книги из ГПНТБ / Гуревич В.Э. Импульсно-кодовая модуляция в многоканальной телефонной связи

Таким образом, на выходе б будет сформирована кодовая комби­ нация, состоящая из -пробела и трех импульсов; в двоично-цикли­

виде двух прямоугольных треугольников. Диаграммы, поясняющие

ков. Для некоторых практических ситуаций представляют интерес методы весового кодирования в пространстве других физических величин.

Ниже рассматривается структурная схема кодера, взвешиваю­ щего кодируемую величину в пространстве времени. Такой спо­ соб кодирования может оказаться целесообразным при создании помехоустойчивых вставок в магистрали большой протяженности, оборудованные системами с фазо-импульсной модуляцией (ФИМ), для стыковки по высокой частоте аналоговых систем ФИМ с систе­ мами ИКМ.

Структурная схема кодера показана на рис. 5.26. Отсчеты сиг­ нала преобразуются в посылки односторонней широтно-импульсной модуляции, т. е. в импульсы, передний фронт которых привязан к строго детерминированным моментам времени (тактовым точкам), а положение заднего фронта импульсов изменяется по закону пе­ редаваемых сигналов.

Цифрооые Выходы

ШИМ-РИМ

ЛИ M-ШИМ

Рис. 5.26. Структурная схема взве­ шивающего а пространстве вре­ мени кодера

Ш АИМ

.Затем посылки ШИМ преобразуются в сигналы фазо-пмпульс- яой модуляции. В отличие от получивших распространение систем •ФИМ, в которых передаче подлежит лишь модулированный по по-

120

ложению во времени импульс, здесь необходимо формирование обоих импульсов — тактового и модулированного. Временной ин­ тервал между тактовым и модулированным импульсами, пропор­ циональный величине отсчета, обрабатывается в рассматриваемой схеме кодера.

Последовательность пар импульсов поступает на цепочку, со­ стоящую из ряда идентичных каскадов, разделенных ключами. Количество каскадов равно числу разрядов кода. При помощи междукаскадных ключей осуществляется последовательная во вре­ мени работа каскадов. Структурная схема каскада приведена на рис. 5.27. Каскады идентичны, каждый состоит из четырех основ­

а/л

Формиро

оатель

Циіррооои ,. быхад

Рис. 5.27. Структурная схема каскада взвешивающе­ го в пространстве времени кодера

ных элементов — электронного ключа Кь линии задержки ЛЗ, вы­ ходного формирующего устройства (формирователя) и электрон­ ного ключа Кг-

Электронные ключи каскадов Кі управляются последовательно­ стью тактовых импульсов. Фаза управляющего процесса выбирает­ ся таким образом, чтобы в первом каскаде тактовый импульс про­ ходил на следующий каскад и на ключ Кг через линию задержки, а модулированный импульс — минуя линию задержки. Во втором каскаде наоборот, тактовый импульс проходит на следующий кас­ кад и на ключ, минуя линию задержки, а модулированный им­ пульс — через линию задержки.

Время задержки, вносимое линиями разных каскадов, различ­ но; величины задержки соседних каскадов относятся как 1 :2. Кас­ кад, формирующий посылки старшего разряда, содержит линию с задержкой, равной Гм /2, где Тм — интервал времени, пропорцио­ нальный наибольшей величине отсчета.

121

Функции формирования посылок кода может выполнять бло- кинг-генератор, работающий в ждущем режиме, ключ Кг управля­ ет работой блокинг-генератора. Соотношение величин тактового и модулированного импульса таково, что первый может запустить блокинг-генератор, а второй управляет работой ключа Кг, однако его величина недостаточна для запуска блокинг-генератора.

Временные диаграммы работы кодера, связанные с кодировани­ ем величины, равной 6 уе, представлены на рис. 5.28. Квантование

t АИМ

t ШИМ

ФИМ

Рис. 5.28. Временные диаграммы работы взвешивающе­ го в пространстве времени кодера

осуществляется по 16 разрешенным уровням, т. е. кодер формирует

122

ШИМ-ФИМ непосредственно на вход ключа КгЧерез 6 уе време­ ни, прошедших от начала отсчета, модулированный импульс воз­ действует на Кг и размыкает его, т. е. переводит в положение, от­ меченное на рис. 5.27 пунктиром. Таким образом, когда через 8 уе

В схеме второго каскада модулированный импульс будет за­ держан на 4 уе времени, а тактовый импульс пройдет без задерж­ ки и запустит блокинг-генератор; схема выдаст на цифровой выход второго каскада кодовую «единицу». Поступивший позже модули­ рованный импульс не изменит состояния схемы.

В третьем каскаде через линию задержки снова проходит так­ товый импульс, а модулированный импульс непосредственно посту­ пает на вход ключа Кг третьего каскада. Если учесть, что линия третьего каскада вносит задержку, равную 2 уе времени, то из диаграммы процессов на входе этого каскада следует, что в цепи ключа Кг произойдет совпадение во времени тактового и модули­ рованного импульсов. В этом случае блокинг-генератор запускает­ ся и выдает кодовый импульс.

Междукаскадный ключ построен таким образом, что при по­ ступлении на его вход импульса суммарной величины он разрывает цепочку. Следовательно, в рассматриваемом случае заканчивается формирование кодовой комбинации ОНО, имеющей условный вес 0 + 4 + 2 + 0 = 6 уе.

Четкое совпадение импульсов — событие маловероятное. Ско­ рее всего в схеме складывается неопределенное положение, когда разрыва многокаскадной цепочки не происходит. Если бы, напри­ мер, из-за допусков, неизбежных в реальной схеме, модулирован­ ный импульс поступил на ключ Кг третьего каскада с некоторым опережением относительно тактового импульса, то процессы в схе­ ме протекали бы следующим образом.

К моменту поступления тактового импульса на вход ключа Кг третьего каскада цепь, ведущая на вход блокинг-генератора, ра­ зомкнута и на третьем цифровом выходе кодера формируется ко­ довый «нуль». В четвертом каскаде модулированный импульс за­ держивается на время, равное 1 уе. На вход ключа Кг этого кас­ када поступает тактовый импульс с опережением относительно мо­ дулированного;, этот импульс возбуждает блокинг-генератор и на выходе четвертого каскада формируется кодовый импульс.

Таким образом, в рассматриваемом случае на выходе кодера будет сформирована кодовая группа 0101, вес которой равен 5 уе. Поступление же тактового импульса с опережением относительно модулированного приведет к формированию кодовой группы с ве­ сом в 7 уе. Очевидно, что схема критична к фазовым соотношениям процессов управления ключами и различным временным задерж­ кам.

123

5.4. Матричные кодеры

Общие положения. В основу построения матричных коде­ ров положено использование устройств с разрывными амплитудны­ ми характеристиками. Особенность таких устройств заключается в том, что монотонное изменение в некоторых пределах аналоговой величины на входе вызывает формирование на выходе дискретной величины.

Модель матричного кодера, рассмотренная в 5.1, основана на схематическом представлении кодирующей электроннолучевой трубки. Подобные кодеры достаточно полно описаны в работе {4]. Несмотря на ряд свойственных им недостатков, в настоящее время именно в электроннолучевых кодерах достигнута наибольшая ско­ рость кодирования; это обусловило проведение работ по их усовер­ шенствованию.

В электронно-лучевых кодерах кодовое поле реализуется в гео­ метрическом пространстве двух измерений. Это не единственный способ реализации кодового поля. Кодовое поле можно, например, создать в пространстве электрических величин (токов и напряже­ ний) при помощи устройств с разрывными амплитудными характе­ ристиками. Такие устройства, в свою очередь, могут быть построе­ ны в виде сочетания пороговых устройств ПУ и элементов нерав­ нозначности.

Пороговый эффект заключается в том, что сигнал (скачок на­ пряжения или тока) на выходе порогового устройства появляется лишь в случае, когда напряжение на его входе превысит вполне оп­ ределенную величину, называемую порогом срабатывания. При значениях входных сигналов, близких к величине порога срабаты­ вания, реальные пороговые устройства работают неустойчиво. Иными словами, существует область изменения входного сигнала, включающая и величину порога срабатывания, для которой веро­ ятность формирования выходного сигнала не равна нулю или еди­ нице. Эта область значений входного сигнала называется зоной неопределенности. Наличие этой зоны в реальных ПУ приводит к погрешностям работы тех устройств, в которые они входят. В дан­

натурального двоичного кода. В этом легко убедиться при помощи графического представления амплитудных характеристик трактов формирования кодовых посылок различных разрядов, показанного на рис. 5.296. Аналогичные схемы и характеристики кодера, рабо­ тающего в коде Грея, показаны на рис. 5.30а и б.

Кодер с диодной матрицей. Кодер рассматриваемого типа зани­ мает промежуточное положение между механическими и электри­ ческими реализациями матричных кодеров. Структурная схема

124

сигнала. В качестве примера показан случай квантования анало­ говой величины по восьми разрешенным уровням.

Точность преобразования и разрешающая способность таких кодеров определяется числом ламелей и конструкцией системы коммутации. Как ламели, так и щетка должны иметь определен­

группы, состоящие из трех нулей. И наоборот, если ширина щетки будет превышать указанное расстояние, то при переходе из одного разрешенного положения в другое она может перекрыть две со­ седние ламели. Например, сигнал, величина которого превышает третий разрешенный уровень и меньше четвертого, смещает щетку кодера в промежуточное положение, ß результате этого на цифро*-

126

вых выходах кодера появится кодовая группа, состоящая из трех

Кодеры такого типа не применяются в системах ИКМ, но схемы рис. 5.31 и

5.32служат хорошей ил­ Рис. 5.33. Структурная схема кодера с мно­

Кодеры с многократным наложением выходных нап­ ряжений квантователей.

Обобщенная структурная схема трехразрядного коде­ ра такого типа, работающе­ го в натуральном двоичном коде, показана на рис. 5.33. Технические средства и прин­ ципы реализации функцио­ нальных узлов схемы могут быть разными при условии,

что заданные функции вы­ Рис. 5.34. Схема диодного квантователя

полняются с требуемой сте­

127

вый сдвиг, равный я; Ci, С2, С3 — устройства считывания резуль­ татов кодирования на цифровые выходы кодера.

Одна из возможных схем квантования показана на рис. 5.34. В цепь отрицательной обратной связи включены диодные ограни­

которого включен каскад квантователя. Таким образом, например,

128