3.3.2. Передача цифровых сигналов

Цифровое групповое сообщение имеет вид двоичных кодовых символов – импульсов или пауз. Эти символы следуют друг за другом случайным образом, но через одинаковые интервалы, которые принято называть тактовыми. Ширина основной части спектра любого импульсного сигнала обратно пропорциональна длительности импульсов, поэтому длительность кодовых символов должна быть максимально возможной. Огибающая спектра имеет вид , т.е. низкочастотные составляющие в нем обладают значительной мощностью. Усиление и передача таких сигналов по симметричному или коаксиальному кабелю может вызвать серьезные трудности. Для согласования спектра группового сообщения с характеристиками соединительной линии прибегают к перекодированию группового сообщения с помощью одного из известных квазитроичных или биполярных кодов (рис. 3.9). Мощность спектральных составляющих с низкими частотами у такого кода очень мала, и такие сигналы меньше искажаются в кабельных соединительных линиях. На выходе соединительной линии необходимо включение специального устройства – регенератора. Его назначение – обеспечение оптимального приема цифровых сообщений, искаженных помехами и шумами. Регенератор состоит из трех устройств (рис. 3.10): согласованного фильтра, обеспечивающего на своем выходе максимально возможное отношение амплитуды импульсов к напряжению шумов и помех, решающего устройства, определяющего виды символов, принятые регенератором в каждом единичном интервале с минимально возможной вероятностью ошибки, и нормализатора, служащего для восстановления желаемой формы напряжения группового сообщения на выходе регенератора. В качестве фильтра чаще всего используется ФНЧ в сочетании с амплитудными и фазовыми выравнивателями. Результирующая частотная характеристика фильтра должна быть согласована с частотной характеристикой соединительной линии и со спектром принимаемого сигнала (условия оптимального приема).

Рис.3.9. Возможные варианты законов изменения напряжения одного и того же двоичного группового сообщения (а) и соответствующие варианты энергетических спектров

Рис.3.10. Упрощенная структурная схема регенератора цифровых сообщений (а) и временные диаграммы его работы (б)

При приеме напряжение группового сообщения после фильтра подается на вход решающего устройства, состоящего из двустороннего ограничителя амплитуды (ДОА), блока выделения тактовой частоты (БВТЧ), генератора тактовых импульсов (ГТИ) и логического элемента «И₁». После ограничителя амплитуда напряжения становится постоянной, а полярность меняется в соответствии с полярностью группового сообщения на входе. Напряжение с выхода ДОА подается на вход 1 элемента «И₁», на вход 2 которого подаются тактовые импульсы с ГТИ. Эти импульсы могут пройти на выход элемента, если они совпадают с напряжением положительной полярности. Таким способом РУ принимает решение о том, какой тип двоичного символа был принят во время каждого отдельного кодового интервала.

Генератор тактовых импульсов управляется блоком выделения тактовой частоты, назначение которого выделять из группового сообщения синусоидальное напряжение тактовой частоты. Поскольку такая дискретная составляющая в спектре принимаемого сообщения как правило отсутствует, его вначале дифференцируют, а затем пропускают через выпрямитель полярностей импульсов, в результате чего получают случайную последовательность очень узких импульсов, в спектре которых содержится относительно мощная составляющая напряжения тактовой частоты. Это напряжение выделяют из спектра импульсного сигнала либо с помощью узкополосного кварцевого фильтра, либо с помощью синхронизированного генератора с ФАПЧ. Решающее устройство регенератора будет работать с минимально возможной вероятностью ошибки при условии, что длительность тактовых импульсов много меньше периода, и при условии, что моменты появления этих импульсов точно совпадают с максимальным значением напряжения посылок в групповом сообщении на выходе регенератора в отсутствие напряжения шумов и помех. Это достигается путем соответствующего выбора фазы управляющего синусоидального напряжения с выхода БВТЧ с помощью фазовращателя (ФАЗА) (рис.3.10).

Напряжение с выхода элемента «И₁» подается на нормализатор, который преобразует групповое сообщение в последовательность положительных и отрицательных посылок.

При отсутствии шумов или помех цифровое сообщение на выходе регенератора точно совпало бы с напряжением на входе соединительной линии, но сдвинутым на небольшой временной интервал. Путем включения регенераторов на выходе каждого интервала цифровой РРЛ можно исключить накопление вдоль нее как искажений формы передаваемых сигналов, так и мощности шумов и помех, что является важным преимуществом цифровых линий.