Устройство для моделирования перекрестных искажений в системах передачи информации с временным разделением каналов

 

Устройство предназначено для моделирования искажений в системах передачи информации с временным разделением каналов с амплитудно-импульсной модуляцией и может быть использовано как техническое средство обучения, а также при исследовании блоков реальных систем передачи информации. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет оценки зависимости нормированной по амплитуде полученного сообщения амплитуды перекрестной помехи второго рода от отношения к уровню ограничения в общем тракте амплитуды входного сигнала. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 канальных сигналов, амплитудно-импульсный модулятор 3, фильтр 4, демодулятор 5, датчик 6 информации, группу делителей 7 напряжения, три позиционных переключателя 8, два блока 9 деления, два элемента 10 задержки, два ключа 11, группу блоков 12 нелинейности, блок 13 задания эталонных напряжений, интегратор 14, формирователь 15 импульсов, двухпозиционный переключатель 16, генератор 17 импульсов, ждущий мультивибратор 18, линию 19 задержки, две группы переключателей 20 и 21, два сумматора 22 и два фильтра 23 нижних частот. 4 ил.

Изобретение относится к техническим средствам обучения и может быть использовано как наглядное пособие при изучении перекрестных искажений второго рода в системах передачи информации с временным разделением каналов с амплитудно-импульсной модуляцией, а также при исследовании блоков реальных систем передачи информации.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет оценки зависимости нормированной по амплитуде полученного сообщения амплитуды перекрестной помехи второго рода от отношения к уровню ограничения в общем тракте амплитуды входного сигнала.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2, 3 - временные диаграммы сигналов на выходах блоков устройства; на фиг. 4 - осциллограмма отображения по оси ординат величины нормированной по амплитуде полученного сообщения амплитуды перекрестной помехи второго рода, а по оси абсцисс - величины отношений амплитуды сигнала к уровню ограничения его.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 канальных сигналов, амплитудно-импульсный модулятор 3, фильтр 4, демодулятор 5, датчик 6 информации, группу делителей 7 напряжения, три позиционных переключателя 8, два блока 9 деления, два элемента 10 задержки, два ключа 11, группу блоков 12 нелинейности, блок 13 задания эталонных напряжений, интегратор 14, формирователь 15 импульсов, двухпозиционный переключатель 16, генератор 17 импульсов, ждущий мультивибратор 18, линию 19 задержки, две группы 20 и 21 переключателей, два сумматора 22 и два фильтра 23 нижних частот.

Устройство работает следующим образом.

Задающим блоком, определяющим работу канала передачи информации, является генератор 1 тактовых импульсов. Импульсы с выхода генератора 1 поступают на вход генератора 2 канальных сигналов, с выхода которого импульсы поступают на первый вход амплитудно-импульсного модулятора 3. На второй вход модулятора 3 поступает непрерывный сигнал с выхода (7-р)-го делителя напряжения, где р = 1, . . . , Р, выбранного оператором с помощью первого переключателя 8-1. На входы всех делителей 7-1, . . . , 7-Р напряжения сигнал поступает с выхода датчика 6 информации, в качестве которого может быть использован генератор звуковых частот или генератор шума.

Импульсы, модулированные по амплитуде, с выхода амплитудно-импульсного модулятора 3 поступают на входы группы нелинейных блоков 12-1, . . . , 12-К. Нелинейность, создаваемая каждым блоком 12-i, где i = 1, . . . , K, можно описать выражением вида U_{i вых}= где K_i - коэффициент, варьируемый в пределах от 0,5 до 2, устанавливается оператором заранее; A_io - наибольшая амплитуда линейного участка блока 12-i.

Таким образом, выходная характеристика нелинейного блока 12-i имеет линейный участок до амплитуды A_io, начиная с которого блок работает в режиме ограничения выходной амплитуды импульсного сигнала с выхода амплитудно-импульсного модулятора 3.

Сигнал с выхода, выбранного оператором с помощью переключателя 8-2, нелинейного блока 12-i поступает на вход фильтра 4, в котором моделируются нелинейности частотной и фазовой характеристик в области низких частот общего тракта.

Поскольку спектр частот сигнала простирается до спада низкочастотной характеристики, то при прохождении сигнала возникают перекрестные искажения второго рода. В этом случае какой-либо канал в одинаковой степени влияет на все другие каналы передачи информации. Временная диаграмма сигнала на выходе общего тракта может быть определена, если к входному сигналу прибавить синусоидальную составляющую, равную U_п sin( Ω t+ϕ_п), где U_п - амплитуда добавочного вектора напряжения; ϕ_п - фазовый сдвиг; Ω - частота сигнала с выхода датчика 6 информации. Причем частота Ω должна быть меньше частоты спада низкочастотной характеристики фильтра 4, моделирующего общий тракт.

Таким образом, уменьшение коэффициента передачи на частоте Ω, соответствующей сообщению, передаваемому по одному из каналов, вызывает смещение импульсов относительно нулевой линии во всех каналах системы. На фиг. 2а показана временная диаграмма сигнала на выходе фильтра 4, моделирующего общий тракт системы. На выходе демодулятора 5 выделяется сигнал полученного сообщения на частоте Ω, искаженный перекрестной помехой второго рода (см. фиг. 2, б). Перекрестная помеха второго рода выделяется интегратором 14, временная диаграмма на выходе которого показана на фиг. 2в. На фиг. 2г показан сигнал полученного сообщения - синусоида с частотой Ω , задержанная на выходе элемента 10-2 задержки на величину фазового сдвига ϕ_п. Прямоугольным импульсом обозначен разрешающий импульс, поступающий на управляющий вход ключа 11-2 с выхода фильтра 23-2 нижних частот. На фиг. 2д показаны выходные импульсы ключа 11-2, амплитуда которых в заданном масштабе отображает нормированную по амплитуде полученного сообщения амплитуду перекрестной помехи второго рода, поступающую с выхода второго блока 9-2 деления. На вход делимого блока 9-2 деления поступает напряжение, отображающее перекрестную помеху второго рода с выхода интегратора 14, а на вход делителя блока 9-2 деления поступает сигнал полученного сообщения с выхода элемента 10-2 задержки.

Рассмотрим теперь получение величины отношения амплитуды входного сигнала к уровню ограничения в выбираемом оператором нелинейном звене 12-i. Оператор, установив переключатель 8-1 в р-е положение, подключает выход делителя 7-р напряжения одновременно к входу делимого первого блока 9-1 деления. Если при этом в качестве датчика 6 информации используется генератор звуковых сигналов, то выходное напряжение блока 7-р деления можно записать в виде U = U_p sin(Ω t + ϕ), где U_p - амплитуда сигнала на выходе делителя 7-р; ϕ - начальная фаза сигнала.

При выборе оператором i-го нелинейного блока 12-i с помощью переключателя 8-2, в механически связанном с ним третьем переключателе 8-3 происходит подключение соответствующего выхода блока 13 задания эталонных напряжений к входу делителя первого блока 9-1 деления. Причем выходное напряжение i-го выхода блока 13 задания эталонных напряжений равно величине A_io, т. е. уровню ограничения нелинейного блока 12-i.

В результате на выходе блока 9-1 деления получают напряжение U_9-1= U_psin(Ωt+ϕ), где D - масштабный коэффициент блока 9-2 деления.

Выходное напряжение блока 9-1 поступает на элемент 10-1 задержки, где происходит задержка его на величину фазового сдвига ϕ_п. Отсчеты амплитуд сигнала с выхода элемента 10-1 задержки поступают через ключ 11-1 на выход устройства в момент поступления разрешающих импульсов на управляющий вход ключа с выхода фильтра 23-1 нижних частот.

На фиг. 3 показаны временные диаграммы сигналов на выходах блоков 14, 10-2, 10-1, 23-1, 23-2. Из временных диаграмм фиг. 3а, б, в следует, что оператор с помощью элементов 10-1 и 10-2 задержки добивается синфазности всех трех сигналов. Следует отметить, что временные диаграммы на фиг. 3а, б, в приведены для отношения ≅ 1. В случае > 1 форма сигналов на выходах блоков 14 и 10-2 существенно искажается за счет появления комбинационных частот в энергетическом спектре в низкочастотной области, охватывающей частоту Ω.

Указанные комбинационные частоты вносят добавочные искажения в амплитуду вектора напряжения U_п и фазовый сдвиг ϕ_п, которые подлежат исследованию в устройстве.

На фиг. 3г, д показаны импульсы, поступающие соответственно на управляющие входы ключей 11-1 и 11-2 с выходов фильтров 23-1 и 23-2 нижних частот. Для формирования этих импульсов оператор с помощью двух групп переключателей 20-1, . . . , 20-М и 21-1, . . . , 21-М вначале синтезирует импульс длительностью 4-6 мс, состоящий из четырех-шести импульсов длительностью 1 мс, подключая с помощью переключателей 20-j, 20-(j+6) соответствующие выходы линии 19 задержки к соответствующим входам сумматора 22-1. Причем момент t_j выбирается вблизи заданной точки демодулированного сигнала на выходе элемента 10-2 задержки. На фиг. 3б заданная точка расположена около точки максимума синусоидального колебания.

Для формирования второго импульса, поступающего на управляющий вход ключа 11-2, оператор с помощью переключателей 21-(j+1), . . . , 21-(j+6) синтезирует импульс длительностью 5 мс, начинающийся в момент времени t_j+1. Сделано это для того, чтобы на экране осциллографа с большим временем послесвечения (или памятью) можно было наблюдать и оценивать зависимости нормированных по амплитуде полученного сообщения амплитуды перекрестной помехи второго рода от отношения к уровню ограничения в общем тракте амплитуды входного сигнала. Для этого импульсы с выхода ключа 11-1 подают на вход Х осциллографа, а импульсы с выхода ключа 11-2 - на вход У осциллографа. В результате на экране осциллографа при последовательном переключении делителей 7-1, . . . , 7-Р с помощью переключателя 8-1 образуется осциллограмма в виде светящихся точек, показанная на фиг. 4. По оси ординат отображаются величины, нормированные по амплитуде полученного сообщения амплитуды перекрестной помехи второго рода, по оси абсцисс - величины отношений амплитуды сигнала к уровню ограничения A_io, заданной положением механически связанных переключателей 8-2 и 8-3.

Выше был рассмотрен случай работы блоков устройства при синхронизации по сигналу датчика 6 информации, поступающего через формирователь 15 первое положение переключателя 16 на вход запуска ждущего мультивибратора 18, выходной импульс которого поступает на вход линии 19 задержки. Если датчик 6 информации выдает сигнал типа случайного и синхронизация не требуется, то устройство работает от генератора 17 импульсов при установке переключателя 16 во второе положение. В этом случае ждущий мультивибратор 18 запускается от генератора 17, а выходной импульс ждущего мультивибратора 18 также поступает на вход линии 19 задержки. (56) Апорович А. Ф. и др. Радиотехнические системы передачи информации. Минск: Вышейшая школа, 1985, с. 135, 136, рис. 4.14.

Радиотехнические устройства и системы управления воздушными и морскими объектами, автоматизация радиотехнических устройств и систем, импульсные и цифровые устройства радиосистем. Методические указания к выполнению лабораторных работ. Л. : СЗПИ, 1983, с. 3-11, рис. 4.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЕРЕКРЕСТНЫХ ИСКАЖЕНИЙ В СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ С ВРЕМЕННЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ , содеpжащее генеpатоp тактовых импульсов, генеpатоp канальных сигналов, амплитудно-импульсный модулятоp, фильтp, демодулятоp и датчик инфоpмации, пpичем выход генеpатоpа тактовых импульсов соединен с входом генеpатоpа канальных импульсов, выход котоpого подключен к пеpвому входу амплитудно-импульсного модулятоpа, выход фильтpа соединен с входом демодулятоpа, отличающееся тем, что, с целью pасшиpения функциональных возможностей за счет оценки зависимости ноpмиpованной по амплитуде полученного сообщения амплитуды пеpекpестной помехи втоpого pода от отношения к уpовню огpаничения в общем тpакте амплитуды входного сигнала, в него введены гpуппа делителей напpяжения, тpи позиционных пеpеключателя, два блока деления, два элемента задеpжки, два ключа, гpуппа блоков нелинейности, блок задания эталонных напpяжений, интегpатоp, фоpмиpователь импульсов, двухпозиционный пеpеключатель, генеpатоp импульсов, ждущий мультивибpатоp, линия задеpжки, две гpуппы пеpеключателей, два сумматоpа и два фильтpа нижних частот, пpичем выход датчика инфоpмации подключен к входу фоpмиpователя импульсов и входам делителей напpяжения гpуппы, выход каждого из котоpых соединен с соответствующим неподвижным контактом пеpвого пеpеключателя, подвижный контакт котоpого подключен к втоpому входу амплитудно-импульсного модулятоpа и входу делимого пеpвого блока деления, выход пеpвого блока деления соединен с входом пеpвого элемента задеpжки, выход котоpого соединен с инфоpмационным входом пеpвого ключа, выход котоpого является выходом отношения к уpовню огpаничения в общем тpакте амплитуды входного сигнала устpойства, выход амплитудно-импульсного модулятоpа подключен к входам блоков нелинейности гpуппы, выход каждого из котоpых соединен с соответствующим неподвижным контактом втоpого позиционного пеpеключателя, подвижный контакт котоpого подключен к входу фильтpа, выходы блока задания эталонных напpяжений соединены с соответствующими неподвижными контактами тpетьего позиционного пеpеключателя, подвижный контакт котоpого подключен к входу делителя пеpвого блока деления, выход фильтpа соединен с входом интегpатоpа, выход котоpого подключен к входу делимого втоpого блока деления, выход котоpого соединен с инфоpмационным входом втоpого ключа, выход котоpого является выходом ноpмиpованной по амплитуде полученного сообщения амплитуды пеpекpестной помехи втоpого pода, выход демодулятоpа подключен к входу втоpого элемента задеpжки, выход котоpого соединен с входом делителя втоpого блока деления, выход фоpмиpователя импульсов подключен к пеpвому неподвижному контакту двухпозиционного пеpеключателя, втоpой неподвижный контакт котоpого соединен с выходом генеpатоpа импульсов, подвижный контакт двухпозиционного пеpеключателя подключен к входу ждущего мультивибpатоpа, выход котоpого соединен с входом линии задеpжки, j-й выход котоpой подключен к инфомpационным входам j-х пеpеключателей пеpвой и втоpой гpупп (где j = 1 - M, M - количество выводов в линии задеpжки), выходы пеpеключателей пеpвой гpуппы соединены с входами пеpвого сумматоpа, выход котоpого подключен к входу пеpвого фильтpа нижних частот, выход котоpого соединен с упpавляющим входом пеpвого ключа, выходы пеpеключателей втоpой гpуппы подключены к входам втоpого сумматоpа, выход котоpого соединен с входом втоpого фильтpа нижних частот, выход котоpого подключен к упpавляющему входу втоpого ключа, упpавляющие входы пеpеключателей пеpвой и втоpой гpупп являются входами задания количества импульсов тpебуемой длительности устpойства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4