Линейные кодеры

Приемная часть.

Регенератор оконечной приемной станции (ОР) восстанавливает пришедший с линии цифровой сигнал по форме и временному положению. ПКпр преобразует данный сигнал в ДЦС, а также выделяет тактовую частоту, которая управляет работой генераторного оборудования приемной части (ГОпр). Декодер преобразует групповой ИКМ сигнал в групповой АИМ - сигнал. Временные селекторы (ВС) выделяют сигналы, соответствующие данному каналу. ВС работают под управлением импульсов, поступающих от ГОпр, с частотой fд. ФНЧ восстанавливает исходный сигнал из последовательности отсчетов.

Приемник синхросигнала (ПрСС) выделяет синхроимпульсы из группового двоичного цифрового сигнала, с помощью которых осуществляется согласованная во времени работа ГОпер и ГОпр, а также выделяет сигналы СУВ. Приемник СУВ распределяет эти сигналы по отдельным каналам. Далее рассмотрим подробнее работу генераторного оборудования и кодирующих устройств.

Назначение кодера – преобразование АИМ сигнала в двоичную систему исчисления, которая будет кодировать номер ближайшего разрешенного уровня для сигнала с АИМ второго рода. Обратное преобразование осуществляется декодером. В зависимости от принципа действия различают кодеры счета, взвешивающие кодеры и матричные кодеры. В зависимости от амплитудной характеристики кодера различают линейные кодеры и нелинейные кодеры. В кодере осуществляется две операции:

• квантование
• кодирование.

Линейные кодеры имеют амплитудную характеристику с равномерным шагом квантования (рисунок 33).

Рисунок 33 – Амплитудная характеристика с равномерным шагом квантования

Как было показано выше, амплитуды квантованных сигналов отличаются от исходных, в результате чего возникают искажения, создающие помехи на приемном конце. Эти помехи называются шумами квантования. Средняя мощность шума квантования равна:

, (2.9)

Рассмотрим принцип действия взвешивающего кодера. Схема кодера представлена на рисунке 34.

Рисунок 34 – Линейный кодер

Алгоритм работы кодера подобен тому, как предмет взвешивают на весах, только в данном случае уравновешиваются эталонные напряжения и напряжения соответствующие амплитуде АИМ сигнала.

На схеме ИЭ - источник эталонов положительных и отрицательных напряжений.

Uэт ₁ = 2 ^m-2 ;

Uэт ₂ = 2 ^m-3 ;

…

Uэт _{m - 1} = 2 ¹ ;

Uэт _m = 2 ⁰ ;

К - компаратор (схема сравнения);

ЛУ - логическое устройство, на него от генераторного оборудования подаются управляющие импульсы;

ПК - преобразователь из параллельного кода в последовательный.

Компаратор К определяет полярность отсчета и разность между суммой эталонных напряжений и амплитудой кодируемого сигнала. В зависимости от знака этой разности на выходе формируется либо 1, если Uc < Uэт, либо 0, когда Uc > Uэт. Логическое устройство записывает решение компаратора после каждого такта кодирования, формирует структуру кодовой группы в параллельном двоичном коде и управляет ключами ИЭ. Работой всех устройств управляет последовательность импульсов от ГО.

Структура кодовой группы формируется на выходах 0,1,2,... m ЛУ. Перед началом кодирования выходы ЛУ устанавливаются в состояние 0. Перед каждым тактом кодирования выходы ЛУ последовательно переводятся в состояние 1. Например, если на первом такте на выходе компаратора появляется 0 (т.е. Uc > Uэт=0, т.к. еще не подключено никаких эталонных напряжений), то на нулевом выходе ЛУ появляется 1 и подключается источник положительных эталонных напряжений. Появление 1 на первом выходе ЛУ подключит Uэт ₁, на втором - Uэт ₂, и т.д. При этом величина отсчета сигнала выражается в виде суммы определенного набора эталонных напряжений:

где аi - кодовый символ i-того разряда.

Рассмотрим на примере. Пусть необходимо закодировать Uаим =77,7 мВ, при шаге квантования равном 1 мВ. Кодер кодирует в восьмиразрядном коде. Первый разряд определяет знак сигнала.

Uэт ₁ = 2 ^8-2 = 64 мВ;

Uэт ₂ = 2 ^8-3 = 32 мВ;

Uэт ₃ = 2 ^8-4 = 16 мВ;

…

Uэт ₇ = 2 ⁰ = 1 мВ.

1такт: определяем знак;

2такт: сравниваем Uаим = 77,7мВ с Uэт = 64 мВ, т.к. Uаим > Uэт, то на выходе компаратора формируется 0, и состояние 1 первого выхода ЛУ сохраняется;

3такт: подключается второй эталон и сравниваем Uаим = 77,7мВ с Uэт = 64 + 32 = 96 мВ, т.к. Uаим < Uэт, то на выходе компаратора формируется 1, и второй выход ЛУ переводится в состояние 0;

4такт: подключается третий эталон и сравниваем Uаим = 77,7мВ с Uэт = 64 + 16 = 80 мВ, т.к. Uаим < Uэт, то на выходе компаратора формируется 1, и третий выход ЛУ переводится в состояние 0;

5такт: подключается четвертый эталон и сравниваем Uаим = 77,7мВ с Uэт = 64 + 8 = 72 мВ, т.к. Uаим > Uэт, то на выходе компаратора формируется 0, и состояние 1 четвертого выхода ЛУ сохраняется;

6такт: подключается пятый эталон и сравниваем Uаим = 77,7мВ с Uэт = 64 + 8 + 4 = 76 мВ, т.к. Uаим > Uэт, то на выходе компаратора формируется 0, и состояние 1 пятого выхода ЛУ сохраняется;

7такт: подключается шестой эталон и сравниваем Uаим = 77,7мВ с Uэт = 64 + 8 + 4 + 2 = 78 мВ,, т.к. Uаим < Uэт, то на выходе компаратора формируется 1, и шестой выход ЛУ переводится в состояние 0;

8такт: подключается седьмой эталон и сравниваем Uаим = 77,7мВ с Uэт = 64 + 8 + 4 + 1 = 77 мВ, т.к. Uаим > Uэт, то на выходе компаратора формируется 0, и состояние 1 седьмого выхода ЛУ сохраняется.

Таким образом, величину отсчета сигнала можно записать как (с учетом знака):

Uc = 1× 64 + 1× 32 + 0× 16 + 0× 8 + 1× 4 + 0× 2 + 1× 1 = 78 мВ.

То есть на выходах ЛУ будет сформирована кодовая группа 11001101 (с учетом знака). По окончании кодирования отсчета ГО переводит кодер в исходное состояние.

Видно, что Uаим Uкв. При этом ошибка квантования составляет больше, чем /2 = 0,5 мВ. Поэтому при приеме добавляют /2, тогда в нашем случае ошибка будет не 0,7 мВ, а 0,2 мВ.

Дата добавления: 2014-12-16