Устройство для передачи предварительно искаженных двухчастотных и двухфазных сигналов Советский патент 1979 года по МПК H04B1/62 

Предпочтительным является в полне ние блока управления амплитудой импульсов в виде последовательно сое диненных переключаемого источника то ка и источника установившегося тока. При этом переключаемый источник тока содержит диодно- включенный тран зистор, к базе которого подключены базы параллельно-соединенных транзис торов с общей коллекторной связью, эмиттеры которых и эмиттер, диодновключенного транзистора подключены к соответствующим заземленным резисторам, причем коллектор диодно-включен ного транзистора является входом, а точка соединения коллекторов остальных транзисторов - выходом переключаемого источника тока. Кроме того, источник установившег ся тока содержит, по крайней мере, два транзистора, база и коллектор од ного из которых и база другого доеди иены через резистор с положительным ПОЛИСОМ источника напряжения, а коллектор другого транзистора является входом и выходом источника установив шегося тока. При этом выходной формирователь импульсов содержит двухтактный лин.ей ный усилитель, имеющий пару управляю щих транзисторов, эмиттеры которых подключены к выходу указанного источ . ника установившегося тока, а коллекторы этих транзисторов подключены к противоположным концам первичной обмотки трансформатора, имеющей центральный отвод, подключенный к положи тельному полюсу источника напряжения причем вторичная обмотка указанного трансформатора подключена к линии передачи, и указанный выходной фор...мирователь импульйов содержит две пары транзисторов приема сигнала дан ных, включенных диодно, причем один транзистор из каждой пары подключен своим коллектором к базе вспомогательного транзистора и к общей схеме ограничения амплитуды, содержащей соединенные диодно транзисторы, которые подключены к источнику напряже ния, а другие транзисторы из указанных пар подключены своими коллектора ми к -базе соответствующего управляю щего транзистора эмиттеру вспомогательного транзистора. Такое устройство уменьшает влияние искажения фазы передаваемого сигнала, устраняет необходимость кор ректирования принятого сигнала и поз воляет .значительно увеличить расстоя ния передачи, на которых двоичный кодированный сигнал данных может быт продетектирован без изменения схемы передающих или приемныхустройотв. При передаче уменьшается содержание низких частот передаваемого еигнаfia в предварительном усилителе линий передачи, что осуществляется путем уменьшения амплитуды второй

667177 половины длинных импульсов до величины, равной примерно одной четвертой или менее пикрвого значения. Так как каждая частота распространяется с различной скоростью и имеет различ.ные величины .затухания на единицу длины передающей линии,- то результирующее сужение полосы пропускания приведет к уменьшению искажения из-за ошибки фазового сдвига. Это не повлияет сколько-нибудь значительно на детектирование сигнала при корртких линиях, но .значительно уменьшит искажение сигнала при более длинных линиях. На фиг.1 представлена функциональная электрическая схема устройства на фиг. 2- временные диаграммы изменения сигналов. На фиг.2а показан биполярный сигнал, состоящий из короткого и длинного импульсов; на фиг.26 показано предварительное искажение биполярного сигнала, в котором вторая половина всех длинных импульсов передается на пониженномуровне; на фиг,2в и 2г показаны биполярные сигналы, предварительно искаженные таким образом, что задний фронт каждого импульса уменьшен, причем различие в предварительном искажении, показанное на этих двух рисунках, зависит от того момента времени, при KOTOPON; происходит понижение амплитудного уровня импульсов ; на фиг.2д-н показана временная диаграмма, иллюстрирующая работу устройства. Устройство содержи входной формирователь 1 импульсов, на входы 2,3 которого поданы информационные и тактовые сигналы, блок 4 управле-ния -амплитудой импульсов, выходной формирователь 5 импульсов, выход б которого подключен к линии передачи. Входной формирователь 1 импульсов, выполненный в виде блока выделения, импульсов низких и высоких частот, содержит входной триггер 7, первый элемент И 8, второй элемент И 9, третий элемент И 10. Блок 4 управления амплитудой содержит последовательно соединённые переключаемый источник 11 тока и ист очник 12 установившегося тока. Переключаемый источник 11 тока содержит диодно-включенный транзистор 13, параллельно соединенные транзисторы 14с общей кол екторной связью и за.земленные резисторы 1Ь.Источник 12 установившегося тока содержит три транзистора. База транзистора 16 соединена с его коллектором и через резистор 17 подключена к источнику положительного потенциала. Эмиттер транзистора 16 через резистор iS подключается к земле, тогда как эмиттеры транзисторов 19 и 20 подключаются к земле через резистор 21. Коллекторы транзисторов 19 и 20- соединяются вместе и подключаются к общей точке соединения коллекторов транзисторов 14. Как и в переключавмом источнике 11, базы транзисторов 19 и 20 соединяются с базой транзистора 16. Выходной формирователь 5 импульсов содержит двухтактный линейный усилитель, состоящий из пары управляющих транзисторов 22 и трансформатора 23, центральный отвод 24 первичной обмотки которого подключен к положительному полюсу источника 25 напряжения, две пары транзисторов 26,27 приема сигнала данных, подключенных к.дополнительным входам выходного формирователя 5 импульсов причем каждый из транзисторов 26 включен диодно, т.е. их коллекторы и базы соединены вместе. Один транзистор 26 из каждой пары подключен своим коллектором к базе вспомогательного транзистора 28 и че рез коллекторный резистор 29 - к ре зистору 30, образующему с последова тельно соединенными диодно включенными транзисторами 31,32 схему огра ничения амплитуды, прйчём коллектор транзисторов 28 и 32 подключены к . источнику напряжения, а коллектор каждого из транзисторов 27 соединен с эмиттером транзистора 28 и базой соответствующего управляющего транзистора 22. Резисторы 33, 34 включены параллельно первичной и вторичной обмоткам трансформатора 23,параллель но первичной обмотке которого включен также конденсатор 35. Между выходом элемента И 10 и источником напряжения включен резистор 36. Термин двухчастотный (или двухфазный) относится к последо вательности длинных и коротких импул сов. Длинный импульс имеет небольшую частоту по сравнению с коротким импульсом. Поэтому термин двухчасто ный I не имеет никакого отношен 1Я.к частотному содержанию переднего и заднего фронтов каждого отдельного импульса в последовательности, импуль сов (которые, предполагают, имеют идеальную форму), а также не имеет ничего общего с использованием ряда отдельных частот, комбинация которых определяет информационное содержани сигнала. на -фиг.2 показан типичный биполярный сигнал, состоящий из коротких и длинных импульсов. Для целей иллюстрации предположим, что длинные .импульсы имеют период, равный 2Т, и короткие импульсы имеют период, равный Т. На фиг. 2а показаны два возможных кодовых задания. Так напри мер, два коротких импульса могут представлять двоичный О. С другой стороны, двоичная быть представлена переходом от поло зкительного уровня к отрицательному Jypoвню импульса в середине периода 6 бита, в то время как двоичный 0 может быть представлен переходом от . отрицательного уровня к положительному уровню импульса в середине периода бита, что обычно называется бифазным кодом. Однако задание кода является безразличным в отношении настоящего изобретения, так ,как сигналы имеют идентичные черты. Показанный на фиг. 2а биполярный сигнал может быть предварительно искажен до вида, показанного на фиг. 26,в,г до передачи его по передающей линии. В сигнале, показанном на фиг. 2б, вторая половина всех длинных импульсов передается на пониженном уровне, показанном на фигуре припомощи падения амплитуды и обозначенном цифрами 10. В сигналах, показанных на фиг12в,г, понижен задний фронт каждого импульса. В сигнале, показанном на .2в, переход от, высокого уровня к низкому уровню происходит в момент времени, равный Т/2 после изменения полярности первоначального сигнала, показанного на фиг. 2а. В сигнале, показанном на фиг.2г, изменение уровня происходит в момент времени, равный ЗТ/4. Выбор любого одного сигнала из показанных на фиг.26,в,г зависит от области применения. Биполярный сигнал, показанный на фиг.2а, подходит тольгко для относительно коротких расстояний. Сигнал, показанный на фиг.2б, грубо говоря, удваивает это расстояние, одиако оба сигнала, показанные на $иг.2а,б, зависят от временной нестабильности для большинства расстояний. Таким образом, при использовании с цепочкой ретрансляторов сигналы, показанные на фиг.2в,г, являются предпочтительными, так как они имеют очень малую временную нестабильность при любом расстоянии, вплоть до максимальнЬго. Относительно узкий пиковый ймпульс сигнала, показанный на фиг.2в, претерпевает немного большее затухание, чем более широкие импульсы, но сигнал, показанный на фиг.2в, является немного более сложнйм для выполнения. После выбора сигнала при помощи нижеследующей процедуры могут быть определены оптимальные высокий и низкий уровни. Пиковая амплитуда выбирается такой, чтобы последовательность всех коротких импульсов обеспечивала бы получение легко детектируемого сигнала на конце передающей линии, имеющей максимальную длину. Так как затухание на обычных передающих линиях пропорционально квадратному корню частоты, то широкие импульсы претерпевают меньшее затухание благодаря своему более НИЗКОМУ, частотному спектру. Эти- Золее,широкие импульсы ослабляются на передающем конце путем такого пониже Тё7177ййя амплитуды заднего фронта; что ам ТТННТ5Ща Шйршгях йМпульсйв йа конце магКсимальной ЙЯинН прейНШЖет амплитудукоротких импульсов, не чем на 20-50%. ВО многих случаях желательно устанавливать амплитуды для минимальной временной нестабильности. Для предварительно искаженных сигналов переход заднего фронта широкого ; ймпулбсй приводи к друтйй. переходам на расстояниях вплоть ло оп p Sfe jTeИНОГО расстояния схождения, WTPS btJerto эти два типа переходов Точно совпадают .Прй pScстояниях болЬйих/ чем точка схождения, переход заднего фронта широкого импульса отегаёт от других переходов. Более высокий коэффициент ОтнОшеНиЯ пиков гозтаачения .амплитуды к её низкому значенйЮна передающем конце будет Штйчй ва:ть временное опережение для йОйетКйх расстояний и уменьшать от -с авание для максимальных расстояний поэтому величина этого коэффициента может рассматриваться как оптимальна 11ёЖ 5@ е1йЙё1Пь й-ое- вlieiiieн нЬё onetJeHce равно максимальному временному Отставанию. ; Устройство работает следующим об ipSsoM.-: : -;-:,::-. : - Биполярный сигнал (фиг.2а), который может быть обозначен как код l3 , подаетсяна вход 2 для разрешения. срабатШанйя или установки входа три гера 7 и первого элемента И 8.. Синхронизирующий сигнал с частотой 2 fo подается на вход 3 и к пусковому вхо ду,триггера 7. ria третий вход тригера 7 могут быть поданы сигналы предварителЬ|Ной установки. Вто ррй элемент И .9 подключается для при ™-wa eierrrra Jia с нулевого выхода триггер 7, обозначенного Q. В качестве вхо-ч да элемент И 9 получает код Q , подаБаемый на другой вход 2. На временной диаграмме(фиг.2,д-н) в верхней части которой показаны синхронизирующий сигнал и, имеющи частоту 2 f,, который подается к пусковому входу триггера 7 и одному Bxo ду третьего элемента И 10. Кодй,,., ; который йодается на вход установки триггера 7 и элемента И 8, показан в .виде второго сигнала (фиг. . Проти воположный по знаку коду U или ин- ; вертиров нный сигнал, обозначенный как код Q, показан ниже (фиг.,ж). Работа триггера 7 гшрисходат таким ШразБмГчтоего уставовкапроиэвю йТря йрй совпадении с синхррнизирую Импульсами, когда биполярны} кй , имеет высокий уровень, или по зад нему фронту биполярного кода. Йредва рительная установка Триггера 7 произ -- едатся при сывиаде нйи с в нзфонизирующими импульсами,когда биполярный .Код находится на низком уровне, или по переднему фронту биполярного кода Л;игналы временной диаграммы (фиг,2з,

8 представляют единичный и выходы триггера 7 соответственн6. Выходы триггера 7 используются для стробирования кода и сигналы с этих вЫходо.в инвертируются на. элементах И8иИ9.. Код Q и единичный выход триггера 7 вырабатывают на выходе элемента И 8 отрицательный стробирующий сигнал, показанный в виде сигнала временной диаграммы (фиг.2к). Этот сигнал являетея инвертированным сигналом выхода элемента И 8. Подобным же образом, инвертированный. ,од Q, т.е. код Q, и нулевойвыход триггера 7 вырабатывают выходные стробирующие сигналы (1) на выходе .элемента И 9 .Эти сигналы являются инвертированными выходными сигналами элемента И 9. Отрицательные сигналы (фиг.2 к,л соответственно, на выходах элементов И 8, И 9 могут рассматриваться как запрещающие сигналы, которые управлйют прохождением синхронизирую1дего сигнала через элемент И 10. влияние этих сигналов показано а фиг.2. м в виде выходного сигнала элемента И Ю. Если ток tJ протег ает через диодно включенный транзистор 13, почти одинаковые токи D будут протекатьчерез каждый.из остальных шести транзисторов 14, которые имеют общую базу с транзистором 13. Таким образом, коллекторное соединение транзисторов 14 будет понижать ток примерно, в шесть раз, по отношению к току транзистора 13. Величина тока протекающего через транзистор 13, определяется величиной сопротивления резистора 36, этот ток перек;лючается при помощи выходного сиг1Я§Ла элемента И 10. Работа . элемента И 16 происходит так, что когда его выходной сигнал имеет низ.кий уровень, то весь ток, протекающийf через транзистор 27, будет заземлять-, ся, минуя транзистор 13. Переключаемый источник 11 тока, содержащий транзисторы 14 управляет пуШ льньШ ГГредварительйым уси.лителем - линии. Тркрвоё управление, обеспечиBaiSMoe транзисторами 14, является пи-:-ковым токрм (как это будет далее показа но иэ описания работы предварительного усилителя). Если напряжение на базе одного из транзисторов 22, например правого, эначйтелбно выше, чем напряжение на базе другого транзистора 22, то весь tjik; , так и установившийся, будет протекать через левую секцию первичной обмотки трансформатора, в.ырабатывая более положительное напряжение на правой клемме выхода 6 по отношению к левой клемме вторичной обмотки трансформатора 23. При проводящем правом транзисторе 22, заЬёрТОмЗШВОМ транзисторе 22 поляр9 . ность выходного сигнала на выходе 6 изменится на противоположную. Кодовые сигналы Q и Q, которые имеют противоположные величины, подключаются к схеме, которая управляет базами транзисторов 22. В частности код 5 подаваемый на вхоД 2, подводится к эмиттерам левых транзисторов 26и 27, а инвертированный код подводится к эмиттерам правых транзисторов 26 и 27. Диодно включенные транзисторы 31 и 32 и резистор 30 используются для ограничения максимальной положите/1ь.ной раскачки на базах транзисторов 22 для избежания насыщения. Транзисторы 28 являются эмиттерными повтори телями и обеспечивают значительный управляющий базовый, ток для токоуправляемых транзисторов 22. Транзисто ры 26 при диодном включений разъединяют, эмиттерные повторители по выходу источника кода от предварительного усилителя. Это может быть нёобхр димр тогда, когда верхний уровень си нала источника кода недостаточно хорошо управляем и может достигать слишком высокого уровня. Транзисторы 27обеспечивают достаточное падение напряжения для избежания попадания токов из транзисторов 28 на выходы источника кода при низком уровне. Резисто 33 и 34 обеспечивают согла сование для внешней линии передачи. Конденсатор 35 используется для сгла живани.я сигнала и уменьшения возможного излучения. Во время работы коды d и О. управляют токоуправляемыми транзисторами 22. Выходной сигнал элемента. И 10 уп равляет переключаемым источником., 11 пикового тока, содержащим транзисторы 13,14. КЬгда код 0. находится на вьасоком уровне, правый транзистор 22 будет проводить пиковый ток в тече.ние длительности одного синхронизи- рующёго импульса. Источник 12 уста-, новишйегося тока,содержащий транзисчот яи 16,19,20, обеспечивает подставку низкого уровня.в течение йпительмостй выходного c rHatfta. .Когда инвертированный код 0. имеет высокий уровень, левый транзистор 22 будет проводить пиковый ток в течение одного периода синхронизирующего импульса и с этого времени источник 12 установившегося тока вырабатывает подставку низкого уровня втечение длительности ного сигнала (эта операций показана при помощи сигнала на временной диаграммбе фиг.2н). При всех длинах передающей, линии предварительно искаженный сигнал не нуждается ни в каком дальнейшем выравнивании, что позволяет осуществлять надежную передачу сигналов на далекие расстояния и сократить числа 7 ретрансляторов при данной длине линии с упрощением приемных станций. Формула изобретения 1, Устройство для передачи предварительно искаженных двухчастотных и двухфазных сигналов с последовательностями длинных и коротких импульсов , соответствующих цифровой информации, содержащее входной формирователь импульсов, на входы которого поданы информационные сигналы, и блок управления амплитудой импульсов, выход которого подключен к управляющему входу выходного формирователя импульсов, выход которого подключен к линии передачи, л и ч а ю щ -е е с я тем, что,с целью уменьшения, влияния фазовых искажений в длинных линиях передачи без коррек.ции сигналов на приемной стороне, входного формирователя импульсов , На дополнйтбльный вход.которого подан тактовый сигнал, подключе.н к входу блока управления амплитудой импульсов, а на дополнительные входы выходного формирователя импульсов поданы информационные сигналы. 2.Устройство tio п.1,0 т л и ч а ющ е е с я тем,что упомянутый входной формирователь импульсов выполнен в виде блока выделения импульсов низких и высоких частот, содержащего входной триггер, единичный выход которо- го соединен с первым входом первого элемента И, а нулевой выход соеданен с первым входом второго элемента И, причем вьаходы первого и второго элементов И подключены к соответствующим входам третьего элемента-И, на третий вход которого подан тактовый сигнал на вторые входы первого и второго элементов И поданы соответствующие информационные сигналы, а выход третьего элемента И является выходом входного формирователя импульсов. 3.Устройство по п. 1, ;Ь т Л и чающееся тем; что упомянуты;й1 блок управления амплитудой импульсов выполнен в виде последовательно соединенных переключаемого источника тока и источника установившегося тока. 4.Устройство по П.З, отличающееся тем, что упомянутый переключаемый источник тока содержит диодно-включенный транзистор, к базе которого подключены базы параллель-; но соединенных транзисторов С общей коллекторной связью, эмиттеры которых и эмиттер диодно-включенного транзистора подключены к соответствующим заземленным резисторам, причем коллектор диодно-включенного транзистора является входом, а точка соединения коллекторов остальных транзисторов - выходом переключаемого источника тока. 5.Устройство по п,3, о т л ичающееся тем, что упомянутый источник установившегося тока содержит, по крайней мере, два транэистора, база и коллектор одного из которых и 6а;за другого соединены через резистор с положительным полюсом источника напряжения, а коллектор др гого транзистора является входом и выходом источника установившегося тока. . 6.Устройство по П.1, отличающееся тем, что указанный выходной формирователь импульсов содержит двухтактный линейный усилител имеющий пару управляющих транзисторов, эмиттеры которых подключены к выходу указанного источника Установившегося тока, А коллекторы этих транзисторов подключены к противоположным концам первичной обмотки тран форматора, имеющей центральный отвод, подключенный к положительному полюсу источника напряжения, причем вторичная обмотка указанного трансформатора подключена к линий передачи, и указанный выходной формирователь импульсов содержит две пары транзисторов приема сигналов данных, включенных диодно, причем один транзистор из каждой пары подключен своим коллектором к базе вспомогательного транзистора и к общей схеме ограничения амплитуды, содержащей соединенные диодно транзисторы, которые подключены к источнику напряжения, а другие транзисторы из указанных пар подключены своими коллекторами к базе соответствующего управляющего транзистора и к эмиттеру вспомогательного транзистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 3562745, кл. 340-351, 1971.

Фиг.1

к Я