Устройство автоматического контроля амплитудно-частотных характеристик каналов связи при наличии помех

 

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧ.ЕС КОГО КОНТРОЛЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК. КАНАЛОВ СВЯЗИ ПРИ НАЛИЧИИ ПОМЕХ, содержащее первый пороговый блок, последовательно соединенные генератор сетки частот и первый блок компенсации отклонения остаточного затухания, первый выход которого соединен с входом прямого канала то- / нальной частоты, причем второй выход генератора сетки частот соединен с входом формирователя синхроимпульсов, пе{ вый выход которого подключен к входу прямого канала передачи данных, второй выход первого блока компенсации откл нения остаточного затухания и первый выход второго блока компенсации отклонения остаточного затухания подключены к блоку регистрации, выход обратного кана- . ла передачи данных по1ислючен к второму входу первого блока ксшпенсации отклонения остаточного затухания, второй -пороговый блок и блок образования шлейфа, выход которого подключен к входу обратного канала тональной частоты, о т л и (Чающееся тем, что, с целью по .вышения точности контроля в условиях интенсшэнь1х импульсных и флуктуационных псмех, в него введены перестраиваемый селектор передачи, цифровой интегратор . передачи, перестраиваемый селектор прин ема и цифровой интегратор , чем к выходу обратного канала тональной частоты подсоединен первый вход второго блока компенсации отклонения остаточного затухания, второй выход которого соединен с первым входом перестраиваемого селектора приема, второй вход которого подключен к второму выходу формирователя синхроимпульсов, а выход ж) к входу первого порогового блока, которого соединен с входом ци(§ рового интегратора приема, выход последнего подключен к второму входу второго блока компенсации отклонения :остаточного затухания, третий выход формирователя синхрот(пульсов соед|Енен с третьим входом первого блока к(Л1енсации отклонения остаточного за- . тухакия, к выходу, прямого канала тональной частоты подсоединен первый вход эо. перестраиваемого селектора передачи, вгок рой вход которого соединен с вторым высо ходе прямого канала переда 1и данных, .первый выход которого подключен к первому входу блока образования шлейфа, а выход перестраиваемого селектора передачи соединен с вторым входом блока образования шлейфа, а также через второй пороговый блок подключен к вхрау цифрового интегратора передачи, .вйход которого соединен с входом обратного .кайала передачи данных.

согОЗ соаетсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

«9г агг цгг Н 04 В 3/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/ / "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOlVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3254926/18«09 . вышения точности контроля. в условиях (22) 04.03.81 интенсивных импульсных и флуктуацнонных (46) 30.03.83. Бюл. М 12 помех, в него введены перестраиваемый (72) И.С,Брайнина селектор передачи, цифровой интегратор: . (71) Куйбышевский электротехнический передачи, перестраиваемый селектор приинститут связи ема н цифровой интегратор приема, при-. (53) .621.391.8 (088.8) чем к выходу обратного ханала тональной (56) 1. Авторское свидетельство СССР частоты подсоединен первый вход второго

hh 794738, кл. Н 04 В 3/46, 1979 . блока компенсации отклонения остаточного (прототип) . затухания, второй выход которого соединен с первым входом перестраиваемого (54)(57) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕС- селектора приема, второй вход которого

КОГО КОНТРОЛЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТ подключен к второму выходу формироваНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КАНАЛОВ СВЯ- теля сннхроимпульсов, а выход подхлюЗИ ПРИ НАЛИЧИИ. ПОМЕХ, содержащее чен к входу первого порогового блока, первый пороговый блок, последовательно . выход которого соединен с входом циф»соединенные генератор сетки частот и рового интегратора приема, выход пое первый .блок компенсации отклонения оста- следнего подключен к второму входу точного затухания, первый выход которо-: второго блока компенсации отклонений го соединен с входом прямого канала то-.,::остаточного затухання, третий выход нальной частоты, причем второй выход формирователя синхроямпульсов соедйгенератора сетки частот соединен с вхо- нен с третьим входом первого блока . дом формирователя синхроимпульсов, пер- компенсапни отклонения остаточного завый выход которого подключен к входу тухания, к выходу, прямого канала топрямого канала передачи данных, второй нальной частоты подсоединен первый вход выход nepsoro блока компенсации откло-. перестраиваемого селектора передачи, вток кения остаточного затухания и первый рой вход которого соединен с вторым вы- . выход второго блоха компенсации отклоне- ходом прямого канала передачи данных, ння остаточного затухания подключены к первый выход хоторого подключен к перблоку регистрации, выход обратного кана-. вому входу блока образования шлейфа, а . ла передачи данных подключен к второму выход перестраиваемого селектора перевходу первого блока хомпенсации откло- дачи соединен с вторым входом блока нения остаточного затухания, второй.по- .образования шлейфа, а также через второговый блох и блок образования шлейфа, рой пороговый блок подключен к входу выход которого подключен к входу обрат- цифрового интегратора передачи, вйход В ного канала тональной частоты, о т л и» которого соединен с входом обратного ч а ю щ е е с я тем, что, с целью по- канала передачи данных.

10089

Изобретение относится к многоканальной связи и может использоваться при автоматических измерениях в каналах тональной частоты.

Известно устройство для автоматического контроля амплитудно-частотных. и амплитудных характеристик каналов тональной частоты, содержащее в передающей части последовательно соединенные генератор частот и удлинитель, первый 10 пороговый блок и распределитель вида измерений, формирователь стартового импульса, формирователь кода канала, первый дополнительный удлинитель, первый решающий блок, блок регистрации и дополнительный коммутатор каналов, а в приемной части - коммутатор каналов, второй пороговый блок и блок образования шлейфа, второй дополнительный удлинитель, второй решающий блок, дополнительный распределитель вида измерений и блок приема и контроля кода канала f1) .

Однако известное устройство обладает недостаточной точностью контроля процес- р5 са измерения.

Е1ель изобретения - повышение точности контроля в условиях интенсивных импульсных и флуктуационных помех.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство автоматического контроля амплитудно-частотных характеристик каналов связи при наличии помех, содержащее первый пороговый блок, последовательно соединенные генератор сетки частот и первый блок компенсации отклоне ния остаточного затухания, первый выход которого соединен с входом прямого канала тональной частоты, причем второй выход генератора сетки частот соединен с входом формирователя синхроимпульсов, первый выход которого подключен к входу прямого канала передачи данных второй выход первого блока компенсации отклонения остаточного затухания и первый выход второго блока: компенсации отклонения остаточного затухания подключены к блоку регистрации, выход обратного канала передачи данных подключен к второму входу первого блока

50 компенсации отклонения остаточного затухания, второй пороговый блок и блок образования шлейфе, выход которого подключен к входу обратного канала тональной частоты, введены перестраиваемый селек« тор передачи, цифровой интегратор пере55 дачи, перестраиваемый селектор приема и цифровой интегратор приема, причем к выходу обратного канала тональной час

14 2 тоти подсоединен первый вход второго блока компенсации отклонения остаточно го затухания, второй выход которого соединен с первым входом перестраиваемого селектора приема, второй вход которого подклю ен к второму выходу формирователя синхроимпульсов, а выход подключен к входу первого порогового блока, выход которого соединен с входом цифрового интегратора приема, выход последнего подключен к: второму входу второго блока компенсации отклонения остаточного затухания, третий выход формирователя синхроимпульсов соединен с третьим входом первого блока компенсации отклонения остаточного затухания, к выходу прямого канала тональной частоты подсоединен первый вход перестраиваемого селектора передачи, второй вход которого соединен с вторым выходом прямого канала передачи данных, первый выход которого подключен к первому входу блока образования шлейфа, а выход перестраиваемого селектора передачи соединен с вторым входом блока образования шлейфа, а также через второй пороговый блок подключен к входу цифрового интегратора передачи, выход которого соединен с входом обратного канала передачи данных.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 сетки частот, первый блок 2 компенсации отклонения остаточного затухания, прямой канал 3 атональной частоты, перестраиваемый селектор 4 передачи, второй пороговый блок 5, цифровой интегратор 6 передачи, прямой канал 7 передачи данных, обратный канал 8 передачи данных, блок 9 образования шлейфа, формирователь 10 синхроимпульсов, обратный канал

11 тональной частоты, перестраиваемый селектор 12 приема, второй блок 13 компенсации отклонения остаточного затухания, первый пороговый блок 14, цифровой интегратор 1 5 приема, блок 1 6 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим пример измерения по отдельности затухания прямого 3 и обратного 11 каналов тональной частоты (ТЧ) на одной из измерительных частот в диапазоне (0,3-3,4) кГц. Генератор

1 сетки частот вырабатывает тональную измерительную частоту заданного номинального уровня, который поступает на

3 10089 вход первого блока 2 компенсации отклонения остаточного затухания. Затухание этого блока изменяется дискретно и остается постоянным в течение интервале времени, задаваемого формирователем 10 синхроимпульсов.

С выхода первого блока 2 компенсации отклонения остаточного затухания измерительная частота поступает на вход прямого канала 3 ТЧ, пройдя по которо. му синусоидальный сигнал очищается отпомех с помощью перестраиваемого селектора 4 передачи. B составе этого блока имеется узкополосный резонансный. усилитель, центральная частота которого дискретно перестраивается по заданной программе в зависимости от того, на какой иэ измерительных частот в данный момент совершается контроль АЧХ прямого и обратного каналов ТЧ 3 и 11.

Управляющие сигналы для дискретной перестройки частоты селектора 4 поступают от формирователя 10 синхроимпуль сов с выхода прямого канала 7 передачи данных. 25

Коэффициент передачи по напряжению перестраиваемого селектора 4 передачи совместно с вторым пороговым блоком

5 поддерживается строго постоянным во. всем диапазоне тональных измеритель ных частот (0,3-3,4) кГц. С помощью перестраиваемого селектора 4 достигается независимое корректирование АЧХ второго порогового блока 5 на каждой измерительной частоте. Благодаря этому отклонения АЧХ от нормы, фиксируемые

35 в блоке 16 регистрации, могут быть отнесены только к прямому 3 каналу ТЧ, а блок 5 и перестраиваемый селектор 4 никаких заметных дополнительных погрешностей не вносят.

С помощью перестраиваемого селекто. ра 4 передачи удается существенно сузить полосу пропускания в сравнении с полосой канала ТЧ (0,3-3,4) кГц и повысить отношение сигнал/шум на входе второго порогового блока 5. Ширина полосы частот около каждой измерительной частоты должна выбираться из компромиссных соображений. С одной стороны сужение полосы частот повьппает помехоустойчи50 вость измерений амплитудно-частотных характеристик канала связи. С другой стороны сужение полосы частот сопровождается увеличением времени нарастания сигнала в перестраиваемом селекторе 4, и как следствие, приводит к увеличению времени измерений на каждой. частоте.

Нетрудно показать, что для резонансной

) 4 4 системы в виде одиночного параллельного колебательного контура в составе селектора 4 связь между временем нарастания колебаний в контуре Ск т до величины 0,99 от значения установившегося уровня и полосой пропускания контура Р имеет вид

3,5 ст = дР

При выборе ширины полосы пропускания контура b, Р порядка 100 Гц время нарастания колебаний на входе второго порогового блока 5 составит порядка

15 м/с. При этом помехозащищенность измерений увеличится примерно в 30 раз, поскольку в это же число раз снизится мощность шумов на входе второго порогового блока 5 из-за пропорционального сокрашения полосы измерения Г в сравнении со всей полосой прямого канала

3 ТЧ. Это очень существенный выигрыш, особенно при условии, что каналы ТЧ могут быть организованы не только по кабельным линиям связи, но и по ЛЭП, где уровень помех выше на 20 дБ. Кроме того в соответствии с нормами МККТТ уровень сигнала должен быть занижен при измерениях по сравнению с номинальным на (З-10) дБ во избежание перегрузок канала ТЧ. В этих условиях особенно важно принять. все меры по повышению отношения сигнал/шум на выходе канала ТЧ. Очищенный от помех в перестраиваемом селекторе 4 передачи сиг нал измерительной частоты сравнивается с фиксированным пороговым уровнем во втором пороговом блоке 5. Этот блок выполнен по схеме триггера Шмитта с термостабилизированным порогом. По результатам сравнения уровня сигнала с порогом выносится решение о том, в какую сторону следует дискретно изменить затухание первого блока 2 компенсации отклонения отстаточного затухания с тем, чтобы уровень сигнала на входе второго порогового блока 5 приблизился к пороговому уровню. Для зашиты от мощных импульсных помех, которые могут возникнуть в прямом канале 3 ТЧ во вре-. мя коммутации иэ-за переходов из других каналов ТЧ,, в дополнение к перестраиваемому селектору 4 передачи предусмотрен еще и цифровой интегратор 6 передачи. Прежде, чем вынести решение о том, состоялось или нет превышение порогового уровня, в цифровом и теграторе 6 передачи происходит подсчет и накопление до заданной величины количества импульсов превышения порога

5 100S за фиксированное время. Если уровень - сигнала действительно. выше порогового, на выходе второго порогового блока 5 возникает периодическая последовательность импульсов превышения порога, частота следования которых совпадает с частотой сигнала.

Если же уровень сигнала фактически ниже порогового,а превышения порога случайны и вызываются одиночными кратковременными импульсами помехи, в этом случае накопления количества превышений до задаиного числа не произойдет и на выходе цифрового интегратора

6 передачи в конце интервала наблюдения будет вынесено правильное решение о том, что сигнал выше порога. Это решение в виде уровня 0 передается методом частотной модуляции по обратн му каналу 8 передачи данных с выхода которого после демодуляции поступит на управляющий вход первого блока 2 компенсации отклонения остаточного эатухаmsf и дискретно автоматически снизит величину его затухания на одну логарифмическую градацию. Так, например, если на первом этапе измерений при первом взвешивании уровня сигнала затухание .по напряжению первого блока .2 компенсации отклонения остаточного затухания составляло 6,4 дБ, то после вынесения решения об отсутствии превышения порога, затухание будет снижено до

3,2 дБ вплоть до окончания второго взвешивания, затем до 1,6 дБ, 0,8 дБ и т.д. до тех пор, пока не придет по обратному каналу 8 передачи данных в виде уровня «1 информация о там., что превышение порога во втором пороговом блоке 5 состоялось. В этом случае затухание первого блока 2 компенсации отклонения остаточного затухания будет дискретно увеличено на одну более .мелкую градацию и вновь продолжится сравнение измерительного сигнала с порого;вым уровнем.

При этом уровень сигнала с каждым очередным взвешиванием будет все точ нее приближаться к пороговому и так будет продолжаться вплоть до изменения затухаемого первого блока 2 компенсации отклонения остаточного затухания на величину последней, самой мелкой градации. Эта градация определяет точность измерений в прямом канале 3 ТЧ и при нята в устройстве. равной 0,2 дБ, Всего происходит шесть взвешиваний, с помощью которых уточняется одна иэ 2 = 64-х градаций затухания первого блока 2 ком6 пеисации отклонения остаточного затухания в диапазоне затуханий (0-12,6) дБ со средней погрешностью т-,0,1 дБ и максимальной погрешностью не более .

+0,2 дБ.

Иитррвал между соседними взвешиваниями выбирается большим, чем время распространения сигнала по линии связи (максимальной из контролируемыx длин )

1э в оба конца, включая сюда запаздывание на установление колебаний в резонансных системах генератора 1 сетки частот и. перестраиваемого селектора 4 передачи, а также, включая .задержку на принятие

15 решения в цифровом интеграторе 6 передачи и задержку на изменение затухания первого блока 2 компенсации отклонения остаточного затухання. Для линий связи . длиной не более Ь =2500 км время на л

2О одно взвешивание выбрано равным с

=62, 5 мс. Соответственно,, время измерения затухания прямого канала 3 ТЧ на одной измерительной частоте получается равным .0,375 с.

Информация о затухании прямого канала 3 ТЧ на данной измерительной частоте оказывается зафиксированной в одном из

64-х состояний первого блока 2 компенсации отклонения остаточного затухания, откуда она переносится в блок 16 регистрации. Эта информация фиксируется на индикаторах блока 16 регистрации непосредственно в дБ и соответствует уровню на выходе прямого канала 3 ТЧ, который

35 мог быть измерен оператором вручную на дальнем конце канала связи на данией измерительной частоте.

После окончания измерений в прямом канале 3 ТЧ начинаются аналогичные

40 измерения в обратном канале 11 ТЧ. На них отводится 0,125 с, всего же в устройстве. измерения на одной частоте занимают 0,5. при условии, что 4 «

2500 км.

В момент окончания измерений в пря45 мом канале 3 ТЧ на его выходе в тече-. ние 0,125 с поддерживается уровень измерительного сигнала, близкий к пороговому со средней погрешностью порядка 1,=ГО,1 дБ и максимальной погреш« ностью не более + 0,2 дБ, что соответ ствует наименьшей дискретной градации измеряемых затуханий. С выхода прямого канала 3 ТЧ уровень, блиэкийкноминальному с погрешностью не более + 0,2дБ

55 подается на первый вход блока 9 образо ванне шлейфа, на второй вход которого поступает управляющий сигнал с выхода прямого канала 7 передачи данных.

7 ° 1008

Управпяющий сигнал поступает от фор мйроватепя 10 синхроимпупьсов в момент окончания. измерений в прямом канале 3 ТЧ. В. этот момент образуется шлейф с выхода прямого канала 3 ТЧ на вход обратного канапа 11 ТЧ через транзитный удпинитепьс затуханием 17,4дБ в составе блока 9 образования шлейфа.

Благодаря шлейфу отпадает необходимость создания генераторного оборудования на периферийном пункте устройства, что спо»

" собствует предепьному упрощению периферийюго пункта. Это особенно сущест» венно, если учесть, что на один центральный пункт устройства могут приходиться десятки периферийных пунктов.

Стабильный уровень измерительной частоты с погрешностью не более

+ 0,2 дБ поступает по шлейфу на вход обратного канала 11 ТЧ,с выхода которого через второй блок 13 компенсации-отклонения остаточного затухания поступает на перестраиваемый селектор 12 приема. С его выхода измерительный сит нап. сравнивается с фиксированным пороговым уровнем в первом пороговом блоке 14. По результатам сравнения в цифровом интеграторе 1 5 приема выносится решение о том, в какую сторону следует дискретно автоматически изменить затухание второго блоха 13 компенсации отклонения остаточного затухания с тем, чтобы уровень сигнала на его выходе постепенно прибпижался к пороговому.

Назначение и устройство блоков, 121 5; приема полностью аналогично назначению блоков 2, 4, 5 и 6 передачи. Отличие заключается только в уровнях порога блоков 5 и 14, а также в скорооти взвешиваний на передаче и на приеме, Уровень порога на передаче оказался выше, чем на. приеме, поскольку на входе прямого канала 3 ТЧ имеется воэможность повышения уровня за счет снижения затухания первого блока 2 ком пенсации отклонения остаточного затухания по мере увеличения затухания прямого канала 3 ТЧ.

На вход обратного канала 11 ТЧ по шлейфу поступает фиксированный номинальный уровень, увеличение затухания обратного канала 11,ТЧ компенсируется только снижением затухания второго блока 13 компенсации откпонения остаточюго затухания до тех пор, пока уровень на его выходе не достигнет порога в первом пороговом блоке 14 со средней погрешностью + 0,2 дБ. Погрешность

014 мерений в обратном канале 11 ТЧ увеличивается вдвое по сравнению с прямым, каналом 3 ТЧ и объясняется дискретностью регулировки затухания первого блока 2

S компенсации отклонения остаточного затухания и связанной с этим погрешностью установки уровня по шлейфу на входе обратного канала 11 ТЧ.

Бпагодаря тому, что и второй блок 13 ъ

1а компенсации отклонения остаточного зату. хания и цифровой интегратор 15 приема расположены оба на центрапьном пункте устройства, скорость взвешиваний. на приеме можно существенно повысить из-за

15 исключения задержки на распространение сигнала по линии связи с центрального пункта на периферийный и обратно.

На приеме сохраняется только задержка, вызванная нарастанием измеритепьного сигнала в перестраиваемом селекторе

12 приема, а также задержка на подсчет и накопление импульсов превышения порога до принятия решения в цифровом ин« теграторе 15 приема и задержка на из25 менение затухания второго блока 13 компенсации откпонения остаточного затухания. В результате на одно взвешивание . на приеме затрачивается втрое меньше времени, чем на передаче. Если длина

30 линии связи L, >2500 км, время, отводимое на измерения в прямом канале

3 ТЧ, должно увеличиваться в „ /2500 раз, а время, отводимое на измерения в обра ном канале 11 ТЧ, практически окажется неизменным при пюбом значеии.

Информация о затухании обратного канапа 11 ТЧ на данной измеритепьной частоте оказывается зафиксированной в одном из 64-х состояний второго блока ю

1 3 компенсации отклонения остаточного затухания, откуда она переносится в конце 0,5 секундного цикпа измерений в блок 1 6 регистрации.

Таким образом,- на И щикаторах блока

45 .16 фиксируются в дБ по отдельности затухания прямого Зи обратного 11 каналов

ТЧ на данной иэмеритепьной частоте. Измерения на других частотах совершаются аналогично вышеописанному.

Ввод результатов измерений в ЭВМ позволяет накаппивать в течение дпитепь ного времени информацию= о состоянии канапов ТЧ, собирать статистический материап, прогнозировать состояние канала и принимать оперативные меры по устранению:неисправностей в нем.

Таким образсм; предйагаемое устрой-..

I r из- ство позволяет повысить точность контро9 100М14 10 ля в условиях интенсивных и фпук- блоков на каждой .. измерительной частуационных помех, а также осущест- тоте, чем достигается установление . влять независимое корректирование зависимости точности измерений от

A X п ервого и второго пороговых частоты.

Составитель Б. Гальсов

Редактор Н. Ковалева Текред М. Гергель Корректор А. Дзятко

Заказ 2360/68 Тираж 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4