Демодулятор двухразрядной импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) с инерционным компандированием Советский патент 1990 года по МПК H03K9/00 

in ел

N3

ос

о: ос

Изобретение относится к иммпульсной техике и может быть использовано в системах обработки информации и цифровых системах связи. Цель изобретения - повышение точности демодуляции - достигается путем увеличения соотношения сигнал/шум. Демодулятор двухразрядной импульсно-кодовой модуляции с инерционным компандированием содержит мультиплексор 1, цифро-аналоговый преобразователь 2, интегратор 3, умножитель 4, сумматор 5, усилитель 6, формирователь 7 управляющих сигналов и фильтр 8 нижних частот. Введение в демодулятор формирователя 7 позволяет перестраивать полосу пропускания фильтра 8 и тем самым оптимизировать соотношение сигнал/шум, повышая точность демодуляции входного сигнала. 3 ил.

Фиг.1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть испольэова но в системах обработки информации и цифровых системах связи.

Цель изобретения - повышение точности демодуляции путем увеличения соотношения сигнал/шум.

На фиг.1 приведена функциональная схема демодулятора двухразрядной импульсно-кодовой модуляции (ИКЮ с инерционным компандированием; на фиг.2 - демультиплексор;на фиг.З - формирователь управляющих сигналов и фильтр нижних частот.

Демодулятор двухразрядной ИКМ с инерционным компанднрованием содержит демультиплексор 1, цифроанало- говый преобразователь 2, интегратор 3, умножитель 4, сумматор 5, усили- тель 6, формирователь 7 управляющих сигналов, филп-тр 8 нижних частот, при этом входная шина устройства соединена с входом демультиплексо- ра 1, выходы знакового и весового разрядов которого соединены с соответствующими входами цифроаналогово- го преобразователя 2, выход которого через соединенные последовательно умножитель 4 и усилитель 6 под- ключен к входу фильтра 8 нижних частот, выход которого соединен с выходной шиной устройства, а управляющий вход - с выходом формирователя 7 управляющих сигналов, вход которого соединен с выходом весового разряда демультиплексора 1 и входом интегратора 3, выход которого соединен с первым входом сумматора 5, второй вход которого соединен с шиной опор- ного напряжения, выход - с дополнительным входом умножителя, а дополнительный вход формирователя 7 управляющих сигналов соединен с тактовым выходом демультиплексора 1.

Демультиплексор 1 может быть выполнен из блока 9 синхронизации, коммутатора 10, RC-цепей 11 и 12, компараторов 13 и 14, источника 15 опор ного напряжения и коммутатора 16, при этом вход демультиплексора 1 соединен с входами блока 9 синхронизации и компаратора 10, тактовый вход которого соединен с выходом блока 9 синхронизации и тактовым выходом демультиплексора 1, а выходы - с входами коммутатора 16 и входами RC-цепей 11 и 12, выходы которых соединен

с первыми входами компараторов 13 и 14, вторые входы которых соединены с выходом источника 15 опорного напряжения, а выходы - с управляющими входами коммутатора 16, выходы которого соединены с выходами демультиплен- сора 1.

Формирователь 7 управляющих сигналов может быть выполнен из одно- вибратора 17, инвертора 18, дифференцирующих цепей 19 и 20, -элемента ИЛИ 21 и счетчика 22 импульсов, при этом вход формирователя 7 управляющих сигналов соединен с входом одно- вибратора 17, выход которого соединен с входом дифференцирующей цепи 19 и через инвертор 18 - г входом дифференцирующей цепи 20, выходы обеих дифференцирующих цепей 19 и 20 соединены с входами элемента ИЛИ 21, выход которого соединен с входом установки в нуль счетчика 22 импуль- сов, выходы которого соединены с выходами формирователя 7 управляющих сигналов, а тактовый вход - с его дополнительным входом.

Фильтр 8 нижних частот может содержать коммутаторы 23 и наборы 24 резисторов, при этом входы коммутаторов 23 соединены с управляющим входом фильтра нижних частот. Наборы 24 резисторов подключены к выходам коммутаторов 23 и входят в состав перестраиваемых с помощью резисторов RC-звеньев фильтра 8 нижних частот.

Демодулятор двухразрядной ИКМ с инерционным компандированием работае следующим образом.

Блок 9 синхронизации демультиплексора 1 выделяет первую гармонику частоты входного цифрового потока и, управляя коммутатором 10, разделяет цифровой поток на две цифровые последовательности четных и нечетных а символов. Эти последовательности усредняются RC-цепочками 11 и 12, а результаты усреднения сравниваются с опорным напряжением компараторами 13 и 14. При условии, что передаваемый аналоговый сигнал не содержит постоянной составляющей, среднее значение последовательности знаковых разрядов близко к нулю, а среднее значение последовательности весовых разрядов может колебаться в

широких пределах, что и позволяет компараторами 13 и 14 определить какая из последовательностей символов Д i или Д г является последовательностью знаковых разрядов, а какая весовых. Выходными сигналами компара- тов 13 и 14 переключается коммутатор 16, обеспечивая поступление на соответствующие выходы демультиплексора 1 знаковых и весовых последовательностей двоичных символов,

Выходной сигнал демультиплексора 1 преобразуется с помошью цифроана- логового преобразователя 2 (ЦАП) в четырехуровневый сигнал, причем уровни квантования при преобразовании сигнала в ЦАП 2 являются постоянными всего имеется два положительных и два отрицательных уровня, что соответствует двухразрядным кодовым комбинациям 11, 10, 01, 00. Инерционное командирование производится с помощью интегратора 3, сумматора 5 и умножителя 6. При появлении на выходе ве- 25 Управление полосой . пропускания

сового разряда демультиплексора 1 длинных серий логических единиц, что говорит о перегрузке по уровню, сигнал на выходе интегратора 3 также увеличивается. После суммирования в сумматоре 5 с опорным напряжением А, определяющим нижнюю границу амплитудного диапазона модулятора, выходной сигнал интегратора 3 с помощью умножителя 4 осуществляет взвешивание выходного сигнала ЦАП 2,что в рассматриваемом случае приводит к увеличению этого сигнала и приближению его к передаваемому аналоговому сигналу.

При отсутствии на выходе весового разряда демультиплексора 1 длинных серий единиц, что говорит о том, что уровень передаваемого сигнала

мал, выходкой сигнал интегратора 3, а 45 мента ИЛИ 21 подается на вход уста- следовательно, и выходной сигнал ум- новки нуля счетчика 22, обнуляя его

в начале каждой серии,

ножителя 4 уменьшаются. Таким обра- , зом, инерционное компандирование обеспечивает работу с большим числом уровней квантования, величина которых в каждом конкретном случае приблизительно пропорциональна уровню передаваемого аналогового сигнала. Амплитуда первой гармоники выходного сигнала V умножителя пропорциональна сигналу управления X, снимаемому с выхода сумматора 5, лишь при Х V (уровень лог. единицы), поэтому для восстановления исходного уровня сиг50

55

На счетный вход счетчика 22 от тактового выхода демультиплексора 1 подается сигнал с частотой, равной частоте дискретизации.

Таким образом, работа счетчика 22 продолжается в течение каждой серии (нулей или единиц) и в начале каждой последующей серии счетчик 22 обнуляется. Чем длиннее серия и чем ниже частота полезного сигнала, тем больше двоичное число на выходе счетчи523686

нала на выходе умножителя 4 включается усилитель 6. Выдечение низкочастотной части спектра, в которой в основном сосредоточена энергия полезного сигнала, произвол, гея с помощью фильтра 8 нижних частот (ФНЧ). Основная энергия спектра речевых сигналов обычно сосредоточена в ннз10 кочастотной области. При низкочастотных полезных сигналах н выходе весового разряда демультиплс-ксорл появляются относительно длинные пачки одноименныхсимволов (нулей или еди15 ниц), при этом полоса пропускания ФНЧ 8 с целью подавления высокочастотных шумов может быть уменьшена. Отсутствие длинных серий одноименных символов обычно имеет место

2о при высоких скоростях изменения по- - лезного сигнала, полоса пропускания ФНЧ 8 должна быть увеличена, чтобы обеспечить неискаженную передачу полезного сигнала на выходе устройства.

0 0

5

ФНЧ 8 осуществляется с помощью формирователя 1 управляющих сигналов. Одновибратор 17, срабатывающий по переднему фронту сигналов, подаваемых на его вход, обеспечивает формирование импульсов длительностью не меныпе периода дискретизации.

При использовании одновнбратора с перезапуском на его выходе выделяется огибающая серии логических единиц в весовых разрядах,а на выходе инвертора 18 - огибающие серий логических нулей. С помощью дифференцирующих цепочек 19, 20 и элемента 11ЛИ 21 выделяются короткие импульсы (метки), соответствующие, моментам изменения символа серии (переход от серии единиц к серии нулей и наоборот). Выходной сигнал элев начале каждой серии,

0

5

На счетный вход счетчика 22 от тактового выхода демультиплексора 1 подается сигнал с частотой, равной частоте дискретизации.

Таким образом, работа счетчика 22 продолжается в течение каждой серии (нулей или единиц) и в начале каждой последующей серии счетчик 22 обнуляется. Чем длиннее серия и чем ниже частота полезного сигнала, тем больше двоичное число на выходе счетчиТактоВый 8ыход (к срор иробателю

7 управляющих сигнсиюб)

в

Выхуд энанобого разряда

-(/( ЦАП2)

дылЬд 8есо8оео раЗряда(кцю2 и. к формирова- тело 7управляющих сигналов)

Фиг. 2

f

I