямого 3 и обратного 11 каналов i ТЧ на данной измерительной частоте. Измерения на других частотах совершаются аналогично вышеописанному. Ввод результатов измерений в ЭВМ позволяет накапливатьв течение длител ного времени информацию- о состоянии ка-г налов ТЧ, собирать статистический материал, прогнозировать состояние канала и принимать оперативные меры по устранению неисправностей в нём. Таким образом-, предПагаемое устрой-. ство позволяет повысить точность контро91006 14 10

ля в условиях интенсивных и фпук-блоков на каждой, измерительной частуациойных помех, а также осущест- тоте, чем достигается установление впять независимое корректированиезависимости точности измерений от

первого и второго пороговых чтастоты.

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧ.ЕС КОГО КОНТРОЛЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК. КАНАЛОВ СВЯЗИ ПРИ НАЛИЧИИ ПОМЕХ, содержащее первый пороговый блок, последовательно соединенные генератор сетки частот и первый блок компенсации отклонения остаточного затухания, первый выход которого соединен с входом прямого канала то- / нальной частоты, причем второй выход генератора сетки частот соединен с входом формирователя синхроимпульсов, пе{ вый выход которого подключен к входу прямого канала передачи данных, второй выход первого блока компенсации откл нения остаточного затухания и первый выход второго блока компенсации отклонения остаточного затухания подключены к блоку регистрации, выход обратного кана- . ла передачи данных по1ислючен к второму входу первого блока ксшпенсации отклонения остаточного затухания, второй -пороговый блок и блок образования шлейфа, выход которого подключен к входу обратного канала тональной частоты, о т л и(Чающееся тем, что, с целью по.вышения точности контроля в условиях интенсшэнь1х импульсных и флуктуационных псмех, в него введены перестраиваемый селектор передачи, цифровой интегратор . передачи, перестраиваемый селектор прин ема и цифровой интегратор , чем к выходу обратного канала тональной частоты подсоединен первый вход второго блока компенсации отклонения остаточного затухания, второй выход которого соединен с первым входом перестраиваемого селектора приема, второй вход которого подключен к второму выходу формирователя синхроимпульсов, а выход ж) к входу первого порогового блока, которого соединен с входом ци(§ рового интегратора приема, выход последнего подключен к второму входу второго блока компенсации отклонения :остаточного затухания, третий выход формирователя синхрот(пульсов соед|Енен с третьим входом первого блока к(Л1енсации отклонения остаточного за- . тухакия, к выходу, прямого канала тональной частоты подсоединен первый вход эо. перестраиваемого селектора передачи, вгок рой вход которого соединен с вторым вы- со ходе прямого канала переда 1и данных, .первый выход которого подключен к первому входу блока образования шлейфа, а выход перестраиваемого селектора передачи соединен с вторым входом блока образования шлейфа, а также через второй пороговый блок подключен к вхрау цифрового интегратора передачи, .вйход которого соединен с входом обратного .кайала передачи данных.