Скалин Цифровые системы передач

имеет положительную полярность, находится в зоне 89-го уровня квантования и имеет вес 400 усл. ед. Нетрудно заметить, что в данном случае ошибка квантования составила 10 усл. ед. По мере завершения тактов кодирования преобразователь кода ПК считывает состояние выходов 1...8

ЦР, преобразуя параллельный код в последовательный.

Декодер осуществляет цифро-аналоговое преобразование кодовых групп ИКМ сигнала в АИМ сигнал, т. е. в отсчеты нужной полярности и амплитуды. Принцип построения нелинейного декодера взвешивающего типа с цифровым экспандированием эталонов поясняется на рис. 3.15.

Декодер содержит цифровой регистр ЦР, блок экспандирующей логики ЭЛ,

блок выбора и коммутации эталонных токов БКЭ и два генератора эталонных токов положительной ГЭТ] и отрицательной ГЭТ2 полярностей.

Восьмиразрядная кодовая группа принятого ИКМ сигнала записывается в ЦР, формируясь на его выходах 1...8 в виде параллельного 8-

разрядного двоичного кода. Первый разряд этой кодовой комбинации определяет полярность включаемого ГЭТ, а 2...8-й разряды — номер сегмента и уровня квантования на характеристике экспандирования. В

соответствии с принятой кодовой комбинацией включаются соответствующие эталоны, суммарный ток которых определяет величину

(амплитуду) декодированного отсчета АИМ сигнала. Так, при декодировании кодовой комбинации 11011001 включается ГЭТ] положительной полярности и ключи эталонных токов 256, 128, 16 с суммарным значением 400 усл. ед.

Как отмечалось ранее, для уменьшения искажений при декодировании используется еще 12-й корректирующий эталон, равный значению 0,5 шага квантования сегмента. Для данного примера корректирующий эталонный ток равен 8 усл. ед. и общее суммарное значение эталонных токов будет равно

408 усл. ед.

3.5 ГЕНЕРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Принцип построения генераторного оборудования. Генераторное оборудование ЦСП вырабатывает определенный набор импульсных последовательностей, используемых для управления работой функциональных узлов аппаратуры, синхронизации соответствующих узлов оконечных и промежуточных станций, а также определяющих порядок и скорость обработки сигналов в трактах передачи и приема. Структура построения ГО во многом зависит от принципов формирования группового ИКМ сигнала и места конкретной системы в типовой иерархии ЦСП.

Рассмотрим построение ГО первичной ЦСП. Структура управляющих сигналов, вырабатываемых ГО, определяется структурой цикла и сверхцикла передачи. Принцип формирования цикла и сверхцикла рассмотрен в § 3.1,

где определяется тактовая частота первичного цифрового потока (ПЦП) /т =

2048 кГц. Так как каждый символ цифрового потока занимает половину тактового интервала, то нужна последовательность импульсов с частотой следования /т и скважностью q = 2. Все остальные управляющие импульсные последовательности могут быть сформированы путем деления тактовой частоты.

Рис. 3.16. Структурная схема ГО первичной ЦСП

На рис. 3.16 представлены структурная схема ГО первичной ЦСП. На выходе задающего генератора ЗГ формируется гармонический высокостабильный сигнал с частотой, обычно равной или кратной /т,

формирователь тактовой последовательности ФТП вырабатывает основную

импульсную последовательность с частотой следования /т. Импульсы тактовой последовательности используются при выполнении операций кодирования и декодирования, формировании и обработке линейного сигнала.

Распределитель разрядный РР формирует m импульсных по-

следовательностей (Р\, Р2, Рт). Число разрядных импульсов, формирующих РР, равно числу разрядов в кодовой комбинации. При т = 8 частота следования /р = fт/«г = 256 кГц. Эти импульсные последовательности используются для правильного определения каждого разряда комбинации,

при выполнении операций кодирования и декодирования, при формировании группового цифрового сигнала, когда необходимо выделить временные интервалы для передачи соответствующих позиций синхросигнала, СУВ,

служебных сигналов.

Распределитель канальный РК формирует управляющие канальные импульсные последовательности КИ0, КИЬ КИП, где п — число канальных интервалов в цикле. Частота следования КИ равна частоте дискретизации и при 32 канальных интервалах /к = ^р/п = 8 кГц. Если эти импульсы используются для фиксации канальных интервалов в групповом ИКМ сигнале, то их длительность должна равняться длительности канального интервала. При использовании этих импульсов для управления ключевыми устройствами, формирующими АИМ сигнал на передаче, и распределения группового АИМ сигнала по каналам на приеме их длительность должна быть меньше.

Распределитель цикловой РЦ служит для формирования цикловых импульсных последовательностей Ц0, Ць Ц«, где s — число циклов в сверхцикле. Частота следования одноименных цикловых импульсов при 5=16

равна /u = fK/s=8-103/16=500 Гц.

С целью обеспечения синхронной и синфазной работы передающей и приемной станции в ГО приемной станции вместо ЗГ используется

выделитель тактовой частоты системы устройств тактовой синхронизации.

Методы выделения тактовой частоты рассмотрены в § 3.6

Рис. 3.17. Временные диаграммы формирования импульсных последовательностей на выходах ГО

.

Для подстройки генераторного оборудования по циклам н сверхциклам используются сигналы «Установка по циклу», «Установка по сверхциклу».

Это дает возможность подстраивать ГО одной станции в режим цикловой и сверхцикловой синхронизации с ГО другой станции. По сигналу «Установка по циклу» разрядный распределитель начинает работать с первого разряда, а

распределитель канальный с первого КИ. По сигналу «Установка по сверхциклу» распределитель цикловый начинает работать с первого цикла.

Рис. 3.18. Функциональная схема ЗГ на основе логических инверторов

Временные диаграммы на рис. 3.17 поясняют формирование импульсных последовательностей на выходах РР, РК, РЦ. В данном случае код 8-разрядный, канальных интервалов в цикле — п, циклов в сверхцикле —

S.

На вход РР поступают тактовые импульсы с частотой /т. Рас-

пределитель формирует восемь разрядных импульсов Pi...Ps, где каждый разрядный импульс сдвинут относительно следующего на тактовый интервал. Интервал следования одноименных разрядных импульсов 7Р=8ТТ.

На рис. 3.17, а показано положение импульсных последовательностей Pi...Ps

относительно тактовых. Из любой последовательности Р„, (например, Pi)

можно сформулировать управляющие последовательности КИ0, КИЬ КИ2,

определяющие границы канальных интервалов и их временное положение.

Расположение КИ относительно Pj...Pe и /т также видно из рис. 3.17, а.

На рис. 3.17, б показано расположение импульсов управляющих последовательностей Ц0, Ць Ц8 относительно последовательностей КИ0, КИп,

а на рис. 3.17, в — взаимное расположение Ц0, Ць Ц8.

Задающие генераторы. К задающим генераторам цифровых систем передачи не предъявляется таких высоких требований по стабильности частоты, формы выходного сигнала, как к ЗГ аналоговых систем передачи. В

то же время они должны иметь возможность перестраивать частоту в определенных пределах. Выполнение противоречивых требований обеспечения стабильности частоты ЗГ (в режиме автогенератора) и

реализации определенной полосы перестройки учитывается при выборе соответствующей схемы ЗГ. В соответствии с рекомендациями МККТТ

относительная нестабильность частоты ЗГ должна быть не хуже Ю-5, поэтому

вЗГ используется кварцевая стабилизация частоты.

Внизкоскоростных ЦСП с целью упрощения схемы ЗГ не применяют перестраиваемых автогенераторов. В таких случаях схема ЗГ легко реализуется на основе логических инверторов (рис. 3.18). Резистор R

обеспечивает перевод элементов DDi, DD2 в активный

3 Зак. 597 65

Рис. 3.19. Функциональная схема ЗГ с фазовой автоподстройкой частоты

Рис. 3.20. Упрощенная принципиальная схема ЗГ на транзисторах

режим. Формирователь тактовых последовательностей обеспечивает формирование прямоугольных импульсов с частотой следования, равной тактовой. Конденсатор С, включенный последовательно с кварцем,

обеспечивает подстройку частоты. При внешней синхронизации ГО тактовая последовательность от внешнего источника поступает в схему ГО через переключатель S, при этом собственный ЗГ отключается.

Учитывая то, что ЗГ должен работать в режимах как автогенерации, так и внешнего управления частотой, в схеме предусматривается возможность переключения режимов. На рис. 3.19 представлена такая структурная схема ЗГ, состоящая из автогенератора с кварцевым резонатором и схемы фазовой автоподстройки частоты ФАПЧ, куда входят: фазовый детектор ФД, фильтр низкой частоты ФНЧ, усилитель постоянного тока УПТ, формирующий ток

управления частотой ЗГ. В режиме автогене-рации устанавливаются перемычки 1—2, 4—6. В режиме внешней подстройки частоты устанавливаются перемычки 2—3, 4—6, 7 8; тогда в работу включается схема ФАПЧ, которая сравнивает фазы внешней частоты синхронизации и собственную частоту ЗГ. Если имеется расхождение фаз этих частот, то вырабатывается соответствующий управляющий сигнал и частота ЗГ подстраивается под частоту синхронизации. Более подробно работа ФАПЧ будет рассмотрена в § 3.6. В режиме использования внешнего генератора устанавливается перемычка 5—6.

При построении перестраиваемых ЗГ на интегральных схемах для обеспечения управления частотой ЗГ требуется сложная схема подстройки.

Поэтому ЗГ первичных ЦСП и более высоких порядков строят в основном на дискретных элементах. Рассмотрим типичный пример реализации ЗГ на дискретных элементах. Упрощенная принципиальная схема такого ЗГ представлена на рис. 3.20. Это двухкаскадный усилитель с положительной обратной связью. Режим по постоянному току первого каскада обеспе-

чивается резисторами Rb R2, R3, второго — резисторами R6...R9. В цепи прямой связи между каскадами включен кварцевый резонатор Q и

подстроечный элемент — варикап VDb Положительная обратная связь осуществляется через контур L2, С3, R5. Резонансные свойства первого каскада обеспечиваются Li С2. Амплитуда переменного напряжения,

приложенного к базе VT2, ограничивается диодным ограничителем VD2, VD3.

Этим обеспечивается стабилизация амплитуды выходного сигнала ЗГ.

Смещающее напряжение £см, приложенное к варикапу, может изменяться потенциометром R4 или регулироваться напряжением с ФАПЧ при работе в режиме внешней синхронизации ЗГ.

Распределители генераторного оборудования. Распределители генераторного оборудования ЦСП предназначены для формирования определенного числа импульсных последовательностей с одинаковыми частотой следования и длительностью импульсов, причем импульсы разных

последовательностей должны быть сдвинуты друг относительно друга на определенный интервал времени.

Один из способов построения распределителя, обеспечивающего вместе с распределением импульсов по разным выходам и деление частоты следования импульсов, — это каскадное включение двоичного счетчика и дешифратора. На рис. 3.21, а представлен простой пример такого построения распределителя на четыре разряда. Двухразрядный счетчик собран на D

триггерах, дешифратов с четырьмя выходами собран на схемах И.

Временные диаграммы работы распределителя показаны на рис. 3.21, б.

Перед запуском распределителя сигналом «Уст. 0» оба триггера Тг, и

Тг2 устанавливаются в состояние Q = 0, Q=l. Первый тактовый импульс изменит состояние триггеров, второй — вернет TYi в исходное состояние и т.

д.

Рис. 3.21. Принципиальные схемы распределителя на четыре разряда выполненного на основе двоичного счетчика и дешифратора (а), и временные диаграммы 1.го рэооты (о)

Рис. 3.22. Принципиальная схема распределителя на четыре разряда,

выполненного на основе однотактного регистра сдвига с обратной связью (а),

и временные диаграммы его работы (б)

Подключив соответствующие выходы триггеров к схемам, можно получить на выходах последовательность четырех импульсов одинаковой длительности, сдвинутых относительно друг друга на определенный интервал времени и следующих с одинаковой частотой. Частота следования импульсов на каждом выходе определяется частотой следования входных импульсов и коэффициентом деления счетчика. При числе триггеров в счетчике п и входной частоте следования fBX частота следования выходных импульсов

/вых = fex/2".

Распределители могут быть выполнены на основе однотактного регистра сдвига с обратной связью. Схема такого распределителя на четыре разряда показана на рис. 3.22, а, а временные диаграммы его работы — на рис. 3.22, б. Распределитель собран на четырех триггерах Tri...Tr4, с прямых

выходов которых и снимаются импульсные последовательности. В цепи обратной связи находится инвертор. Первоначально импульсом на входе R

устанавливаются в состояние 0 выходы, всех триггеров, а на выходе инвертора будет 1, которая подается на вход D триггера Тгь При поступлении импульса на вход С эта 1 появится на выходе Тгь а на выходе инвертора теперь будет 0. При поступлении следующих импульсов на вход С первый триггер вернется в исходное положение, а появится импульс на Вых. 2, потом Вых 3 и т. д. При появлении импульса на Вых. 4 на выходе инвертора опять будет 1, и цикл повторится. Если необходимо получить импульс более короткой длительности, как это показано на Вых. 4, то можно использовать схему И. Тогда длительность импульса на выходе схемы И будет равна длительности тактового импульса. Возможность установления начала цикла отсчета подачей импульса на входы R позволяет подстраивать ГО при нарушении цикловой синхронизации.

3.6. ТАКТОВАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ. ВЫДЕЛЕНИЕ ТАКТОВОЙ

ЧАСТОТЫ

Принципы построения систем тактовой синхронизации. Устройства тактовой синхронизации УТС обеспечивают синхронную работу ГО приемной и передающей частей ЦСП. Только в этом случае ГО приемной части будет вырабатывать управляющие сигналы, совпадающие по частоте и времени с импульсными последовательностями, поступающими в приемное оборудование ЦСП из линейного тракта, обеспечивая тем самым правильное распределение принимаемых импульсов по канальным интервалам и циклам

исоответственно правильное декодирование кодовых комбинаций.

Следовательно, основная задача УТС — исключить расхождение частот ГО передачи и приема или, в крайнем случае, обеспечить небольшую величину этого расхождения. Как известно, в аналоговых системах передачи для этих целей применяют, в основном, технические решения, обеспечивающие