Устройство контроля цифровых световодных систем передачи информации Советский патент 1987 года по МПК H04B3/46 

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для локализации неисправностей в основных функциональных узлах цифровых световодных системах передачи информации (ЦССПИ).

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет получения дополнительной информации о статистических характеристиках сигналов и помех. На чертеже представлена функциональная электрическая схема устройства контроля цифровых световодных систем передачи информации вместе с элементами световодных систем.

К элементам световодных систем относятся оптическое волокно 1, лавинный фотодиод 2, резистор 3, первый 4 и второй 5 усилители и выпрямитель 6. Устройство контроля содержит элемент 7 задержки, сумматор 8, первый 9, второй 10, третий 11, четвертый 12, пятый 13, шестой 14 и седьмой 15 элементы опорного напряжения, первый 16, второй 17 и третий 18 интеграторы, элемент И 19, пе-рвый 20, второй 21, третий 22 и четвертый 23 элементы вычитания, первый 24 и второй 25 ключи, элемент ИЛИ 26, первый 27 и второй 28 элементы запрета, первый 29, второй 30, третий 31, четвертый 32 и пятый 33 компараторы, пороговый элемент 34, детектор 35 и блок 36 отображения.

Устройство работает следуюш,им образом. Падаюший с оптического волокна 1 на чувствительную поверхность лавинного фотодиода 2 цифровой оптический сигнал преобразуется в последовательность электрических импульсов, которые создают падение напряжения на резистбре 3. Это напряжение ус иливается первым усилителем 4 до уровня, при котором возможна обработка сигнала. Система автоматической регулировки усиления (АРУ), включающая в себя выпрямитель 6 и второй усилитель 5, поддерживает постоянный средний уровень сигнала на выходе первого усилителя 4. Сигнал с выхода первого усилителя 4 поступает на пороговый элемент 34, где реализуется процедура обнаружения информационных посылок на основе метода однократного отсчета. Одновременно сигнал с выхода первого усили..теля 4 подается на элемент 7 задержки, где происходит задержка сигнала на время Д1, заключенное в пределах тактового интервала. Задержанный на At сигнал поступает на вход второго ключа 25, на другой его вход поступает управляющее напряжение с выхода порогового элемента 34. Второй ключ 25 разделяет сигнал на входе на две последовательности сигналов, соответствующие реализациям смеси сигнала и шума при приеме единичной и нулевой информационных посылок.

С первого выхода второго ключа 25 сигнал поступает на вход первого интегратора 16, на выходе которого появляется напряжение, соответствующее среднему значе

нию его входному напряжению, т.е. математическое ожидание сиг-нала mi при приеме единичной информационной посылки. С второго выхода второго ключа 25 сигнал поступает на вход второго интегратора 17, на выходе которого появляется напряжение, соответствующее среднему значению сигнала, т.е. математическое ожидание гпо сигнала при приеме нулевой информационной посылки. С второго выхода второго ключа 25 сигнал поступает также на вход детектора 35, имеющего квадратичную вольт- амперную характеристику. С выхода детектора 35 сигнал поступает на вход третьего интегратора 18, на выходе которого появляется напряжение, соответствующее дисперсии сигнала о, т.е. соответствующее дисперсии щумов при приеме нулевой информационной посылки.

Рассмотрим работу устройства по локализации следующих неисправностей в

ЦССПИ.

Увеличение затухания оптического волокна 1. В этом случае среднее значение напряжения при приеме нулевой информационной посылки - то остается неизменным, а величина mi уменьщается. Напряжения, соответствующие mi и то с выходов первого 16 и второго 17 интеграторов поступают на входы четвертого вычитающего устройства 23. Разностный сигнал с его выхода подается на первый вход первого компаратора 29, на второй вход которого подается пороговое напряжение от первого элемента 9 опорного напряжения. Таким образом, при увеличении затухания оптического волокна 1 разность (mi-mo) уменьшается и при достижении пороговой величины

первый компаратор 29 формирует логическую «1 - сигнал увеличения затухания оптического волокна 1. Этот сигнал проходит через первый элемент 27 запрета и регистрируется в блоке 36 отображения.

Обрыв оптического волокна 1. При обрыве оптическая мощность не попадает на вход лавинного фотодиода 2 и вследствие работы АРУ устанавливается предельно большой коэффициент лавинного умножения. Электронно-дырочные пары, обусловленные темповым током лавинного фотодиода 2, эффективно размножаются посредством механизма ударной ионизации и усиливаются первым усилителем 4. При этом математическое ол идание сигнала т значительно

превышает значение то при нормальной работе. Напряжение, соответствующее математическому ожиданию то, формируется на выходе сумматора 8 при подаче на его входы сигналов с выходов первого 16 и второго 17 интеграторов. Напряжение с выхода сумматора 8 поступает на первый вход второго компаратора 30. На второй вход второго компаратора 30 подается пороговое напряжение с второго элемента 10 опорного напряжения. При обрыве оптического волокна

1вследствие указанных механизмов значение напряжения т увеличивается до тех пор, пока не достигает порогового значения. При этом второй компаратор 30 формирует сигнал, свидетельствующий об обрыве оптического волокна 1.

Неисправность лавинного фотодиода 2. При указанной неисправности темновой ток практически равен нулю и напряжение на выходе первого усилителя 4 обусловлено лишь его тепловыми и собственными шумами, Математическое ожидание шо такого шумового напряжения равно нулю, что и может быть признаком неисправности лавинного фотодиода 2. Напряжение, соответствую- ш,ее математическому ожиданию напряжения на выходе первого усилителя 4, формируется на выходе второго интегратора 17. Затем это напряжение подается на первый вход пятого компаратора 33, на второй его вход подается пороговое напряжение от седьмого элемента 15 опорного напряжения. При неисправности в лавинном фотодиоде

2математическое ожидание при приеме нулевой информационной посылки уменьшается и при достижении величины порога пятый компаратор 33 выдает сигнал в блок 36 отображения о неисправности лавинного фотодиода 2.

Неисправность первого усилителя 4. В этом случае усиление усилителя 4 значительно уменьшается и, следовательно, мощность шумов на его выходе близка к нулю. Это служит признаком неисправности. Для определения мощности шумов (среднеквадратичное отклонение напряжения а) напряжение с выхода пятого компаратора 33 поступает на первый ключ ,24, который замыкается и шунтирует лавинный фотодиод 2. При этом на выходе третьего интегратора 18 появляется напряжение, соответствуьэ- щее среднеквадратичному отклонению напряжения а на выходе первого усилителя 4. Это напряжение поступает на первый вход четвертого компаратора 32, на второй вход которого с пятого элемента 13 опорного напряжения подается пороговое напряжение. При неисправности первого усилителя 4 среднеквадратическое значение его собственных шумов становится меньше порогового напряжения. Четвертый компаратор 32 формирует сигнал, соответствующий неисправности первого усилителя 4. Этот сигнал проходит через второй элемент 28 запрета и регистрируется в блоке 36 отображения.

Появление остаточного потока на выходе оптического передатчика. Соответствующие этому случаю математические ожидания при приеме нулевой и единичной информационных посылок то и mi увеличиваются на одну и ту же величину. Для определения такого увеличения сигналы с выходов первого 16 и второго 17 интеграторов подаются соответственно на третий 22 и первый 20 вычитающие элементы. На вторые в.чо- ды первого 20 и третьего 22 вычитающих элементов подаются пороговые напряжения

соответственно с четвертого 12 и шестого 14 элементов опорных напряжений. При появлении остаточного потока увеличиваются величины то и mi. При достижении ими пороговых напряжений с выхода элемента И 19 поступает сигнал в блок 36 отображе- ния, свидетельствующий о появлении остаточного потока.

Неполное гашение оптического сигнала во внешнем оптическом модуляторе. При неполном гащении величины то увеличивается

5 при неизменной mi, что вызывает увеличение количества ошибок при приеме информационных посылок. Для определения этой неисправности используются первый 20 и третий 22 вычитающие элементы, на другие входы которых с четвертого 12 и шестого 14 элемен0 тов опорного напряжения подаются опорные сигналы. Сигналы с выходов первого 20 и третьего 22 вычитающих элементов поступают на входы второго вычитающего элемента 21, разностный сигнал с выхода которого

5 поступает на первый вход третьего компаратора 31. На второй вход третьего компаратора 31 поступает сигнал с третьего элемента 11 опорного напряжения. При появлении неполного гащения оптического сигнала величина то увеличивается, при дости0 жении порогового значения третий компаратор 31 формирует сигнал неисправности. Для последовательного определения неисправностей в блоках ЦССПИ вводится приоритет: при неисправностях оптического передатчика (появление остаточного потока

5 или неполное гашение оптического сигнала) с помощью элемента ИЛИ 26 на первый элемент 27 запрета подается сигнал, запрещающий прохождение сигнала - увеличение затухания оптического волокна 1

,. на вход блока 36 отображения. На выходе второго элемента 28 запрета сигнал о неисправности первого ycилитev я 4 может появиться лищь в том случае, если с пятого компаратора 33 на вход второго элемента запрета подан сигнал - неисправность лавин5 ного фотодиода 2.

Формула изобретения

Устройство контроля цифровых световод- ных систем передачи информации, содер0 жащее детектор, блок отображения и последовательно соединенные. первый элемент опорного напряжения и первый компаратор, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за за счет получения дополнительной инфор мации о статистических характеристиках сигналов и помех, введены элемент задержки, второй, третий, четвертый и пятый элементы опорного напряжения и первый ключ,

последовательно соединенные пороговый элемент, второй ключ, первый интегратор, сумматор и второй компаратор, последовательно соединенные второй интегратор, первый и второй элементы вычитания, третий компа- ратор, элемент ИЛИ и первый элемент запрета, последовательно соединенные третий интегратор, четвертый компаратор и второй элемент запрета, последовательно соединенные шестой элемент опорного напряжения, третий элемент вычитания и элемент И, последовательно соединенные седьмой элемент опорного напряжения и пятый компаратор, при этом выход первого элемента запрета подключен к первому входу блока отображения, второй вход первого элемента запрета подключен к выходу первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора, третий вход соединен с выходом пятого компаратора, с другим входом второго элемента запрета и с выходом первого ключа, первый вход которого является первым входом устройства, а второй вход соединен с общей шиной, выход второго элемента запрета подключен к четвертому входу блока отображения, пятый вход которого соединен с выходом элемента И и с другим входом элемента ИЛИ, шестой вход соединен с выходом третьего ком

5

0

5

паратора, выход второго элемента опорного напряжения подключен к другому входу второго компаратора, выход третьего элемента опорного напряжения подключен к другому входу третьего компаратора, выход четвертого элемента опорного напряжения подключен к другому входу первого элемента вычитания, выход пятого элемента опорного напряжения подключен к другому входу четвертого компаратора, выход второго интегратора подключен к другому входу пятого компаратора, выход первого интегратора подключен к другому входу третьего элемента вычитания и через четвертый элемент вычитания подключен к другому входу первого компаратора, выход второго интегратора подключен к другому входу четвертого элемента вычитания и к другому входу сумматора, другой выход второго ключа подключен к входу второго интегратора и через детектор к входу третьего интегратора, вход порогового элемента является вторым входом устройства и через элемент задержки подключен к другому входу второго ключа, выход третьего элемента вычитания подключен к другому входу второго элемента вычитания, а выход первого элемента вычитания подключен к другому входу элемента И.

Изобретение относится к технике связи. Цель изобретения - расширение функ- ционалных возможностей. Устр-во контроля цифровых световодных систем передачи информации вместе с эл-тами световодных систем содержит оптическое волокно 1, лавинный фотодиод 2, резистор 3, у-ли 4 и 5, выпрямитель 6, эл-т задержки 7, сумматор 8, эл-ты опорного напряжения 9-15, интеграторы 16-18, эл-т И 19, эл-ты вычитания 20-23, ключи 24 и 25, эл-т ИЛИ 26, эл-ты запрета 27 и 28, компараторы 29-33, пороговый эл-т 34, детектор 35 и блок отображения 36. Цель достигается за счет получения дополнительной информации о статистических характеристиках (математическом ожидании и дисиерсии) сигналов и помех. 1 ил. 0) со со СО