Демодулятор двухразрядной импульсно-кодовой модуляции (икм) с инерционным компандированием

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 Н 03 К 9/00

8 Г !!6. 1ЦЯ госудм стненный номитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГИНТ СССР (21) 4302614/24-21 (22) 10.09.87 (46) 23.03.90. Бюл. № 11 (72) 10.0.Охлобыстин (53) 621.374(088,8) (56) Кзтермоул К.В. Принципы импульсно-кодовой модуляции. — М.:

Связь, 1974.

Сшил Р. Принципы дельта-модуляции. — N. Связь, 1979, с.367. (54) ДЕМОДУЛЯТОР ДВУХРАЗРЯДНОЙ ИМПУЛЪСНО-КОДОВОЙ МОДУЛЯЦИИ (ИКМ) С

ИНЕРЦИОННЫМ КОМАНДИРОВАНИЕМ

„(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах обработки информа„„SU, 1552368 А1

2 ции и цифровых системах связи. Цель изобретения — повышение точности де- модуляции — достигается путем увеличения соотношения сигнал/шум. Демодулятор двухразрядной импульсно-кодовой модуляции с инерционным компан— дированием содержит мультиплексор

1, цифроаналоговый 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.

1552368

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова на 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 (VKZ) с инерционным компандированием; на фиг.2 — демультиплексор,"на фиг.3 формирователь управляющих сигналов и фильтр нижних частот. 15

Демодулятор двухразрядной HKM c инерционным компандированием содер жит демультиплексор 1, цифроаналоговый преобразователь 2, интегратор

3, умножитель 4, сумматор 5, усили†20 тель 6, формирователь 7 управляющих сигналов, фильтр 8 нижних частот, при этом входная шина устройства соединена с входом демультиплексора 1, выходы знакового и весового разрядов которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя 2, выход которого через соединенные последовательно умножитель 4 и усилитель 6 подключен к входу фильтра 8 нижних частот, выход которого соединен с выходной шиной устройства, а управляющий вход — с выходом формирователя 7 управляю пах сигналову вход которого 35 соединен с выходом весового разряда демультиплексора i и входом ин. тегратора 3, выход которого соединен с первым входом сумматора 5, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения, выход — с дополнительным входом умножителя, а дополнительный вход формирователя 7 управляющих сигналов соединен с тактовым выходом демультиплексора 1. 45

Демультиплексор 1 может быть выполнен из блока 9 синхронизации, коммутатора 10, RC-цепей 11 и 12, комнараторов 13 и 14, источника 15 опорного 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 соединены 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 демультиплексора 1.

Формирователь 7 управляющих сигналов может быть выполнен из одновибратора 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 одновибратора 17, выход которого соединен с входом дифференцирующей цепи

19 и через инвертор 18 — с 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 импульсов, выходы которого соединены с вы— ходами 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 работает 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 Ъ символов. Эти последоваЯ. тельности усредняются RC-цепочками

11 и 12, а результаты усреднения сравниваются с опорным напряжением комнараторами 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

1552368 6 широких пределах, что и позволяет компараторами 13 и 14 определить какая из последовательностей символов или 3 является последовательностью знаковых разрядов, а какая весовых. Выходными сигналами компаратов 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 цифроаналогового преобразователя 2 (ЦАП) в четырехуровневый сигнал, причем уровни квантования при преобразовании сигнала в ЦАЛ 2 являются постоянными, всего имеется два положительных и два отрицательных уровня, что соответствует двухразрядным кодовым zoMбинациям 11, 10, 01, 00. Инерционное командирование производится с помощью интегратора 3, сумматора 5 и умножителя 6. При появлении на выходе весового разряда демультиплексора длинных серий логических единиц, что говорит о перегрузке по уровню, сиг— нал 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

I 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, выходной сигнал интегратора 3, а следовательно, и выходной сигнал умножителя 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 Х, снимаемому с выхода сумматора 5, лишь при X(< U (уровень лог. единицы), поэтому для восстановления исходного уровня сигнала на выходе умножителя 4 включается усилитель 6. Выделение низко,частотной части спектра, в которой в основном сосредоточена энергия полезного сигнала, произвад тся с помощью фильтра 8 нижних частот (ФНЧ).

Основная энергия спектра речевых сигналов обычно сосредоточена в низкочастотной области. При низкочастотных полезных сигналах на выходе весового разряда демультиплексора появляются относительно длинные пачки одноименных символов (нулей или еди5

10 ниц), при этом полоса пропусканпя

ФНЧ 8 с целью подавления высокочастотных шумов может быть уменьшена.

Отсутствие длинных серий одноименных символов обычно имеет место

15 при высоких скоростях изменения по20 лезного сигнала, полоса пропускания

ФНЧ 8 должна быть увеличена, чтобы обеспечить неискаженную передачу по-. лезного сигнала на выходе устройства.

Управление полосой.. пропускания

ФНЧ 8 осуществляется с помощью формирователя 7 управляющих сигналов.

Одновибратор 17, срабатывающий по переднему фронту сигналов, подаваемых на его вход, обеспечивает фор30 мирование импульсов длительностью не меньше периода дискретизации.

При использовании одновибратора с перезапуском на его выходе выделяется огибаюшая серии логических

35 единиц в весовых разрядах,а на выходе инвертора 18 — огибающие серий логических нулей. С помощью дифференцирующих цепочек 19, 20 и элемен40 та ИЛИ 21 выделяются короткие им45

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 счетчи55 пульсы (метки"), соответствующие. моментам изменения символа серии (переход от серии единиц к серии нулей и наоборот). Выходной сигнал элемента ИЛИ 21 подается на вход установки нуля счетчика 22, обнуляя его в начале каждой серии. На счетный вход счетчика 22 от тактового выхода демультиплексора 1 подается сигнал с частотой, равной частоте дискретизации.

1552368 ка и тем самым меньшая полоса пропускания ФНЧ 8 может быть установлена, При коротких сериях, говорящих о том, что полезный сигнал имеет относитель5 но высокочастотные компоненты, счетчик 22 не успевает просчитать достаточно большое число импульсов, подаваемых на его счетный вход, число на выходе счетчика 22 мало и полоса пропускания ФНЧ 8 устанавливается максимальной. Перестройка ФНЧ 8 с помощью двоичного кода может быть осуществлена включением наборов 24 резисторов, соответствующих различным полосам пропускания. Резисторы ереключаются аналоговыми коммутаторами

23, число которых зависит от количества резисторов, которые нужно переключить для изменения полосы пропускания, это количество обычно определяется порядком используемого ФНЧ.

Таким образом, введение в демодулятор двухразрядной HKM и инерционным компандированием формирователя управляющих сигналов позволяет перестраивать полосу пропускания синтезируемого фильтра нижних частот в зависимости от того, сосредоточена 30 ли основная энергия спектра полезного сигнала в низкочастотной обла,.сти или нет, и тем самым оптимизировать соотношение сигнал/шум, по- вышая точность демодуляции входного сигнала.

Формула изобретения

Демодулятор двухразрядной импульсно-кодовой модуляции (HKM) с инерционным компандированием, содержащий демультиплексор,вход которого соединен с входной шиной, а выходы знакового и весового разрядов — с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, выход которого через соединенные последовательно умножитель, усилитель и фильтр нижних частот подключен к выходной шине устройства, интегратор, вход которого соединен с выходом весового разряда демультиплексора, а выход — с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения, а выход — с дополнительным входом умножителя, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности демодуляции путем увеличения отношения сигнал/шум, в него дополнительно введен формирователь управляющих сигналов, вход которого соединен с входом интегратора, дополнительный вход — с тактовым выходом демультиплексора, а выход— с управляющим входом фильтра нижних частот.

1552368

Составитель Е.Борзов

Техред А,Кравчук Корректор В.Гирняк

Редактор А.Мотыль

Заказ 340 Тираж 656 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101