Тема 5.3. Регенерация цифрового сигнала. Принцип построения цифровых регенераторов.

При прохождении по линии связи цифровой сигнал ИКМ ослабляется, искажается и подвергается воздействию различных помех, что приводит к изменению формы и длительности импульсов, уменьшению их амплитуды. Для устранения или уменьшения указанных искажении цифрового импульсного сигнала в линейном тракте на определенном расстоянии друг от друга устанавливаются регенераторы. Задача регенератора состоит в том, чтобы восстановить амплитуду, форму, длительность каждого из импульсов линейного сигнала, а также величину временного интервала между соседними импульсами.

Возможность регенерации линейного сигнала относительно простыми техническими средствами - одно из главных достоинств устройств связи с ИКМ. Регенерация позволяет "очистить" от помех и искажений сигнал, прошедший через участок линии связи, и восстановить его в том виде, в каком он поступил на вход этого участка. Отношение сигнал / помеха на выходе каждого из регенераторов при этом практически одинаково, т. е. аддитивные помехи и шумы, не зависящие от сигнала, подавляются в пределах участка и вдоль линии не накапливаются. Этим системы с ИКМ выгодно отличаются от аналоговых систем с частотным делением каналов, где шумы и помехи усиливаются вместе с полезным сигналом и передаются от одного усилительного пункта к другому, вдоль линейного факта, т. е. происходит накопление помех.

Процесс регенерации импульсов можно разделить на следующие операции:

• 1 - усиление и корректирование формы импульсов, поступающих с линии;
• 2 - выделение тактовой частоты и формирование стробирующих импульсов;
• 3 - стробирование скорректированной импульсной последовательности;
• 4 - сравнение с пороговым напряжением;
• 5 - формирование неискаженной импульсной последовательности.

На рис. 1 показана структурная схема регенератора однополярного сигнала, а на рис. 2 - временные диаграммы регенерации сигнала.

Рис. 1.

Диаграмма 1 показывает форму сигнала на выходе предыдущей станции. Искаженный сигнал, прошедший линию (2) поступает на вход усилителя-корректора. Для уменьшения межсимвольных искажений первого рода он корректирует (3). Из-за шумов в линии на cигнал наложен аддитивный шум. В выделителе тактовой частоты (ВТЧ) формируются стобирующие импульсы тактовой частоты (4). С выхода усилителя-корректора линейный сигнал поступает на ключ, где происходит его стробирование импульсами тактовой частоты. На выходе ключа получаем импульсы малой длительности, амплитуда которых из-за наличия шумов и оставшихся нескорректированных межсимвольных помех может изменяться. Далее импульсы поступают на решающее устройство РУ где их амплитуда сравнивается с пороговым напряжением Пороговое напряжение обычно выбирается равным половине амплитуды входного сигнала. Если амплитуда импульса больше порогового напряжения, то решающее устройство фиксирует на входе наличие импульса или единицы, если амплитуда импульса меньше порогового напряжения, то решающее устройство фиксирует на входе отсутствие импульса, или ноль (диаграмма 5, 6). На выходе формирователя (Ф) получается регенерированная последовательность импульсов двоичного сигнала требуемой амплитуды (диаграмма 7).

Рис. 2.

При регенерации квазитроичного кода структурная схема регенератора усложняется (рис. 3). В этом случае происходит отдельная регенерация положительных и отрицательных импульсов согласно временным диаграммам рис. 4. Колебания тактовой частоты выделяются из выпрямленной последовательности узких стробируюших импульсов. Как и в предыдущем случае, обработка сигналов после ключевой схемы происходит и решающем устройстве и устройстве формирования. В выходном устройстве происходит объединение сформированных импульсных последовательностей в квазитроичный сигнал и усиление его до требуемой амплитуды.

Рис. 3.

Практически регенерируемая последовательность импульсов может отличаться от исходной из-за воздействия помех или ошибки работы регенератора. Это приводит к появлению в кодовой комбинации нуля вместо единицы или наоборот.