Устройство контроля канала связи

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах связи для автоматического отключения тракта при отношении сигнал/шум меньше требуемого. Технический результат состоит в расширении диапазона уровней помех. Для этого устройство содержит нуль-орган, блок фазовой синхронизации, формирователь импульсов, элемент совпадения, делитель частоты с постоянным коэффициентом деления, управляемый делитель частоты, реверсивный счетчик 7 импульсов, компаратор кодов, регистр и управляемый ключ. Вход нуль-органа соединен со входом устройства и сигнальным входом ключа, а выход - со входом блока, вторым входом элемента и сигнальным входом делителя. Суммирующий вход счетчика соединен с выходом делителя, вычитающий вход - с выходом делителя, а выход - со входом управления делителя 6 и с первым входом компаратора. Второй вход компаратора соединен с выходом регистра, а выход - со входом управления ключа, выход которого соединен с выходом устройства. 2 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах связи для автоматического отключения тракта при отношении сигнал/шум меньше требуемого.

Известно устройство для контроля канала связи, основанное на определении разности частот полезного и шумового сигналов и содержащее управляемый ключ, счетчик импульсов, вентиль, триггер, элементы сравнения и блок вычитания [см. патент США №3437937, М. кл. 325-478, 1969].

Признаками этого устройства, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются управляемый ключ, счетчик импульсов и элемент сравнения.

Недостатком этого устройства является сравнительно высокий порог срабатывания, зависимый от ширины полосы пропускания селективных цепей, расположенных до устройства. При согласовании полосы пропускания селективных цепей со спектром сигнала мгновенная частота шума становится близкой к частоте сигнала, что и ограничивает снизу порог срабатывания.

Известно также устройство для контроля канала связи, содержащее последовательно соединенные нуль-орган, вход которого является входом устройства, блок фазовой синхронизации и формирователь импульсов, первый и второй элементы совпадения, первые входы которых соединены с выходом нуль-органа, а вторые - с выходами формирователя импульсов, реверсивный счетчик импульсов, суммирующий и вычитающий входы которого соединены с выходами первого и второго элементов совпадения соответственно, электронный ключ, сигнальный вход и выход которого соединены соответственно со входом и выходом устройства, и триггер, вход которого соединен с входом реверсивного счетчика, а выход - со входом управления ключа [см. авторское свидетельство СССР №1133673, М. кл. Н04В 1/10, 1983].

Признаками этого аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются последовательно соединенные нуль-орган, блок фазовой синхронизации и формирователь импульсов, элемент совпадения, первый вход которого соединен с выходом нуль-органа, а второй - с выходом формирователя импульсов, электронный счетчик импульсов и электронный ключ, сигнальный вход и выход которого соединены соответственно со входом и выходом нуль-органа, вход которого является входом устройства.

Это устройство недостаточно устойчиво в работе и не содержит информации о фактическом уровне помех в канале связи. Кроме того, для регулировки порога срабатывания этого устройства в нем блок фазовой синхронизации требуется выполнять с перестраиваемой длительностью импульсов, что крайне затруднительно.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля канала связи по авторскому свидетельству СССР №1356228, М. кл. Н04В 1/10, 1985, содержащее управляемый ключ, сигнальный вход и выход которого соединены соответственно со входом и выходом устройства, нуль-орган, вход которого соединен со входом устройства, последовательно включенные блок фазовой синхронизации, формирователь импульсов и элемент совпадения, второй вход которого соединен с выходом нуль-органа и входом блока фазовой синхронизации, реверсивный счетчик импульсов, вычитающий вход которого соединен с выходом элемента совпадения, управляемый делитель частоты, сигнальный вход которого соединен с выходом нуль-органа, вход управления - с выходом реверсивного счетчика импульсов, а выход - с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, регистр порога срабатывания и компаратор кодов, первый и второй входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика импульсов и регистра порога срабатывания соответственно, а выход - со входом управления управляемого ключа.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются все перечисленные признаки, кроме связи выхода элемента сравнения с вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов.

Недостатком этого устройства является то, что при работе его в диапазоне низких уровней помех этот уровень помех практически не контролируется, а порог срабатывания не регулируется, что обусловлено низкой чувствительностью устройства к воздействию помех. Поэтому возникает необходимость обеспечения эффективной работы устройства при низких уровнях помех.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение диапазона уровней помех, в котором может работать устройство, за счет обеспечения возможности его эффективной работы при низких уровнях помех.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство для контроля канала связи, содержащее управляемый ключ, сигнальный вход и выход которого соединены соответственно со входом и выходом устройства, нуль-орган, вход которого соединен со входом устройства, последовательно включенные блок фазовой синхронизации, формирователь импульсов и элемент совпадения, второй вход которого соединен с выходом нуль-органа и входом блока фазовой синхронизации, реверсивный счетчик импульсов, управляемый делитель частоты, сигнальный вход которого соединен с выходом нуль-органа, вход управления - с выходом реверсивного счетчика импульсов, а выход - с вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов, регистр порога срабатывания и компаратор кодов, первый и второй входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика импульсов и регистра порога срабатывания соответственно, а выход - со входом управления управляемого ключа, введен делитель частоты с постоянным коэффициентом деления, вход которого соединен с выходом элемента совпадения, а выход - с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов.

Совокупность вновь введенного делителя частоты и новых связей не следует явным образом из уровня техники, поэтому предлагаемое устройство для контроля канала связи следует считать новым и имеющим изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых приведены:

на фиг.1 - структурная схема предлагаемого устройства;

на фиг.2 - эпюры сигналов, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит нуль-орган 1, блок 2 фазовой синхронизации, формирователь 3 импульсов, элемент 4 совпадения, делитель 5 частоты с постоянным коэффициентом деления, управляемый делитель 6 частоты, реверсивный счетчик 7 импульсов, компаратор 8 кодов, регистр 9 и управляемый ключ 10 (фиг.1). Вход нуль-органа 1 соединен со входом устройства и сигнальным входом ключа 10, а выход - со входом блока 2, вторым входом элемента 4 и сигнальным входом делителя 6. Блок 2, формирователь 3, элемент 4 и делитель 5 включены последовательно. Суммирующий вход счетчика 7 соединен с выходом делителя 6, вычитающий вход - с выходом делителя 5, а выход - со входом управления делителя 6 и с первым входом компаратора 8. Второй вход компаратора 8 соединен с выходом регистра 9, а выход - со входом управления ключа 10, выход которого соединен с выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Смесь входного сигнала с шумом (фиг.2, а) поступает на вход нуль-органа 1 и на сигнальный вход ключа 10. Нуль-орган 1 вырабатывает короткие импульсы в моменты переходов смеси входного сигнала с шумом через нулевой уровень (фиг.2, б). Последовательность импульсов с выхода нуль-органа 1 поступает на вход блока 2, на второй вход элемента 4 и на сигнальный вход делителя 6. Блок 2 формирует напряжение, синхронное с тактовой частотой входного сигнала при использовании телеграфных сигналов либо с промежуточной частотой при использовании других видов сигналов (фиг.2, в). Синхронное напряжение с выхода блока 2 поступает на формирователь 3, который формирует последовательность импульсов временной селекции (фиг.2, г), центры которых совпадают с моментами скачкообразного изменения синхронного напряжения.

Под действием шумов моменты перехода смеси сигнала с шумом через нулевой уровень получают временной сдвиг относительно центров импульсов временной селекции, при этом сдвиг этот тем больше, чем выше уровень шумов. Подсчитав количество импульсов с выхода нуль-органа 1, временной сдвиг которых относительно центров импульсов временной селекции не превышает половины их длительности, и сопоставив их с общим количеством импульсов с выхода нуль-органа 1, можно оценить качество входного сигнала.

На первый вход элемента 4 поступают импульсы временной селекции с выхода формирователя 3 (фиг.2, г). На выход элемента 4 проходят только те импульсы с выхода нуль-органа 1, временной сдвиг которых относительно центров импульсов временной селекции не превышает половины длительности последних (фиг.2,д). Эти импульсы с выхода элемента 4 поступают на вход делителя 5.

Делитель 5 делит частоту импульсов с выхода элемента 4 в число раз, равное своему коэффициенту деления (примерно 10). Импульсы с выхода делителя 5 поступают на вычитающий вход счетчика 7.

Аналогично делитель 6 делит частоту импульсов с выхода нуль-органа 1 в число раз, соответствующее коду управления, т.е. содержимому счетчика 7, а импульсы с его выхода поступают на вычитающий вход счетчика 7.

Счетчик 7 увеличивает (уменьшает) свое содержимое, если частота импульсов на его суммирующем входе больше (меньше), чем на вычитающем. Увеличение (уменьшение) содержимого счетчика 7 приводит к росту (уменьшению) коэффициента деления делителя 6, а следовательно, к уменьшению (увеличению) частоты импульсов на суммирующем входе счетчика 7. Процесс продолжается до установления равенства частот импульсов на входах счетчика 7. После установления этого равенства содержимое счетчика 7 изменяется только в пределах младшего разряда. При этом по содержимому счетчика 7 можно судить о качестве сигнала, то есть об уровне помех и об отношении "сигнал/помеха".

Содержимое счетчика 7 с его выхода поступает как на управляющий вход делителя 6, так и на первый вход компаратора 8. На второй вход компаратора 8 из регистра 9 поступает хранящееся там число, соответствующее порогу срабатывания устройства. До тех пор, пока численное значение кода на первом входе компаратора 8 меньше, чем численное значение кода на его втором входе, компаратор 8 формирует на своем выходе управляющий сигнал, под действием которого ключ 10 находится в замкнутом состоянии, и входной сигнал проходит на выход устройства. При превышении численным значением кода на первом входе компаратора 8 численного значения кода на его втором входе, наступающего при превышении отношения "сигнал/помеха" заданного уровня, компаратор 8 вырабатывает сигнал, под действием которого ключ 10 размыкается и входной сигнал перестает поступать на выход устройства.

В случае отсутствия помех частота следования импульсов на входе делителя 5 равна частоте f импульсов на выходе нуль-органа 1 и сигнальном входе делителя 6, а в установившемся режиме содержимое счетчика 7 и коэффициент К₆ деления делителя 6 равны коэффициенту К₅ деления делителя 5.

Оценим чувствительность устройства к воздействию помех, то есть уменьшение Δf частоты импульсов на входе делителя 5 за счет воздействия помех, при котором содержимое счетчика 7 и коэффициент К₆ деления делителя 6 в установившемся режиме увеличатся на 1. В этом случае справедливы уравнения:

Система уравнений (1) и (2) легко приводится к виду:

при К₅≈20 получим

Таким образом, для обеспечения устойчивой работы предлагаемого устройства, то есть для контроля уровня помех и регулировки порога срабатывания устройства, при низких уровнях помех достаточно такого уровня помех, чтобы частота импульсов на входе делителя 5 уменьшилась на 4,75%.

Отметим, что в структуре устройства-прототипа делитель 5 отсутствует, а выход элемента 4 непосредственно подключен к вычитающему входу счетчика 7. Поэтому устройство-прототип можно считать дающим тот же результат, что и предлагаемое устройство при К₅=1. В этом случае расчет по формуле (3) дает:

Это позволяет сделать вывод, что у предлагаемого устройства чувствительность к воздействию помех на порядок выше, чем у прототипа, а следовательно, шире пределы контроля уровня помех и регулирования порога срабатывания устройства.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым в предлагаемом устройстве, является расширение пределов контроля уровня помех и регулировки порога срабатывания устройства.

Устройство достаточно легко реализуемо. Все элементы устройства могут быть выполнены на основе интегральных микросхем серий 510 и 533 [см., например, В.Л.Шило. Популярные микросхемы ТТЛ. - М.: Аргус.- 1993].

Устройство для контроля канала связи, содержащее управляемый ключ, сигнальный вход и выход которого соединены соответственно со входом и выходом устройства, нуль-орган, вход которого соединен со входом устройства, последовательно включенные блок фазовой синхронизации, формирователь импульсов и элемент совпадения, второй вход которого соединен с выходом нуль-органа и входом блока фазовой синхронизации, реверсивный счетчик импульсов, управляемый делитель частоты, сигнальный вход которого соединен с выходом нуль-органа, вход управления - с выходом реверсивного счетчика импульсов, а выход - с вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов, регистр порога срабатывания и компаратор кодов, первый и второй входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика импульсов и регистра порога срабатывания соответственно, а выход - со входом управления управляемого ключа, отличающееся тем, что в него введен делитель частоты с постоянным коэффициентом деления, вход которого соединен с выходом элемента совпадения, а выход - с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов.