Устройство для восстановления временных интервалов цифровых сигналов,принимаемых из канала с ограниченной полосой пропускания Советский патент 1987 года по МПК H03K5/06 H03K5/01 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для выделения цифровых сигналов из каналов цифровой передачи с огра- ни 1енной полосой пропускания, в.ча- отнести для воспроизведения цифровых сигналов с магнитного носителя с ЧМ- модуляцией в цифровых системах видеозаписи, звукозаписи, накопителях информации в ЭВМ.

Цель изобретения - повышение точности восстановления временных интервалов цифровых сигналов, принимаемых из канала с ограниченной полосой пропускания.

На фиг, 1 представлены временные диаграммы сигналов; на фиг. 2 - функциональная схема устройства; на фиг. 3 - соответствующая принципиальная схема; на фиг. 4 - аналитические построения вершин импульсов, показывающие свойства и ограничения сигналов устройства восстановления.

Устройство содержит (фиг. 2) шину

1 входного сигнала, согласующий блок 25 мента ИЛИ 35, выход которого являет2, блоки 3 и 4 задержки, блок 5 относительного усреднения, блоки 6 и 7 сравнения, блок 8 формирования импульсов и триггерный блок 9. Шина 1 входного сигнала соединена с входом согласующего блока 2, выполненного (см. фиг. 3) из последовательно соединенных входного усилителя 10, согласующего резистора 11 с первым .выходом блока 2 и вьфавнивающей цепи 12 на делителе напряжения, выполненном на резисторах 13 и 14 и имеющем второй выход блока 2, Первый выход блока 2 соединен с входом первого блока 3 задержки, включающего линию 15 задержки, и с первым входом блока 5 относительного усреднения , содержащего делитель напряжения на резисторах 16 и 17, второй вход блок 5 соединен с выходом второго блока 4 задержки, включающего последовательно соединенные линию 18 задержки и нагрузочный резистор 19, вход блока 4 задержки соединен с в ыходом блока 3 задержки и с первыми входами блока 7 сравнения и блока 6 сравнения, который выполнен на компараторах 20 и 21 с разнополярко объединенными входами. Первый и второй выходы блока 6 сравнения соединены с соответствующими информационными входами блока 8 формирователей импульсов содержащего цепи 22 и 23 формирования импульсов по заднему фронту информационного сигнала. Второй выход согласующего блока 2 с выравнивающей цепи 12 соединен с вторым входом сравнивающего блока 7, в котором соединены с вторым входом общей шиной отрицательная цепь 24 смещения, включающая параллельно соединенные отрицательный источник 25 опорного напряжения и делитель напряжения на резисторах 26 и 27, и положительная цепь 28 смещения, включающая параллельно соединенные положительньй источник 29 опорного напряжения и делитель напряжения на резисторах 30 и 31. Выход делителя цепи 24 смещения соединен с первым инвертирующим входом компаратора 32 сравнивающей цепи 33, а выход делителя цепи 28 смещения соединен с первым инвертирующим входом компаратора 34 сравнивающей цепи 33, вторые входы компараторов 32 и 34 сое; лнены с первым входом блока 7 сравнения, выходы цепи 33 сравнения соединены с входами эле5

ся вьпсодом блока 7 сравнения и соединен с шиной запрета формирователей 22 и 23 блока 8 формирования импульсов, выходы которого соединены с ши- 0 нами 36 и 37., предназначенными для дальнейшей обработки в цепях само- синхронизации, и с входами триггерно- го блока 9, содержащего триггер 38, выход которого соединен с шиной 39, являющейся выходом восстановленной двоичной информации с исходными временными интервалами.

В устройстве восстановления временных интервалов (а также двоичцой информации) цифровых сигналов, принимаемых из канала с ограниченной полосой пропускания, входной сигнал (фиг. 1 6 ) дважды одинаково .задерживают (фиг. 1 г , сплошная линия - входной сигнал, точечная - однажды задержанный, пунктирная - дважды задержанный) без искажений и с одинаковой амплитудой, производят относительное усреднение по амплитуде (например, делителем напряжения на

0

5

0

резисторах) между входным сигналом

и дважды задержанным сигналом (фиг.1 г, штрихпунктирная линия),выделяют разностные сигналы при помощи сравнивающих устройств, а именно разностный сигнал между относительно усредненным и однажды задержанньп (фиг. 1 е ) и разностный сигнал между входным и однажды задержанным

(фиг. 1 ). Выделенные сигналы от первого сравнивающего устройства (фиг. 1 ,и) подают на входные ши- иы управления формирователями импульсов по заднему фронту, а от второго сравнивающего устройства (фиг, 1е ,jt, j) на информационные входы формирователей, в результате ложные импульсы, возникающие на выходе второго сравнивающего устройства (фиг. 1 ,.) при наличии на входном сигнале протяженных- импульсов, по длительности превышающих вре7 сравнения, который с задан ными порогами (фиг. 1 ) цепей 24 и 28 смещения выделяет разностный сигнал между выравненным на выравнивающей цепи 12 входным сигналом и сигналом на выходе блока 3 задерж ки и Объединяет сигналы цепи 33 сравнения на элементе ИЛИ 35 (фиг. так как управляющий сигнал на вход JQ управления блока 8 отсутствует,..С выхода блока формирования на шинЫ. 36 и 37 поступают очищенные соотве ствую.щие исходным временным интервалам строб-импульсы единицы и нуля поэтому двоичная информация легко вьщеляется обычным RS-триггером 38 Точность выделения временных интервалов определяется характеристиками блока 6 сравнения, что докамя нарастания фронта канала (фиг.1 , 6,8, третий единичный и следующий j за ним нулевой с меткой, превышающей амплитуду цифровых сигналов), не проходят на выходе формирователей (фиг. 1 к , ).

Сигналы формирователей используют Q зывается следующей теоремой, для дальнейшей обработки в цепях са- Рассматривая одновременно эпюры

мосинхронизации и подают на триггер- ные устройства, с выхода которых снимают исходньй двоичный сигнал с восстановленными временными соотношениями (фиг. 1 м ,«).

Восстановление временных интервалов и двоичной информации происходит следующим образом.

С шины 1 на вход согласующего блока 2 поступает составной цифровой сигнал, принятый из канала с ограниченной полосой пропускания (фиг.1 б ) Дпя примера показан сигнал вида

10100111 1010110

имеющий импульсы

протяженностью t, большей времени нарастания фронта канала, т.е (в данном случае время нарастания равно длительности двух бит, т.е.

т, 2Tg). С входного усилителя 10 через согласующий резистор 11 сигнал поступает на блоки 3 и 4 задержки и делится пополам в блоке 5 относительного усреднения на резисторах 16 и 17 относительно задержанного сигнала на выходе блока 4 задержки. На сравнивающем блоке 6 разность сигналов между сигналами на выходе блока 5 относительного усреднения и сигналом на выходе блока 3 задержки воздействует на компараторы 20 и 21 и на их выходах выделяются сигналы по пересечению относительно го нуля разностного сигнала, которые поступают на информационные входы блока 8 формирования импульсов по заднему фронту. Ложные импульсы (фиг. 1 ,J-) подавляются сигналами

20883

блока

7 сравнения, который с заданными порогами (фиг. 1 ) цепей 24 и 28 смещения выделяет разностный сигнал между выравненным на выравнивающей цепи 12 входным сигналом и сигналом на выходе блока 3 задержки и Объединяет сигналы цепи 33 сравнения на элементе ИЛИ 35 (фиг.1 и), так как управляющий сигнал на входе JQ управления блока 8 отсутствует,..С выхода блока формирования на шинЫ. 36 и 37 поступают очищенные соответ- ствую.щие исходным временным интервалам строб-импульсы единицы и нуля, поэтому двоичная информация легко вьщеляется обычным RS-триггером 38. Точность выделения временных интервалов определяется характеристиками блока 6 сравнения, что докаj

30

.

35

p

вершин импульсов входного, однажды и дважды задержанного сигнала одной амплитуды при времени нараста шя 25 фронта канала, равном или большем длительности бита (Сф / Tg), и применяя линейную аппроксимацию нарастания фронта, имеем (фиг. 4 «) три параллельные ломаные прямые: ABC - для входного сигнала, DEF - для однажды задержанного и HI - для дважды задержанного сигнала, у которых параллельные прямые АВ, DE, Н, имеющие наклон oi относительно временной оси абсцисс, взаимно пересекаются с тремя параллельными прямыми ВС, EF, HI с наклоном к оси абсцисс. В точках В и Н произведем сечения, параллель- ные оси ординат, которые согласно теореме о пересекаю1цихся параллельных прямых образуют подобные треугольники BIN и KKN. Проведем в этих треугольниках линию LNM, равноотстоящую от линий BNK и INH. Линия LNM есть не что иное, как медиана треугольников BIN и NHM, делящая стороны BI и НК пополам, но треугольники BLN и HMN, лежащие на медиане LNM, также подобны и имеют медианами прямые LE и ЕМ, следовательно, при любых наклонах d и fl точки L и М всегда будут принадлежать сечениям BI и НК соответственно ,

40

45

50

Аналогично для ломаных прямых, соответствующих протяженным импульсам АВР, DEP, GHP и ОВС, OEF, OHI, которые соответственно образуют треугольники BHL и ВНК, у которых средние линии LH и ВМ также являются ме 513

дианами, но в треугольниках BHL и ВНМ прямые LE- и ЕМ тоже являются медианами, следовательно, и в этих случаях точки L и М принадлежат сечениям BI и НК независимо от накло- новd и ft. Таким образом, точки пересечения L и М средней линии LM, соответствующей относительно усредненному сигналу, и прямых LE и ВМ, являющихся частью однажды задержанно- го сигнала, независимо от крутизны нарастания и. спада импульсов неподвйл - ны на временной оси и являются опорными точками для восстановления исходных интервалов цифрового сигнала, При этом I и К должны обязательно присутствовать в зоне действующей, амплитуды, в противном случае, при увеличении крутизны фронтов (фиг.4 5 точки пересечения S линий бтноси- тапьного усреднения и однажды задержанного сигнала смещаются в глубину зоны между сечениями BI и НК, а линия относительного усреднения приобретает дополнительный излом RT. Ког- да крутизна фронта импульса становится равной бесконечности (фиг.48), т.е. когда на вход поступают прямоугольные импульсы, точки пересечения S и S ломаной линии относитель- :ного усреднения UARTHB К т IQ между ломаными линиями UABB CQ входного сигнала и UGHH IQ дважды задержанного сигнала ложатся непосредствен- но на ломаную линию UDEb) FQ однажды задержанного сигнала. Таким образом, для сохранения неподвижности точек пересечения L и М независимо от изменения крутизны импульсов необходимо превышение или равенство длитель- ности времени нарастания фронта канала 7 относительно суммарной задержки сигналов 2Tj , т.е. С ф 2Т , и, следовательно, при непосредственном приеме цифровых сигналов, минуя канал, входной сигнал пропускают через эквивалент канала, например через интегрирующую цепь.

Формула изобретения

Устройство для восстановления временных интервалов цифровых сигналов, принимаемых из канала с ограниченной полосой пропускания, содержащее согласующий блок, выполненный

j O 5 0 5 о Q

5

0

6

Б виде последовательно -соединенных входного усилителя, согласующего резистора и цепи выравнивания входного напряжения, два блока задержки с нагрузочным резистором, первый блок сравнения, выполненный.в виде двух компараторов, к разнополярным входам которых подключены две цепи смещения из делителей напряжения и источников опорного напряжения,, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности восстановления временных интервалов, в него дополнительно введены второй блок сравнения, выполненный в виде двух компараторов, блок формирования импульсов , выполненный в виде двух формирователей импульсов по заднему фрбн- ту, выходной RS-триггер, элемент ИЛИ в первый блок сравнения и блок относительного усреднения, причем первый вход блока относительного усреднения соединен с входом первого блока задержки, а второй вход соединен с выходом второго блока задержки, выход первого блока задержки соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнения, а выход блока относительного усреднения - с вторым входом второго блока сравнения, выходы которого соединены с входами блока формирования импульсов, соответственно с информационными входами первого и второго формирователей импульсов по заднему фронту, выходы которых соединены с первой и второй выходными шинами и с входами выходного триггера, выход которого соединен с третьей выходной шиной, выход цепи выравнивания входного напряжения в согласующем блоке соединен с вторым входом первого блока сравнения, в котором второй вход соединен с общей шиной цепей смещения, положительный и отрицательный выходы которых соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующими входами компараторов, вторые входы KQ- торых соединены с первым входом первого блока сравнения, а выходы соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом первого блока сравнения и соединен с входом запрета блока формирования импульсов.

У

а

Jb.

kw

r

t

V-7

ijrKj

-Vv/

/

7/ (U

-/b LVyy -.

M

r

Л, /

V V

ж tlL 3 i

nOmHhiu

и

/f

л lг

M

r

v

.

A A A

JJOfffHMU

f J

n

ч Д

JtIL

фие./.

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам для вьделения цифровых сигналов из каналов цифровой передачи с ограниченной полосой пропускания, и Фив. 2 может быть использовано для воспроизведения цифровых сигналов с магнитного носителя с частотной модуляцией - модуляцией в цифровых системах видеозаписи, звукозаписи, накопителях информации в ЭВМ. Цель изобретения - повышение точности восстановления временных интервалов цифровых сигналов, принимаемых из канала с ограниченной полосой пропускания . Устройство содержит шину 1 входного сигнала, согласующий блок 2, блоки 3 и 4 задержки, блок 5 относительного усреднения, блоки 6 и 7 сравнения, блок 8 формирования импульсов, триггерный блок 9. Точность выделения временных интервалов, обес- JS печиваемая данным устройством, определяется характеристиками блока сравнения 6. 4 ил. (Л со to о 00 00 со

ADC,

Q

В

ВЕН

А Б С

фие.

Составитель Г.Брынский Редактор М.Дьшын Техред А. Кравчук

Заказ 2666/55 Тираж 901Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35р Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г„ 5 жгород, уд. Проектная, 4

В Е Н

С F I

Корректор А. Обручар