книги из ГПНТБ / Машбиц Л.М. Цифровая обработка сигналов в радиотелеграфной связи

торов, общий. При этом условии выходные'Сигналы узлов весовых функций обоих дешифраторов могут быть сформированы таким об­

дешифраторов будут суммироваться в ячейке И Л И и -поступать на соответствующий вход анализатора, который благодаря наличию временного сдвига между сигналами дешифраторов I и I I будет реагировать на их сумму. Для наглядности этот процесс иллюстри­ руется временными диаграммами рис. 4.116.

Аналогичные процессы происходят и при 'Приеме сигналов нега­ тива с тем отличием, что в этом случае выходные сигналы деши­ фраторов будут содержать не по четыре импульса в группе, как показано на рис. 4Л16, а по семь.

Предварительные эксперименты (90] по проверке эффективности

сложения сигналов на общих нагрузках дешифраторов при обыч­ ном способе приема сигналов частотной телеграфии.

4.7. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА СИСТЕМЫ ЦИФРОВОГО ЧАСТОТНОГО Т Е Л Е Г Р А Ф А

Для экспериментальной проверки изложенных принципов по­ строения тракта приема ЧМ сигналов был выполнен полный макет системы ЦЧТ, рассчитанный на сдвоенный прием [90].

Структурная схема макета представлена на рис. 4.12. Устрой­ ство содержит две ветви приема и общие для них синхронный и асинхронный анализаторы, систему синхронизации и выходные узлы.

Сигналы с нч выходов приемников поступают на входы / и 2 со­ ответственно. Штеккерные гнезда 1 и 2 позволяют -осуществлять контроль напряжения, поступающего на вход, и подключать ко вхо­ ду внешний сигнал (при проверке устройства).

Узлы 3, 4, 5 и 6 составляют цифровой дешифратор ветви прием­

гательных сигналов для узлов весовых функций 12 являются об­

120

14 .позволяет, в случае необходимости, отключать любую из ветвей приема н вновь подключать ее, не нарушая (Процесса работы тракта.

Система синхронизации 19 обеспечивает формирование сигна­ лов битового такта, поступающих на синхронный анализатор 18, и сигналов «точки», поступающих на узел управления выходом 22. На вход системы синхронизации поступают сигналы с выхода асин­ хронного анализатора 17. Контроль работы системы синхрониза­ ции осуществляется при помощи осциллографического индикатора спнфазностп 20 и стрелочного индикатора запаса слежения 21.

Узел управления 22 содержит матричный коммутатор режимов, усилители неоновых индикаторов состояния 23 и 24 и нмпульснопотенциальнын переход, через который осуществляется управление выходными усилителями 25.

Режим выхода устанавливается при помощи переключателя 26, расположенного на лицевой панели устройства. Предусмотрено пять режимов выхода: негатив, позитив, точки, асинхронная работа и синхронная работа.

Управляющие сигналы для выходных усилителей 25 поступают

ного тока на тех потенциальных уровнях, которые необходимы для управления выходными каскадами усилителей, выполненных на транзисторах МП 105. Принципиальная схема узла усилителей вы­ хода 25 приведена на рис. 4.13. Детали, обведенные на схеме пунк­ тиром, вынесены на кассету.

Усилитель СТ-2М обеспечивает ток до 50 мА при номинальной нагрузке 1,2 кОм. Усилитель « ± 3 0 В» рассчитан на номинальную нагрузку 5,1 кОм.

Испытания системы производились и а линии связи ИР протя­ женностью 1000 км. Для сравнительной оценки характеристик при­ ем производился одновременно как на цифровую систему, так и на обычную систему приема с фильтровыми дешифраторами и инте­ грированием сигналов по постоянному току. Линия работала при скорости манипуляции 45 бит/с в синхронном .режиме на имитиро­ ванной нагрузке. Мощность передатчика составляла 0,75 кВт и а частоте 38,4 мГц. Коэффициент усиления антенн на передаче и приеме 18 дБ.

Оценка результатов приема производилась по записи на око­ нечных буквопечатающих аппаратах с обработкой по условным телеграммам (см. § 1.3). Всего было передано 2,8-10е посылок (около 350 тыс. алфавитных знаков). Результаты испытаний сво­ дятся к следующему:

— при условиях приема, близких к нормальным (менее 1% ошибок по алфавитным знакам для обычной системы), показатели обеих систем близки, с небольшим преимуществом цифровой си­ стемы;

122

негатив

Рис. 4.13. Принципиальная схема узла выходных усилителей ЦЧТ

— при очень плохих условиях приема (порядка 10% ошибок по алфавитным знакам для обычной системы) показатели тракта цифровой системы на 20-^30% хуже, чем обычной;

—ввиду того что энергетический потенциал линии был недо­ статочен, обе сравниваемые системы большую часть времени имели чрезмерно большую частоту ошибок (до 10% по алфавитным зна­ кам), что заставляет считать полученные оценки лишь ориентиро­ вочными;

—система синхронизации цифрового тракта работала устой­

чиво.

4.8. С Т Р У К Т У Р А Т Р А К Т А ПРИЕМА СИГНАЛОВ ФАЗОВОЙ М А Н И П У Л Я Ц И И

Применительно к магистральной радиотелеграфной связи ис­ пользование фазовой манипуляции имеет некоторые специфиче­ ские особенности:

— переход от ЧМ к ФМ может обеспечить существенное (в

.два—пять раз) повышение помехоустойчивости или соответствую­ щее снижение необходимого энергетического потенциала линии при одновременном уменьшении полосы частот, занимаемой кана­ лом связи (ориентировочно в два раза) {87];

— статистическая структура сигналов и помех, действующих в радиоканалах метрового и декаметрового диапазонов волн, тако­ вы, что указанный в предыдущем пункте выигрыш может быть реа­ лизован полностью при скоростях манипуляции порядка 300ч500 бит/с {87], т. е. при использовании высокоскоростных синхрон­ ных оконечных систем с временным уплотнением каналов;

— в радиотелеграфной связи практически отсутствует возмож­ ность выделения специальных каналов для передачи сигналов син­ хронизации, ввиду чего осуществимы только режимы фазовой ма-

ответствующими решениями для ЧМ получаются более сложными (и, следовательно, более дорогими) как за счет усложнения ли­ нейной части тракта (более жесткие требования к стабильности частот гетеродинов приемника), так и, главным образом, за счет большей сложности нелинейной части тракта.

Эти обстоятельства в конечном счете обусловили весьма огра­ ниченное применение ФМ непосредственно для целей радиотеле­ графной связи в диапазонах метровых и декаметровых волн, одна­ ко преимущества ФМ успешно реализуются в радиорелейных и космических системах как при передаче дискретной информации,

•ФМ сигналов как с применением когерентного опорного напряже­ ния, так и без применения когерентного опорного напряжения ана-

124

логично тому, как это делается для аналоговых устройств в H3V вестыой системе «Кинеплекс» {89]. Вопрос о том, какой из этих двух методов в конечном счете более эффективен, пока еще нельзя считать решенным. В настоящее время большее распространение получил метод приема ФМ сигналов с .применением когерентного опорного напряжения.

Общая структура нелинейной части тракта приема ФМ сигна­ лов с .применением когерентного опорного напряжения представле­

Рис. 4.14. Структурная схема тракта приема сигналов фазовой манипуляции

ограничитель и с его выхода подается на фазовый детектор и узел формирования когерентного опорного напряжения. В результате взаимодействия входного ФМ сигнала и когерентного опорного напряжения на выходе ФД выделяется информационный (мани­ пулирующий) сигнал, поступающий на узел регенерации и далее на узел, осуществляющий воостановление абсолютных значений по­ зиций манипулирующего сигнала, закодированного в относитель­ ном коде. Регенерированные сигналы в абсолютном коде поступа­ ют на. узел выхода и далее на выход приемного тракта. Система синхронизации обеспечивает формирование синхроимпульсов для работы узлов регенерации и перекодирования.

В многоканальных системах узлы формирования когерентного опорного напряжения и синхронизации выполняются общими для всех каналов системы. В некоторых вариантах многоканальных си­ стем когерентное опорное напряжение и сигналы синхронизации передаются по специально выделенным каналам связи и надоб­ ность в формировании этих напряжений на основе линейного сиг­ нала отпадает.

Выполнение входного ограничителя и узла выхода не представ­ ляет принципиальных трудностей. Вопросы формирования коге­ рентного опорного .напряжения и синхроимпульсов манипулирую­ щего сигнала, а также ряд решений по узлам 2, 4 и 5 обстоятель­ но рассматриваются в литературе [ 1 , 3, 10, 87 и др.], поэтому ниже будут рассмотрены лишь некоторые специфические варианты по­ строения этих узлов, основанные на использовании цифровых ре­ шений.

125

4.9. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ФАЗОВОЙ М А Н И П У Л Я Ц И И

ПРИ ПОМОЩИ ЛОГИЧЕСКОГО ФАЗОВОГО ДЕТЕКТОРА

Применение Л Ф Д для детектирования ФМ сигналов, передавае­ мых в абсолютном или относительном коде, не вносит каких-либо изменении в структуру тракта, но позволяет несколько упростить аппаратурное решение благодаря простоте конструкции и высоко­ му коэффициенту передачи Л Ф Д (см. § 2.3).

На рис, 4Л5 и 4.16 представлены два варианта схем детекти­ рования ФМ сигналов с применением ЛФД . В обоих случаях предполагается, что когерентное опорное напряжение для детек-

пает по специальному каналу связи и что имеются соответствую­ щие фазосдвигающие цепи, позволяющие установить необходимые

на вход 1. поступает напряжение с частотой /, 'манипулированное

126

ходят амплитудные ограничители и поступают на двухтактные пе­ реходы, формирующие сигналы для прямой и инверсной ветвей х и Х-, и у и у соответственно. Эти сигналы подаются на ЛФД, выде­ ляющий информационный сигнал, который поступает на ФНЧ и далее на последующие узлы приемного тракта.

В схеме рис. 4.16, кроме собственно детектирования, .предусмат­ ривается также .регенерация сигналов 'методом численного интегри­ рования в пределах каждой элементарной посылки.

Схема рис. 4.16 содержит два Л Ф Д с перекрестным включением когерентного опорного напряжения. Соотношения фаз напряжений, подводимых к ЛФД, выбраны таким образом, что в ЛФД1 пози­ тиву манипулирующего сигнала соответствует логическая единица на выходе, а негативу — нуль, а в ЛФДг—• наоборот. Выходные •сигналы Л Ф Д поступают на ячейки H i и Иг соответственно, а ко вторым входам этих ячеек подведены счетные импульсы с частотой следования /СчЗ>'/, поступающие по входу 3. Выходные сигналы ячеек И поступают на соответствующие входы .реверсивного счет­ чика. Синхроимпульс, поступающий на реверсивный счетчик по входу 4, осуществляет передачу на триггер результата анализа — знака разности количества импульсов, поступивших на счетчик за очередной цикл анализа, и установку счетчика в позицию услов­ ного нуля. С триггера результата сигналы поступают на последую­ щие узлы приемного тракта.

При использовании разнесенного приема сложение сигналов в схеме .рис. 4;16 может осуществляться на основе тех же принципов, которые рассматривались выше применительно к цифровому прие­ му сигналов частотной манипуляции (см. § 4.6).

4.10. ЦИФРОВОЙ ПРИЕМ СИГНАЛОВ ОФТ И ДОФТ

Цифровой метод приема сигналов ФМ при относительном коди­ ровании (ОФТ и ДОФТ) без применения когерентного опорного напряжения основан на использовании линейного .цифрового филь­ тра (ом. § 2.4) в .качестве интегратора текущей фазы сигнала.

Принцип построения устройства, являющегося цифровым экви­ валентом интегрирующего (кинематического) фильтра, поясняется схемой рис. 4.17. Устройство содержит сумматор 1 п элементы па­ мяти 2, 9. Каждый элемент памяти рассчитан на хранение кодо­ вого слова, содержащего информацию о знаке ( « + » или « — ») и модуле в b единиц. Число элементов памяти К выбирается из ус­ ловия

127

сел в пределах, допустимых объемом элементов памяти1 ). Если в

стерев содержимое элементов памяти.

Фазу временной последовательности х(пТ) не обязательно хра­ нить в самом фильтре. Ее можно также передать для хранения в замкнутый регистр сдвига, имеющий число разрядов, .равное числу элементов памяти фильтра К, и работающий от тон же последова­ тельности тактовых импульсов, что и фильтр. При этом из элемен­ тов памяти в соответствующие разряды регистра достаточно пере­

руется временными диаграммами рис. 4.18, где а) —манипулирую­ щий сигнал; б) —манипулированный сигнал на передаче;, в) —ма- нипулированный сигнал на приеме после ограничения (с искаже­ ниями); г) —последовательность тактовых импульсов; д) —после­

') Для решения рассматриваемой задачи достаточно приближенного соблю­ дения этого положения в ограниченном интервале времени. Строгое соблюдение указанного положения без ограничения во времени возможно при условии, что

<-£•

128

a)w

• r ~ L _ r ~ L _ r ~ L