Устройство для автоматической коррекции амплитудно- частотных искажений трактов систем передачи информации

 

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано для автоматической коррекции искажений сигналов трактов систем передачи. Достигаемый технический результат - повышение точности коррекции искажений сигналов в системе передачи информации. Устройство для автоматической коррекции амплитудно-частотных искажений трактов систем передачи информации содержит контрольный генератор, тракт связи, корректор, блок согласования, два перемножителя, опорный генератор, блок регуляторов, переключатель частот, компаратор, два интегратора, два квадратора, сумматор, стробирующий блок, нормирующий блок, измеритель мощности, линию задержки, генератор тактовых импульсов и фазовращатель. 1 ил.

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано для автоматической коррекции линейных искажений сигналов, обусловленных неравномерностью амплитудно-частотных (АЧХ) и нелинейностью фазочастотных (ФЧХ) характеристик групповых и линейных трактов систем передачи.

Известно устройство для контроля неравномерности амплитудно-частотных характеристик, содержащее на передающей стороне контрольный генератор, выход которого соединен с входом тракта связи, а на приемной стороне - последовательно соединенные корректор, вход которого подключен к выходу тракта связи, опорный генератор, коррелятор, анализатор состояния тракта связи, блок управления и блок регуляторов, выходы которого соединены с управляющими входами корректора (см. авторское свидетельство СССР №590853, кл. Н 04 В 3/04, 1973 г.).

Недостатком данного устройства является низкая точность коррекции искажений АЧХ.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для автоматической коррекции амплитудно-частотных искажений трактов систем передачи, содержащее контрольный генератор, тракт связи, корректор, блок согласования, перемножитель, опорный генератор, переключатель частот, блок регуляторов, два компаратора, фильтр опорной частоты, фильтр промежуточной частоты, три выпрямителя, блок управления опорным генератором, блок вычитания, блок синхронизации и два блока управления (см. авторское свидетельство СССР №1020995, кл. Н 04 В 3/04, опубл. 30.05.1983 г., бюл. №20).

Недостатком данного устройства является низкая точность коррекций искажений сигналов системы передачи информации, возникающих вследствие неидеальностей частотных характеристик тракта связи.

Данный недостаток обусловлен тем, что при корректировке амплитудно-частотной характеристики тракта связи к некоторому шаблонному виду не учитываются искажения, обусловленные нелинейностью фазочастотной характеристики тракта связи.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является повышение точности коррекции искажений сигналов в системе передачи информации.

При этом оценка степени искажения сигнала осуществляется по комплексному показателю в виде коэффициента взаимной корреляции (КВК) g искаженного в тракте связи сигнала S_и(t) и эталонного сигнала S_э(t):

где - функция, сопряженная по Гильберту с S_э(t) (соответствует фазовому сдвигу сигнала на 90° по отношению к исходному); Т - период эталонного сигнала; R_H - нормирующий коэффициент, обеспечивающий равенство g=1 при полном совпадении спектров искаженного и эталонного сигналов.

В качестве эталонного сигнала используется многочастотный сигнал с равномерным спектром, описываемый выражением

где N - число гармонических составляющих либо число контрольных частот;

U_k и ψ _k - амплитуда и начальная фаза составляющей исходного сигнала;

f₀=1/T.

Частоты составляющих такого сигнала лежат в пределах от k₁f₀ до k_Nf₀, где k₁... k_N - целые числа. При этом полоса частот F=(k_N-k₁+1)/Т определяется заданной полосой пропускания тракта связи. При прохождении испытательного сигнала через тракт связи изменяется его спектр, причем амплитудный спектр несет информацию о форме АЧХ исследуемого канала.

Аналогично искаженный сигнал на выходе тракта связи имеет вид

где l_N-l_l+1=N; U_l и ψ _l - амплитуда и начальная фаза l-й составляющей искаженного сигнала.

Оптимальное корректирование АЧХ осуществляется последовательно для каждого частотного поддиапазона путем сравнения текущего результата измерения КВК искаженного и эталонного сигналов с результатами предыдущего измерения в данном поддиапазоне. Если значение КВК увеличивается, то корректировка амплитудного уровня сигнала в данном поддиапазоне продолжается; если значение КВК уменьшилось, то осуществляется возврат к предыдущему уровню и переход к корректировке следующего частотного поддиапазона. При этом наибольшее затухание уровня составляющей сигнала обеспечивается в том частотном поддиапазоне, где присутствуют максимальные фазочастотные искажения, т.е. осуществляется частичная режекция участка с ярко выраженной нелинейностью ФЧХ. Подобное адаптивное перераспределение энергии сигнала в полосе пропускания тракта связи обеспечит минимальное отличие сигнала на выходе системы “тракт связи - корректор” по отношению к эталонному сигналу, т.е. минимальную степень искажения сигнала.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство для реализации измерения коэффициента взаимной корреляции искаженного и эталонного сигналов к имеющимся контрольному генератору, тракту связи, опорному генератору, блоку согласования и первому перемножителю дополнительно введены второй перемножитель, фазовращатель, два интегратора, два квадратора, сумматор, стробирующий и нормирующий блоки, измеритель мощности и генератор тактовых импульсов, а для реализации оптимального корректирования АЧХ к имеющимся корректору, блоку регуляторов, переключателю частот и компаратору дополнительно введена линия задержки.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства. Устройство для автоматической коррекции амплитудно-частотных искажений трактов систем передачи содержит контрольный генератор 1, тракт 2 связи, корректор 3, блок 4 согласования, первый и второй перемножители 5 и 6, опорный генератор 7, фазовращатель 8, первый и второй интеграторы 9 и 10, первый и второй квадраторы 11 и 12, сумматор 13, стробирующий блок 14, нормирующий блок 15, измеритель 16 мощности, генератор 17 тактовых импульсов, линию 18 задержки, компаратор 19, блок 20 регуляторов, переключатель 21 частот.

Устройство работает следующим образом.

На передающей стороне контрольный генератор 1 формирует многочастотный сигнал на частотах f_i, i=1, 2, ... , N, с равными амплитудами U_li=const(i)=U_l. Данный сигнал поступает на вход тракта 2 связи, где искажается вследствие неравномерности АЧХ и нелинейности ФЧХ тракта 2 связи. С выхода тракта 2 связи искаженный сигнал S_и(t) проходит через корректор 3 и поступает на вход блока 4 согласования.

С первого блока 4 согласования сигнал подается на первые входы перемножителей 5 и 6. На вторые входы перемножителей 5 и 6 с выхода опорного генератора 7 поступает эталонный многочастотный сигнал S_э(t) с равномерным спектром, причем на вход первого перемножителя 5 эталонный сигнал подается непосредственно, а на вход второго перемножителя 6 - через фазовращатель 8. Результаты перемножения эталонного и искаженного сигналов с выхода перемножителей 5 и 6 подаются на информационные входы соответствующих интеграторов 9 и 10 и далее на входы соответствующих квадраторов 11 и 12, выходы которых подключены к соответствующим входам сумматора 13.

В момент t=T окончания периода эталонного сигнала S_э(t) открывается стробирующий блок 14, через который результат измерения коэффициента взаимной корреляции g искаженного и эталонного сигналов с выхода сумматора 13 поступает на информационный вход нормирующего блока 15. Нормирование осуществляется путем деления коэффициента g на результат измерения мощности искаженного сигнала, подаваемого на калибровочный вход нормирующего блока 15 с выхода измерителя 16 мощности сигнала, вход которого подключен к второму выходу блока 4 согласования.

Синхронизация моментов начала формирования периодов эталонного сигнала в опорном генераторе 7, открытия стробирующего блока 15 и сброса интеграторов 9 и 10 в начальное состояние осуществляется с помощью генератора 17 тактовых импульсов, выход которого подключен к управляющим входам указанных блоков. Вход генератора 17 тактовых импульсов подключен к выходу тракта 2 связи и используется для запуска данного генератора. Период следования импульсов с выхода генератора 17 равен длительности Т эталонного сигнала S_э(t).

Результаты измерения нормированного значения КВК искаженного и эталонного сигналов используются для последовательного оптимального корректирования уровней составляющих U₁ на каждой из частот f_i, начиная с частоты f₁. С этой целью результат измерения с выхода нормирующего блока 15 подается на линию 18 задержки и на первый вход компаратора 19. Выход линии задержки 18 подключен к второму входу компаратора 19. Компаратор 19 сравнивает текущее значение результата измерения КВК , поступившее на первый вход, со значением КВК , измеренным на предыдущем такте генератора 17 и поступившим с задержкой на второй вход компаратора 19.

В случае, если , то с первого выхода компаратора 19 на первый информационный вход блока 20 регуляторов поступит сигнал, с помощью которого блок 20 осуществляет управление регулировкой уровня i-й составляющей сигнала в корректоре 3. Если , то с второго выхода компаратора 19 на второй информационный вход блока 20 регуляторов поступает сигнал, обеспечивающий такое управление корректором 3, при котором восстанавливается предыдущий уровень амплитуды i-й составляющей искаженного сигнала. Если , то на обоих выходах компаратора 19 присутствуют сигналы, предотвращающие изменение состояния корректора 3 блоком 20 регуляторов.

Кроме того, в случае сигнал с второго выхода компаратора 19 поступает на управляющий вход переключателя 21 частот, обеспечивающего выбор частотного диапазона, в котором осуществляется корректировка АЧХ тракта связи. Переключатель 21 частот выполнен по схеме регистра сдвига, устанавливаемого в исходное состояние сигналом с выхода тракта 2 связи. При поступлении управляющего сигнала с компаратора 19 на одном из выходов переключателя 21 появляется напряжение с уровнем логической единицы, которое обеспечивает подключение соответствующего регулятора блока 20 к корректору 3.

Таким образом, эффективность предлагаемого технического решения состоит в повышении точности коррекции искажений сигналов в системе передачи информации путем адаптивной регулировки уровней затуханий в поддиапазонах полосы пропускания тракта связи по максимальному значению коэффициента взаимной корреляции искаженного и эталонного многочастотных сигналов. При этом формируется такая АЧХ цепи “тракт связи - корректор”, при которой участок с максимальным значением фазовых искажений сигнала обеспечивается наименьшим коэффициентом передачи, что способствует оптимальному перераспределению энергии сигнала в пределах выделенной полосы частот.

Формула изобретения

Устройство для автоматической коррекции амплитудно-частотных искажений трактов систем передачи информации, содержащее последовательно соединенные контрольный генератор, тракт связи, корректор, блок согласования и первый перемножитель, опорный генератор, выход которого подключен к второму входу первого перемножителя, блок регуляторов, выходы которого подключены к управляющим входам корректора, переключатель частот, выходы которого подключены к управляющим входам блока регуляторов, компаратор, отличающееся тем, что дополнительно введены второй перемножитель, два интегратора, два квадратора, сумматор, стробирующий блок, нормирующий блок, измеритель мощности, линия задержки, генератор тактовых импульсов и фазовращатель, вход которого соединен с выходом опорного генератора, а выход фазовращателя подключен к второму входу второго перемножителя, первый вход которого вместе с первым входом первого перемножителя соединены с первым выходом блока согласования, второй выход которого подключен к входу измерителя мощности, выход которого подключен к калибровочному входу нормирующего блока, выходы каждого из перемножителей подключены к информационным входам соответствующих интеграторов, выходы которых соединены с входами соответствующих квадраторов, выходы которых подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен с информационным входом стробирующего блока, выход которого подключен к информационному входу нормирующего блока, выход которого соединен с первым входом компаратора и входом линии задержки, выход которой подключен к второму входу компаратора, первый выход которого соединен с первым информационным входом блока регуляторов, а второй выход компаратора подключен к второму информационному входу блока регуляторов и управляющему входу переключателя частот, установочный вход которого подключен к выходу тракта связи, с выходом тракта связи соединен вход генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к управляющим входам опорного генератора, обоих интеграторов и стробирующего блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1