Устройство для передачи и приема информации

 

изобретение относится к телеметсии и предназначено для цифровой передачи и приема непрерывных сигиалоБ с. использованием дельта-модуляции. Мзобретение позволяет повЕ 1сить цостогерность передачи информации за коррекции возможных ошибок на.копления. Устройство содержит на передающей стороне дельта-модулятор 2, формирователь 3 импульсов, компаратор 4, генератор 5 пилообразного напряженияj генератор 6 тактовых импульсов и делитель 7 частоты, а на приемной сторо-- не - селектор 10 импульсов, реверсивный счетчик 11, генератор 12 импульсов , элементы 13, 17 задержки, блок 14 цикловой синхронизации о Элементы ЗАПРЕТ 15, 20, элемент ИЛИ 18, | триггер 19 и счетчик 21. 11 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 М 3/02 ?.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4213207/24-24 (22) 23.03.87 (46) 15.10 .88. Вюл. 9 38 (71) Институт кибернетики им. В Л.Глушкова (72) А.К.Севастьянов (53) 62 1.398 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 866735, кл. H 03 M 3/02, 1980, Авторское свидетельство СССР

У 1095396„ кл. Н 03 М 3/02, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА

ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к телеметэии и предназначено для цифровой пере„„SU„„1433 074 А 1 дачи и приема непрерывных спгпал. ь использованием дельта-модуляции. "f3î †. бретение позволяет повысить цостог.=;.ность передачи информации за c?Te коррекции возможных ошибок накопления. Устройство содержит на передающей стороне дельта-модулятор 2, фор— мирователь 3 импульсов, компаратор 4, генератор 5 пилообразного напряжения, генератор 6 тактовых импульсов н делитель 7 частоты, а на приемной сторо-не — селектор 10 импульсов, реверсивный счетчик 11, генератор 12 импульсoB элементы 13, 17 задел-;Jл., блок 14 цикловой синхронизации.- э:.ементы ЗАПРЕТ 15, 20, элемент HJIH i8, ф триггер 19 и счетчик 21. 11 ил. ,(f) 1431074

Изобретение относится к телеметрии и может быть использовано при цифровой передаче непрерывных сигналов с использованием дельта-модуля5 ции.

Цель изобретения — повьппение быстродействия устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — времен- 10 ные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 — функциональная схема дельта-модулятора; на фиг. 4— временные диаграммы, поясняющие работу .дельта-модулятора; на фиг. 5— функциональная схема формирователя импульсов; на фиг. 6,. — временные диаграммы, поясняющие работу формирователя импульсов; на фиг. 7 — функциональная схема селектора импульсов; на фиг. 8 — временные диаграммы, поясняющие работу селектора импульсов; на фиг ° 9 — импульсная схема генератора тактовых импульсов с фазовой автоподстройкой частоты; на фиг. 10 — временные диаграммы, поясняющие работу генератора тактовых импульсов с фазовой автоподстройкой частоты; на фиг. 11 — функциональная схема блока цикловой синхронизации.

Устройство для передачи и приема информации (фиг. 1) содержит на передающей стороне 1: дельта-модулятор 2, 1

; формирователь 3 импульсов, компаратор

4 генератор 5 пилообразного напряже1

35 ния, генератор 6 тактовых импульсов и делитель 7 частоты, канал 8 связи, на приемной стороне 9: селектор 10 импульсов, реверсивный счетчик 11, rенератор 12 тактовых импульсов с авто40 матической подстройкой частоты, первый элемент 13 задержки, блок 14 цикловой синхронизации, первый элемент

15 ЗАПРЕТ, блок 16 ключей, второй элемент 17 задержки, элемент 18 ИЛИ, триггер 19, второй элемент 20 ЗАПРЕТ

45 и счетчик 21.

Дельта-модулятор {фиг. 3) содержит компаратор 22, выполненный на операционном усилителе 23, элементе 24 И, 50 элементе 25 ЗАПРЕТ и RS-триггере 26, интегратор 27, выполненный на конденсаторе 28, операционном усилителе 29, ключе 30 и резисторе 31, переключатель 32, источник 33 опорного напряжения, элементы 34 и 35 НЕ, резисто- 55 ры 36 и 37 и усилитель 38, Формирователь импульсов (фиг. 5) содержит амплитудный селектор 39, элементы 40-42 ЗАПРЕТ, повторители

43 и 44, резисторы 45-48, усилитель

49 °

Селектор импульсов (фиг. 7) содержит амплитудные селекторы 50-55, элементы 56-58 ЗАПРЕТ и элемент 59 ИЛИ, Генератор тактовых импульсов с фазовой автоподстройкой частоты (фиг. 9) содержит формирователь 60 импульсов, резисторы 61-65, транзисторы 66-69, конденсатор 70, диоды

71-73,. триггеры 74 Шмидта, Блок цикловой синхронизации (фиг. 11) содержит элемент 75 И-НЕ, элемент 76 И, накопитель 77 и 78 элемент 79 И, делитель 80 частоты.

Существенность отличий предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключается в повышении достоверности передачи информации и расширении функциональных возможностей устройства при сохранении минимальных аппаратных затрат на передающей стороне. Интенсивность коррекции ошибок накоплений в устройстве-прототипе зависит от динамических свойств измеряемого сигнала, от числа пересечений измеряемым сигналом выбранного фиксированного уровня опорного напряжения. Если этого пересечения. не происходит, то коррекция отсутствует. Таким. образом, если специфика сигнала такова, что его пересечения с выбранным фиксированным уровнем весьма редки, то эффективность метода резко снижается, а в некото рых случаях делает его применение вовсе нецелесообразным.

Формирователь 3 импульсов (фиг. 5, 6), работает следующим образом.

На вход формирователя 3 поступает последовательность двоичных символов

{преращений), причем нуль представлен как импульс положительной полярности с амплитудой сигнала, равной

U, а единица — с амплитудой 3 U.

Импульсы с амплитудой 3 U поступают на вход амплитудного селектора 39, на выходе которого формируется сигнал

"1" (фиг. 6б). Этот сигнал поступает на инверсный вход элемента 40 ЗАПРЕТ, C выхода которого в этот момент времени сигнал не выдается. Таким образом, импульсы "0" (фиг. 6в) поступают на вход элемента 4 1 ЗАПРЕТ, а импульсы " 1" (фиг, 6б) поступают на вход элемента 42 ЗАПРЕТ. При поступлении управляющих сигналов S1 (сигз

143 нал запуска) и S2 (сигнал сброса) на соответствующие входы элементов 41 и

42 (фиг. 6г, д) выдача информации с выходов этих элементов осуществляется только в момент отсутствия сигналов S1 и $2. Таким образом, при поступлении сигнала S1 на входы элементов 41 и 42 происходит запрет выдачи информации через эти элементы, а сигнал 81 проходит через повторитель 44 и поступает на резистор 48, вес которого соотносится с весами резисторов

47-45 как 1:3:5:7.

При поступлении сигнала S2 на входы элементов 41 и 42 происходит запрет выдачи информации через эти элементы, а сигнал $2 проходит через повторитель 43 и поступает на резистор 47, таким образом, в точке соединения резисторов 45-48 формируется смешанная кодовая последовательность двоичных символов (приращений) и маркерных сигналов, которая проходит через усилитель 49 и поступает на выход формирователя 3 (фиг. 6е). При этом "0" выдается импульсом с амплитудой U "1" — 3 U маркерный сигнал

М2 — 5U, маркерный сигнал М1 — 7U.

Селектор 10 импульсов (фиг. 7 и 8) осуществляет процедуру, противоположную процедуре формирователя 3, и использует принцип амплитудной селекции.

На вход селектора 10 поступает смешанная последовательность двоичных символов приращений и маркерных сигналов М1 и N2 (фиг. 8a), íà его выходе формируются: сигнал 81 (фиг.8б) соответствующий моменту времени появления маркерного сигнала М1 (фиг. 8а); сигнал S2 (фиг. 8в), соответствующий моменту времени появления маркерного сигнала М2 (фиг. 8a); сигнал "1" (фиг. 8г); сигнал "0" (фиг. 8д) и тактовые синхроимпульсы (фиг. 8е).

Генератор 12 тактовой частоты, (фиг. 9 и 10) работает следующим обФ разом.

Под воздействием управляющего напряжения,.которое формируется на выходе триггера 74, изменяется разрядный ток I протекающий в коллекторной цепи транзистора 68. Зарядный ток

1 (коллекторный ток транзистора 67) остается неизменным и равным

Х Е К4/(R4 + R5) R3. (1) 1074

Зарядом и разрядом хронирующего конденсатора 70 управляет триггер 74, имеющий гистерезис в своей переход- ной характеристике. В режиме заряда

5 выходное напряжение близко к нулю, транзисторы 66 и 67 открыты, зарядный ток определяется выражением (1), разрядный ток ответвляется в коллекторную цепь транзистора 66, для чего должно выполняться условие

I < Е ° R4/(R4 + R5) R1.

Функция. транзистора 69 — предотвращение насыщения транзистора 66 и ограничение запирающего напряжения на диоде 71, что необходимо при генерации высоких частот.

Генератор 12 снабжен цепью блокировки; поступление сигнала (фиг. 10в) с выхода формирователя 60 приводит к прекращению генерации, так как не включается цепь разряда. После окончания сигнала блокировки первый импульс появляется на выходе генератора 12 с задержкой:

С>= t- =С (U U)/I.

Таким образом, при отсутствии входных тактовых импульсов блокировка генератора 12 не обеспечивается и на его выходе присутствуют выходные тактовые импульсы.

Блок 14 цикловой синхронизации работает следующим образом.

Если устройство находится в со" стоянии синхронизма, то сигнал $1 с выхода селектора 10 совпадает во

4О времени с сигналом с выхода делителя частоты. При этом на выходе элемента 75 И-HE сигнал отсутствует, а на выходе элемента 79 И формируется сигнал, соответствующий моменту опоз4 навания маркерного сигнала М1. В результате накопитель 78 по входу и в синхронизм (рассчитанный обычно на два-три последующих подряд импульса) оказывается заполненным, а наь0 копитель 77 по выходу из синхронизма (рассчитанный на четыре-шесть следующих подряд импульсов) — разряженным до нулевого состояния. Ложные маркерные сигналы М1. Формируемые в суммарном последовательном коде вследствие воздействия помех, не совпадают по времени с сигналом на выходе делителя 80, а следовательно, и не участвуют в процессе накопления.

5 14310

При кратковременных искажениях маркерного сигнала М1, возникающих либо при сбоях синхронизации в системе, либо под воздействием помех, сигнал с выхода делителя 80 происходит через элемент 75 И-НЕ на вход накопителя 77. Однако если накопитель 77 ие успевает заполниться, то сбоя синхронизации не происходит, и по первому сигналу с выхода накопителя 78 осуществляется сброс в нулевое состояние накопителя 77.

При отсутствии синхросигнала в г следующих подряд циклах (r. — коэффициент накопления в накоплителе 77) элемент 79 открывается и первый ложHblH импульс Б1 сформировавшийся на выходе селектора 14, приводит делитель 80 частоты и накопитель 78 в нулевое состояние, а накопитель 77 — в состояние, соответствующее r импульсам на его входе.

Если ложный маркерный сигнал М1

Формируется на одних и тех же позициях цикла меньше, чем г раз подряд (r< - коэффициент накопления накопителя 78), накопитель 77 оказывается заполненным и процесс опознавания маркерного сигнала продолжается до момента формирования следующе и керного сигнала, Сигнал Si с выхода селектора 14, пройдя через открытый элемент 79„ устанавливает делитель

80 частоты в исходное состояние. Этот процесс длиться до тех пор, пока 35 не будет наиден истинный маркерный сигнал М1 (или истинная синхрогруппа в случае кодового маркера). Если лож-. ный маркерный сигнал М1 формируется на одних и тех же позициях цикла rq 4О или более раз подряд, накопитель 77 переходит в нулевое состояние и процесс опознавания маркерного сигнала прекращается до тех пор, пока вновь не заполнится накопитель 77. Отсюда 45 следует, что емкость накопителя 78 должна быть выбрана таким образом, чтобы практически в течение всего времени поиска состояния синхронизма накопителя 78 оставался заполненным. 50

При этом не происходит существенного замедления процесса поиска синхронизма. При обнаружении истинного синхросигнала накопитель 78 заполняется и сбрасывает накопитель 77 в нулевое состояние, в результате чего обеспечивается достаточная инерционность

В исходном состоянии после включения передающей стороны 1 генератор 6 тактовых импульсов осуществляет тактирование дельта-модулятора 2, компаратора 4 и делителя 7 частоты. Делитель

7 формирует сигнал $1, по которому запускается генератор 5 пилообразного напряжения и осуществляется управление формирователем 3 импульсов, на выходе которого формируется маркерный сигнал М1 (фиг. 2а, б, д), который в данном случае передается в виде импульсов положительной полярности и с амплитудой, большей, чем амплитуда импульсов двоичной последовательности (инкрементного кода), и амплитуды маркерного сигнала М2. Измеряемое напряжение Ух поступает на первый информационный вход компаратора 4 и на информационный вход дельта-модулятора 2, с выхода которого формируется последовательный код приращений (фиг. 2г), который поступает на информационный вход формирователя 3 импульсов,. После поступления сигнала

S1 на первый (запускающий) вход генератора 5 пилообразного напряжения с его выхода формируется линейно растущее напряжение, которое поступает на второй информационный вход компаратора 4. В момент сравнения напряжений входного измерительного сигнала с линейно растущим напряжением на выходе компаратора 4. формируется сигнал S2, который поступает на второй вход генератора 5, устанавливая его в исходное состояние, а также поступает на управляющий вход формирователя 3, на выходе которого формируется сигнал М2 (фиг. 2д) с амплитудой, меньшей, чем амплитуда маркерного сигнала М1, и большей, чем амплитуда двоичных символов приращений. Таким образом, на выходе Формирователя 3 формируется смешанная последовательность символов приращений (О и 1) и маркерных сигналов (M1 и M2). Данная смешанная кодовая последовательность информационных символов (О, 1, Mi, М2) поступает в канал 8 связи (фиг. 2д), где под воздействием помех происходят искажения информационных символов. Переданная по каналу

8 связи информация поступает на селектор 10 импульсов, где осуществляется выделение и формирование маркерсистемы цикловой синхронизации в режиме удержания синхронизма. устроиство, (фиг. 1), работает следующим образом.

7 143107 ных сигналов М1 и Г12 и сигналов $1 и S2, а также выделение тактовых импульсов и импульсов сложения (+) и вычитания (-) соответствующих имЭ

5 пульсам кода приращения (1 или О), поступающим из канала 8 связи. В исходном состоянии, при включении приемной стороны 9, счетчик 21 установлен в нулевое состояние, а на реверсивном счетчике 11 происходит преобразование последовательного инкрементного кода в параллельный код, соответствующий значению полной выборки. С приемом и селекцией первого маркерного сигнала М1 и с формированием первого сигнала $1 происходит процедура вхождения в синхронизм за счет блока 14 и генератора 12 тактовых импульсов с фазовой автопод- 20 стройкой частоты. Генератор 12 обесе печивает тактовую синхронизацию даже в случае выпадения отдельных синхроимпульсов, а блок 14 обеспечивает повышенную достоверность приема маркер- 25 ного сигнала М1. В исходном состоя-. нии триггер 19 установлен в нулевое состояние, сигнал с выхода запрещает прохождение тактовых импульсов через элемент ° 20 ЗАПРЕТ и сигналов S2 через элемент 15 ЗАПРЕТ. После формирования достоверного сигнала цикловой синхронизации с выхода блока 14 этот сигнал, соответствующий моменту времени появления сигнала $1, поступает через элемент 18 ИЛИ на вход

35 установки в единицу триггера 19,и на вход сброса счетчика 21, после прохождения элемента 17 задержки происходит установка триггера 19 в нуле40 вое состояние, разрешающее прохождение сигналов через элементы 15 и 20

ЗАПРЕТ, и после этого на счетчик 21 начинают поступать тактовые импульсы до тех пор, пока с выхода селектора 10 не поступит сигнал S2, по кото45 рому происходит открытие ключей блока 16, которые осуществляют запись в реверсивный счетчик 11 содержимого счетчика 21. Пройдя через элемент 13 задержки, сигнал S2 через элемент

18 ИЛИ устанавливает триггер 19 в единичное состояние, запрещающее прохождение импульсов через элементы

15 и 20 ЗАПРЕТ. На выходе элемента

18 ИЛИ формируется сигнал, устанавливающий счетчик 21 в исходное состояние ° Таким образом, на приемной стороне 9 происходит формирование отсчетов в реверсивном счетчике 1 1 и в счетчике 21. При этом отсчет на реверсивном счетчике 11 формируется с приемом каждого двоичного символа приращений, а на счетчике 21 в момент времени, соответствующий примеру маркерного сигнала М2.и сформированному сигналу S2. На фиг. 2 а, б, в, д, е показан процесс формирования полной выборки. Так в точках регенерации 2, 4, 6 сформированы корректирующие выборки Nx(2) = 15 — Ux(2)

= 0,75; Nx(4) = 13 Ux(4) = 0,65;

Nx(6) = 15 Ux(6) 0,75.

Технико-экономическая эффективность изобретейия, по сравнению с прототипом заключается в повышении быстродействия устройства °

В устройстве -прототипе формирование. значения кода корректирующей выборки осуществляется путем определения момента пересечения входным измерительным сигналом выбранного фиксированного уровня опорного напряжения. В случае отсутствия такого пересечения коррекция отсутствует и накопление ошибок распространяется на всю реализацию, В предлагаемом устройстве этот недостаток устранен за счет коррекции возможных ошибок накопле-. ния, что позволило повысить достоверность передачи информации.

Формула изобретения

Устройство для передачи и приема информации, содержащее на передающей стороне генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами компаратора и дельта-модулятора, информационный вход дельта-Модулятора объединен с первым информационным входом компаратора и является информационным входом устройства, на приемной стороне — селектора импульсов, вход которого подключен к каналу связи, первый, второй и третий выходы селектора импульсов соединены соответственно с тактовым, первым и вторым управляющими входами реверсивного счетчика, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него на передающей стороне введены формирователь импульсов, генератор пилообразного напряжения и делитель частоты, выходы дельта-модулятора соединены соответственно с ин14310 формационным и первым управляющим входами формирователя импульсов, выход формирователя импульсов соединен с каналом связи, вход делителя частоты подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход делителя частоты соединен с вторым управляющим входом формирователя импульсов и первым входом генератора пилообразного напряжения„ второй вход и выход которого подключены соответственно к выходу.и второму инфомационному входу компаратора,генератор тактовых импульсов, элементы задержки, элементы

ЗАПРЕТ, блок ключей, триггер, элемент ИЛИ, блок цикловой синхронизации.и счетчик, четвертый выход селектора импульсов соединен непосредственно с первым входом первого элемен- о та ЗАПРЕТ и через первый элемент задержки — с первым входом элемента

ИЛИ, второй вход которого является установочным входом устройства, выход элемента ИЛИ соединен с первым 25

5,|

74 1О входом триггера и входом сброс счетчика, выходы счетчика соединены с одноименными информационными входами блока ключей, выходы которого соединены с одноименными информационными входами реверсивного счетчика, пятый выход селектора импульсов соединен с первым входом блока цикловой синхронизации, выход которого соединен непосредственно с третьим входом элемента ИЛИ и через второй элемент задержки — с вторым входом триггера, выход триггера соединен с инверсным входами первого и второго элементов

ЗАПРЕТ, выход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с управляющим входом блока ключей, вход генератора тактовых импульсов подключен к первому выходу селектора импульсов, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом блока цикловой синхронизации и прямым входом второго элемента

ЗАПРЕТ, выход которого соединен с счетным входом счетчика.

1431074

1431074

1431074

Еп

S2 г +

7 1

О 0

Си б

14.3) 074 д

q3uz. fg

1431074 °

Составитель М. Никуленков

Техред Л.Сердюкова Корректор Г.Решетник

Редактор Н,Киштулинец

Заказ 5353/57

Тираж 929

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4