АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖЄНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ

 

 

Телекоммуникациялық жүйелер кафедрасы

 

 

 

 

Көпарналы телекоммуникациялық жүйелер

Бөлім-2

Дәрістер жинағы

 

380240 «Көпарналы телекоммуникациялық жүйелер» 050719-«Телекоммуникациялар, электроника және радиотехника» мамандығында күндізгі және сырттай оқитын студенттерге арналған

 

 

 

 

           

 

 

 

 

 

                                               Алматы 2005

ҚҰРАСТЫРУШЫ: Б.Б. Ағатаева. Көпарналы  телекоммуникациялық  жүйелер. Дәрістер  жинағы. 2-бөлім.

 (380240-Көпарналы телекоммуникациялық жүйелер, 050719- Телекоммуникация, электроника және радиотехника мамандықтарының  барлық  оқу  түрлерінің студенттері  үшін)

 Алматы:  АЭжБИ, 2005. – 96 б.

 

 

 

 

Дәрістер  жинағы екі  бөлімнен тұрады ( 1-бөлім және 2-бөлім). 1-бөлім Көпарналы телекоммуникациялық жүйелердің және  осы  пәнді  оқу  кезінде осы тақырыптармен  байланысты сұрақтарға арналған. 2-бөлім Көпарналы цифрлы  телекоммуникациялық  жүйелер сұрақтарына  арналған. Дәрістер  жинағы 380240 - Көпарналы телекоммуникациялық жүйелер, 050719 - Телекоммуникация, электроника және радиотехника мамандықтарының  барлық  оқу  түрлерінің студенттері  үшін  арналған.

Без.56,  кесте.2,  библиогр.– 10 атау.

 

 

 

 

 

 

Пікір  беруші: техн.ғылым.канд., доц. С.В. Коньшин

 

 

 

 

 

 

 

Алматы энергетика және  байланыс  институтының 2005 жылғы жоспары  бойынша  басылды. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

© Алматы  энергетика  және  байланыс  институты, 2005 ж.

 

Мазмұны            

 

№13 дәріс. Арналары  уақытпен  бөлінген (АУБ)  тарату жүйелерінің

(ТЖ)   жұмыс  істеу  қағидасы. АУБ  көпарналы тарату    жүйелерін

(КТЖ)  құру  қағидалары .................................................................................4

№14 дәріс. Сигналдарды  аналогты-цифрлық  (АЦ)      түрлендірудің

негізгі әдістері...................................................................................................9

№15 дәріс. Цифрлық тарату жүйесін  құрудың  ерекшеліктері..................14

№16 дәріс. Дельта – модуляция (ДМ)............................................................22

№17 дәріс. Циклдық синхрондау....................................................................30

№18 дәріс.Жоғарғы ретті цифрлық тарату жүйесіндегі циклдық            синхрондаудың  артықшылықтары.................................................................34

№19 дәріс. Кванттаудың  сызықты  шкаласы  бар  кодер.............................42

№20 дәріс. Жылдамдықты келістіру командасын қалыптастырғыш..........53

№21 дәріс. Цифрлық   линиялық  күре  жолдарда  (ЦЛКЖ) 

 пайдаланылатын  кодтар..................................................................................59

№22 дәріс. Цифрлық сигналдар  регенерациясы............................................65

№23 дәріс. Цифрлық  күре  жолдардағы  бөгеуілдер.....................................70

№24 дәріс. Плезиохронды цифрлық иерархия................................................79

№25 дәріс. Телемеханика  құрылғысы (ТМ)...................................................88

Әдебиеттер  тізімі .............................................................................................93

 

 

13 дәріс

 

Арналары  уақытпен  бөлінген   тарату  жүйелерінің    жұмыс  істеу  қағидалары. Арналары  уақытпен  бөлінген көпарналы  тарату    жүйелерін   құру  қағидалары

 

Дәрістің  мақсаты: Арналары  уақытпен  бөлінген   тарату  жүйелерінің    жұмыс  істеу  қағидалары, арналары  уақытпен  бөлінген көпарналы  тарату    жүйелерін   құру  қағидалары, цифрлық  тарату  жүйесіне  сигналды  түрлендіру  әдістері, арналар мен  күре  жолдардың   негізгі  сипаттамалары, сондай-ақ   ендік-импульстік модуляцияны арналары  уақытпен бөлінген тарату  жүйелері  үшін пайдалану жолдарын  қарастыру. 

 

Арналары  уақытпен  бөлінген (АУБ)  тарату  жүйелеріндегі  (ТЖ)  әрбір  арнадағы  сигнал  бастапқы  сигналмен  модуляцияланған   периодты  импульстер  тізбегін  көрсетеді. Импульстік  тізбектердің  13.1-суретте  көрсетілгендей  келесідей   параметрлері   бар 

 

13.1-сурет. Импульсті  тізбектердің параметрлері

 

Сигналдардың  дискретизация  периоды  циклдың  периодына  тең  Тд=Тu, әрбір  импульстің  ұзақтығы  tu, tu≤Тд/М көп  болмауы  керек. Мұндағы М–кванттаудың максимал деңгейі. Бұл  жүйелерде топтық  кодтаумен  қатар  амплитудалы-импульсті  модуляцияланған  күре жолдың  өте  күшті  сипаттамасы сақталады.   

Импульстік тізбектің қандай  параметрінің  модуляциялануына байланысты  ИМ: амплитудалы-импульсті модуляция (АИМ); ендік-импульсті модуляция (ЕИМ);    жиілікті-импульсті модуляция (ЖИМ), фазалы-импульсті модуляция (ФИМ); периодты-импульсті модуляция (ПИМ)  болып  бөлінеді.

 

 

 

13.2-сурет. АИМ-1, АИМ-2   сигналдарының өзгеру графигі

 

13.3-сурет. ЕИМ-1, ЕИМ-2   сигналдарының өзгеру графигі

 

 

 

 

АИМ-нің  бірінші  түрі  кезінде (АИМ-I)  импульс  амплитудасының  лездік  мәні  кіріс  сигналдың  өзгеруімен сәйкес  өзгеріп  отырады.           (13.2,б-сурет ).

   АИМ-нің  екінші  түрі  кезінде (АИМ-II)  импульс  амплитудасы  тактілік мезет кезінде кіріс сигналдың  мәнімен  анықталады  және  импульс  тарату  уақытында  тұрақты  болып  қалады  (13.2,в-сурет). Аралықтың  үлкен  мәнінде АИМ-I мен  АИМ-II  түрлерінің  айырмашылығы  көп  болмайды. ЕИМ,ФИМ,ПИМ,ЖИМ  кезінде   импульс  амплитудасы   модуляция    процесі  кезінде     тұрақты  болып  қалады  да, импульс  тізбегінің  уақыттық    параметрлерінің  тек  біреуі  ғана  өзгереді. ЕИМ  кезінде  хабар  заңы     бойынша  импульс   ұзақтығы   өзгереді.

      ЕИМ-нің   екі  түрі    бар: біржақты  және   екіжақты. Біржақты          (13.3,б-сурет) ЕИМ   кезінде  импульстер  фронтының  біреуі  модуляцияланады, ал  екіжақты (13.3,в-сурет) ЕИМ  кезінде импульс  центріне  қатысты  екі   фронтта   симмметриялы   ығысады.

   ФИМ  кезінде   импульстер  формасы  модуляция    процесі  кезінде   өзгеріссіз  қалады, ал  тактілік  интервал  шегіндегі  импульс   модуляциялайтын    сигналдың  лездік   мәніне  пропорционал  өзгереді. ЖИМ  мен  ПИМ  сипаттамалары:

жиілігінің, ал  ПИМ   кезіндегі- оның  периодының  өзгерісімен  сипатталады. ФИМ  спектрі  бастапқы  сигналдың  жиілігімен  тұрақты  құраушыны  құрайды.

ФИМ  сигналды  қалпына  келтіру   үшін  кері   сипаттамасы  бар 1/wc звеноны   пайдалану  керек.  Осы   себептен  төменгі  жиілік  сүзгісі (ТЖС)   көмегімен  ФИМ   сигналдың   демодуляциясы   қолданылмайды,  тек  ФИМ-ны  ИМ-ның  басқа  түрлеріне  (АИМ  немесе  ЕИМ)  түрлендіретін   аралас  әдіс пайдаланылады  да, қалпына  келтіру  үшін ТЖС-ін  қолданады.

ЕИМ, ФИМ, ЖИМ, ПИМ  кезінде  сигналдар  амплитудасы  тұрақты  және  модуляция  процесі  кезінде  өзгермейді. Сондықтан  олардың  флуктуациясы  бөгеуілдердің  әсерінен  қабылдау   пунктінде  тарату   кезінде  алынып  тасталынуы  мүмкін, дәлірек  амплитудалық  шектеу  жолымен. Берілетін  тізбектегі  уақыттық  қатынас  бұрмалануларын  алып  тастау  мүмкін  емес, себебі   импульсті  сигналдардың  уақыттық  параметрлері  ақпараттық   болып  табылады, яғни   хабар  туралы   ақпаратты  тасиды, ал  ФИМ, ЖИМ, ЕИМ, ПИМ  кезінде  тарату  кезіндегі  бөгеуілдер  жинақталады.   

 

Ендік-импульстік модуляцияны арналары  уақытпен бөлінген тарату  жүйелері  үшін пайдалану

 

ЕИМ  кезінде  импульс  амплитудасы  тұрақты  болып  қалады  да,  ал  импульс   ұзақтығы   модуляциялайтын    тербеліс  заңымен  өзгереді. ЕИМ-ның  бірінші  (ЕИМ-I)  және  екінші  (ЕИМ-II)  түрі  бар. ЕИМ-I   түрі  кезінде   импульстер  ұзақтығы   фронттың   пайда  болуы  және  импульстің   қиылу   мезеттеріндегі  модуляциялау  функциясы  мәнімен  анықталады, ал  ЕИМ-II  кезінде  өзгеріс  тактілік  нүктелерде   байқалады.  Егер  импульс  ұзақтығы  дискретизация  периодынан  біршама  аз  τи<<Тд, онда   (ЕИМ-I)  мен     (ЕИМ-II)  арасындағы   айырмашылық  елеусіз. Практикада  көбінесе  импульс  ұзақтығы  сигналмен  модуляция  кезінде

 

    Uc(t)=Umax*sinwct                                                 (13.1)

формуласымен  анықталатын   бір  жақты  ЕИМ  қолданылады.

 

 

13.4-сурет.   Модуляция  түрлері  а) біржақты; б) екіжақты

 

Ал  τu   импульс   ені  келесі   түрде  болады

 

τu= τоu+ Δτmax*sinwct,                                                 (13.2)

 

мұндағы  τоu-импульс   ұзақтығының  орташа   мәні;

                 Δτmax –импульс   фронтының  максимал  ауытқуы.

(13.2)   формуланы  (13.1)   формулаға   қойып, Бессель  теориясы   бойынша  келесі  түрлендірулерді   аламыз  

Uшим(t)=Au/qo+(Au*Δτmax*sinwct)/Tд+2Au/π*,   ,                            (13.3)

 мұндағы

βk=kπ∆τmax/Tд;     q0=Tд/τ0;

n-N- бүйір  жолақтардың   жұптары.

 k– дискретизация  гормоникасы;

 wc – сигнал  жиілігі;

 wq – дискретизация  жиілігі.

Мұндай  жағдайда, ЕИМ  спектрі  wc  сигнал  жиілігі мен  тұрақты  құраушыны  (wg)    дискреттеу   жиілігінің  гармоникасының  шексіз  мәнімен  (олардың   әрқайсысы,  АИМ-дан   айырмашылығы,  жиілігі    кwg+(-nwc)-ге   тең   бүйір  жолақтардың  шексіз  жұптарымен    қоршалған)  байланыстырады. Бастапқы   сигналды  қалпына  келтіру  ЕИМ   сигналдың    барлық  спектрінен  бастапқы  сигналдың   жолақтық  енінде  оның   құраушысын  бөліп  алатын    төменгі   жиілік  сүзгісі (ТЖС)  (немесе жолақтық  сүзгі  ЖС)  көмегімен  болады. ЕИМ   спектрі  АИМ  спектріне   қарағанда  күрделілеу. ЕИМ  ТЖ  бөгеуілден   қорғаныстығы  АИМ  ТЖ  қарағанда  жоғары  болады, себебі  барлық  импульстер  амплитудасы  бірдей   болады, ал  бөгеуіл  өз  кезегінде сигнал  амплитудасын  өзгертеді. ФИМ  бөгеуілден  қорғаныстығы  көптеу  болып  есептеледі. Бұл  жағдайда  импульс  ұзақтығы мен  амплитудасы  тұрақты  болып  қалады, тек импульстің  пайда  болу  уақыты  (tu)  мен  импульс  фазасы  tu=f(Uc)  өзгереді.

ЖИМ  кезінде  модуляцияланатын  сигналдың  шамасына   байланысты импульстердің бір-біріне  ілесу  жиілігі  өзгереді, ЖИМ  спектрі  ФИМ  спектрімен  бірдей   болады, бірақ  ЖИМ-ның  бөгеуілден  қорғаныстығы  ФИМ-ға  қарағанда  төмендеу  және   аппараттық  таратылуы  күрделілеу. Сондықтан  ЖИМ  ТЖ  мүлде   қолданбайды.

     

   АИМ сигналдарының   спектрлері

 

АИМ кезінде  периодты  тізбектің  амплитудасы  модуляцияланған  сигналға  байланысты  өзгереді. Бұл  жағдайда  периодты  тізбек  тасымалдаушы  қызметін   орындайды.  Мұндай   импульсті  тізбектің  жиілігі  дискреттеу  жиілігіне  тең  және  Котельников  теоремасына  сәйкес  анықталады.

 

 

 13.5-сурет. Импульсті   тізбектің  параметрлері

 

Мұндай   импульсті  тізбектің  спектрі  Фурье  қатарына  жіктеу  жолымен   алынады және  келесі  түрде  көрсетіледі

                                                

             Uo(t)=Au(1/q+2/π*∑((sinkπ/q)/k)*coskwqt..                          (13.4)

                                               K=1

Бұл  тізбектің  спектрінде     дискретизация  жиілігімен  гармоникалар  (тасымалдаушы  емес) болады. Тасушысы  бір  гармоникалық  тербелісті  құрайтын   арналары  жиілікпен  бөлінген (АЖБ)  жүйелерден  айырмашылығы  жиілігі   дискретизация  жиілігіне  еселі   болатын бір  емес   бірнеше  тасымалдаушыларды  модуляциялайды. Модуляциялайтын   тербеліс  түрі   келесідей   болады

    

  Uc(t)=Um*sinwt .                                                       (13.5)

Онда  АИМ  сигналдың  уақыт  бойынша   өзгеріс  шамасы  мынаған  тең      

Uаим(t)=(1+mАИМ*sinwct)*Uo(t),                                      (13.6)

мұндағы mАИМ=Um/Au–модуляция   тереңдігі. АИМ  тербелісінің  спектрі  келесі  түрде  болады

 

    (13.7)

 

 

 

13.6-сурет. АИМ  спектрі

 

wmin -нен  wmax –ға  дейінгі   диапазонда   жататын модуляцияланатын  сигнал  ретінде  ТЖ  сигнал  пайдаланылады   (13.7- суретті  қараңыз).

 

 

13.7-сурет. Модуляцияланатын  сигнал  ретінде  қолданылатын    ТЖ  сигналдың  бола  алатын  диапазондары    

 

 Бастапқы  сигналды  қайта  қалпына  келтірудің  екі  түрлі  әдісі  бар. Төменгі  жиілікті  сүзгі (ТЖС)   көмегімен    fсигн –дан    құраушыны  яғни  иілуін  бөліп  алу  жолымен  алуға  болады. Жолақты  сүзгі  (ЖС)  көмегімен  дискреттеу  жиілігінің   қандай  да  бір   бүйір   құраушысын  бөліп  алуға және  АЖБ  wq≥2wmax  әдісімен  қалпына  келтіруге  болады.

 

 

Цифрлық  тарату  жүйесіне  сигналды  түрлендіру. Арналар мен  күре  жолдардың   негізгі  сипаттамалары

 

 

13.8-сурет. АУБ    көпарналы  тарату   жүйелері

 

 

13.9-сурет. Тарату   циклінің   сұлбасы

 

Мұндай  жағдайда  бірнеше   арнадағы   ақпаратты   цикл   уақытында   беруге   болады

 

М = Тц/tk,                                                         (13.8)

tk= Tд/(N+1).                                                     (13.9)

АУБ   әдіс   дискретті  және   аналогты  сигналдарды   таратуда   пайдаланылады. Белгілі  бір   анықталған   уақыт   мезетінде    алынған   олардың     бөлек   мәндерімен  үзіліссіз   периодты   сигналдарды  тарату   мүмкіндігі    уақыт  интервалы     арқылы, яғни   T≤1/2fmax,  алынған  өзінің  лездік  мәнімен     анықталатын      шектеулі    спектрлі жиілік   f үзіліссіз    

сигналға  сәйкес  В.А. Котельников  теоремасына   негізделген. АУБ   ТЖ  ақпаратты  тарату  кезінде  таратқыш  және   қабылдағыш  станциялардағы   генераторлық   құрылғылардың  (ГҚ)  синхронды   жұмысын  қамтамасыз  ету  керек. Берілген  арнаның  импульсінің  келіп   түсу   мезетінде  қабылдағыштағыға    сәйкес   арналардың   кілттері   ашылуы  тиіс. Бастапқы   сигнал   С(t)  оның  спектрін  шектеу  үшін  ТЖС   арқылы  өткізіледі.  Бұдан  кейін  сигнал  арна импульстерін бөлу  (АИБ) сигналы  арқылы   жабылатын  электронды  кілтке   беріледі  және   берілген   арна   импульстің   ұзақтығы   уақытында   линиялық  күре   жолға  (желіге)  қосылады. Кілттің  аз   уақытқа   жабылу   нәтижесінде   біздің  сигналмен модуляцияланған  АИМ   сигналды   аламыз. Басқа   арна  кілттерін  fд  осындай  дискреттеу   жиілігіндегі, бірақ  бірінші   арнаның  импульстер  тізбегіне   қатысты     уақыт   бойынша  ығысқан,  импульстер  тізбегі   басқарады.

Синхронды  сигналды   қабылдағыштың  қабылдау   жағында   осындай   импульс  бөлініп  алынады және  ол  АИБ-ке  беріледі. Арнаға   сәйкес  АИМ   сигнал  электронды   кілттен  кейін   алынады. Мұндай АУБ ТЖ  сигнал  амплитудасын  бұрмалануды  енгізе   отырып  өзгертетіндіктен, бөгеуіл  корғаныстығы  төмен. Сондықтан бөгеуілдерден қорғаныстығы үлкен тізбектер үшін АУБ таза түрде пайдаланылмайды, бірақ модуляцияның басқа түрлері яғни ЕИМ және ФИМ қолданылады.

 

13.10-сурет. Арна импульстерін таратқыш

Арна импульстерін таратқыш (АИТ) кідіру линиясының көмегімен ұйымдастырылады. Негізгі элемент болып бұрып жіберуі бар кідіріс линиясы табылады. Қабылдаудағы арналарға сәйкес кілттер таратқыш кілттерімен синхронды жұмыс істеуі керек. Синхрондықты қамтамасыз ету үшін линияға синхросигнал, яғни арналық сигнал (ақпаратты сигнал) импульсімен қандай да бір параметрмен ерекшеленетін импульс беріледі. Бұл импульс  байланыс желілерін (БЖ) қалыптастырғышында қалыптасады және цифрлық күре жолға қосылады

 

14 дәріс  

 

Сигналдарды аналогты-цифрлы түрлендірудің негізгі әдістері

 

Дәрістің мақсаты: Сигналдарды аналогты-цифрлы түрлендірудің негізгі әдістерін, неғұрлым көптеу пайдаланатын ИКМ әдістерінің қағидаларын, импульсті -кодты модуляция және  оның даму тарихы, ИКМ-ді  болдыру  әдістері, яғни  дискреттеу, кванттау және кодтау әдістері, ИКМ- сигналды   кодтау, код және  оның  түрлерін, сонымен  қатар олардың  ерекшеліктерін қарастыру.

 

Аналогты сигналды цифрлық түрлендіру әдісінің неғұрлым көп таралған әдісі болып импульсті-кодты модуляция (ИКМ) табылады. ИКМ цифрлық тарату жүйесінде арналық аппаратураларының барлық өңдеулеріне қолданылады және сигналдарды таратудың жоғарғы сапасын қамтамасыз етеді. ИКМ қатарында тұтынушы үшін білінбейтін көбінесе сапасын аз ғана төмендетуге мүмкіндігі бар сигналдың тарату жылдамдығын азайтатын және цифрлық арналардың өткізу жолағын өсіретін аналогты-цифрлы түрлендіргіштің  (АЦТ) басқа әдістері қолданылады.

Кодтау әдістері үнемі толықтырылып отыр, сондықтан  неғұрлым көптеу пайдаланатын ИКМ әдістерінің қағидаларын қарастырамыз, сондай-ақ дискреттелетін, квантталатын және кодталатын дифференциялды модуляцияны (ДМ және ДИКМ) қарастырамыз. ДМ кезінде өсімше таңбасы туралы ғана ақпарат беріледі. Қабылдау жағында өсімше берілген кванттау қадамымен анықталады. Әрбір сигналдың санағына бір ғана екілік символды беру жеткілікті. ДИКМ кезінде өсімше таңбасы туралы және бірнеше импульстің кодтық комбинацияларының квантталған мәні туралы ақпарат беріледі.

 

Импульсті -кодты модуляция

 

Отызыншы жылдары француз инженері  А.Ривз ИКМ қағидасын ұсынған болатын, алайда мұндай қағида 1956-шы жылдың басында ғана дамыды.

ИКМ-ланған жүйеде АУБ жүйелер сияқты тарату күре жолдарына белгілі бір уақыт мезетінде алынған аналогты сигналдардың мәндері ғана беріледі, яғни уақыт бойынша сигналдар дискреттеледі. Бұл цифрлық модуляцияның кең тараған түрі.

 

 

14.1-сурет. ИКМ тарату жүйесі

 

ИКМ-ны болдыру үшін үш операцияны өткізу қажет: Уақыт бойынша сигналды дискреттеу  (АИМ сигналды аламыз); Амплитуда бойынша алынған импульстерді кванттау; Амплитуда бойынша квантталған импульстерді кодтау. Уақыт мезетіне сәкес ақпараттық сигналдардың лездік мәндеріне импульстер амплитудасы тең болатын АИМ сигналымен аналогты сигнал ауыстырылады. Уақыт бойынша дискреттеу осыдан тұрады. Дискреттеу жиілігі Fд Котельников теоремасы бойынша Fд≥2Fжоғарғы таңдалынады. Спектр кеңдігі октавадан кіші болған кезде, яғни  2Fmin>Fmax Fmax≤Fд≤2Fminболады. Дискретизациядан кейін алынған АИМ сигнал деңгей бойынша кванттауға  (немесе амплитуда бойынша) тап болады.

 

 

14.2-сурет.   Деңгей бойынша 0-7 – кванттау шкаласы;

Дкв –  кванттаудың динамикалық диапазоны;

ΔUк  –  кванттау  қадамы.

 

Үзіліссіз хабарларды тарату үшін ИКМ әдісі қолданылады. Сөздік және басқа да үзіліссіз хабарлар ИКМ аппаратурасында дискретті сигналға түрленеді. Біріншіден, уақыт бойынша сигнал дискреттеледі, яғни үзіліссіз сигнал санақ тізбектері жиынтығымен ауыстырылады. Екіншіден, сигналдардың үзіліссіз мәндерінің жиыны таратуға рұқсат етілген дискретті мәндер жиынымен ауыстырылады. Бұл операция деңгей бойынша кванттау немесе дискреттеу деп аталады, ал сигналдың рұқсат етілген мәндері кванттау деңгейлері деп аталады. Үшіншіден, алынған кванттау деңгейлері деп аталады.

Кодтау деп деңгей бойынша квантталған сигнал санақтарын кодтық топтар тізбегіне түрлендіруді айтамыз. Кодтық топтар кейбір сигналдарды өрнектейтін импульсті посылкалардың жиынын көрсетеді. Мысалы, белгілі бір есептеу жүйесіндегі кванттау деңгейінің реттік санын көрсетеді.

Мұндай жағдайда ИКМ-ланған байланыс жүйесінде байланыс жолдары арқылы таратуға арналған ақпарат көзінің үзіліссіз сигналы цифрлық тізбекке түрленеді. Қабылдау жағында сигнал кері цифрлы-аналогты  түрленеді (декодталады). ИКМ байланыс жүйесін үзіліссіз хабарды таратудың цифрлық жүйесі деп атауға болады. Егер параллель линиялардың ара қашықтығы бірдей болса, онда квантталу да бір қалыпты  болады. Төменгі және жоғарғы линиялар арасындағы қашықтық, бұл линиялар жүйесінде, дискреттелген сигналдың динамикалық диапазонымен анықталады. Егер параллель линиялардың ара қашықтығы бірдей болса, онда кванттау  бір қалыпты деп аталады. Әрбір параллель линия кванттаудың деңгейін көрсетеді. Кванттаудың мағынасы-импульстердің амплитудаларының лездік мәніне сигналдың жақындағы рұқсат етілген мәні меншіктеледі. Уақыт мезетіне сәйкес сигналдың ақиқат мәнінен квантталған сигналдың мәні кванттау процесінде ерекшеленеді, себебі берілген кванттау әдісінде  εmax=ΔUкв/2 тең болатын және кванттау шуы деп аталатын кванттау қателігі пайда болады. Кванттау процесінде шудың пайда болуына дискреттелетін сигналдың амплитудасы мүмкін болатын кванттау деңгейін максимал жоғарылататын болса, оған шек қоюға мүмкіндік бар.

ИКМ жүйесіндегі цифрлық сигнал өткізгіштік байланыс жолдары арқылы спектр түрінде беріле алады. Бұл сигналдарды радиолиниялар арқылы тарату үшін модуляциялардың екінші сатысы қарастырылған. Мысалы АМ, ЖМ, ФМ және т.б. Әртүрлі жүйелердегі радио сигналдар өз кезегінде жиіліктік және уақыттық тығыздау қағидасы бойынша бірігуі мүмкін. Осылай казіргі кездегі байланыстың көп станциялы спутниктік желілірінде сигналдарды импульсті-кодты өңдеу қарастырылады.

    Осылайша  санақ  және  квантталған  сигналдың  амплитудаларының  айырымына  тең  болатын, яғни  ξ=Uкв-Uc , кванттау  процесінде   пайда   болған   процестер  қателер  (амплитудалар  ерекшелігі)  бұрмаланулардың  пайда   болуына   әкеп   соғады, бұл   бұрмаланулар   қабылдау  соңында   сигналға  қосылады  және   онымен   бірге   жоғалып  кететін  бөгеуілдерді    туғызады. Бұл   бөгеуілдер  кванттау   шуы   деп   аталады.  Кванттаудың  максимал   мүмкін   қателігі   ξmax=ΔUк/2  де  кванттау   шуы   деп  аталады.

Теориялық   және   экспериментті   зерттеу  кванттау   шуы  кездейсоқ  процесс екенін   көрсетеді. -ΔUк/2  дан  ΔUк/2-ке   дейінгі  интервалда  бірқалыпты   кванттау   кезінде  қателердің   мәндерінің  таралу  мәндері  тұрақты  және     1/ΔUк тең   деп   есептеуге   болады. Кванттау   қателігінің  ықтималдылығы  1-ге   тең   болғандықтан,  кеңдігі  ΔUк  болатын  интервал    ішінде  жатады. Сондықтан  кванттау   шуының  қуатының  орташа (Pш.к.)    кванттау    қадамының   кеңдігімен  ΔUк  мәні ғана   анықталады  деп  есептеуге   болады. Неғұрлым     ΔUк  аз  болған  сайын, соғұрлым  кванттау   шуының  орташа   қуаты   Pш.к. =ΔUк/12-де   аз  болады. Кванттау  кезінде    шуды    шектеу  де   пайда   болуы   мүмкін.  Мұндай   шулар  дискреттелген  импульс   амплитудасы  кванттаудың  мүмкін  деңгейін  максимал   жоғарылатқан  кезде  пайда   болады. Шуды   шектеу   мәні  кванттаудың  максимал  деңгейінің  берілген  мәнінде  таратылатын  сигнал  деңгейіне   тәуелді  болады  және  бұл деңгейлердің  таңдалған  мәндеріне  сәйкес  келетін  кез-келген  талап  етілген  мәнге  дейін  азаяды.

ИКМ  ТЖ  біздің  елде  бірінші   рет  1971  жылы  аудандастырылған  АТС  арасын  ұйымдастыру   үшін  қолдана  бастады, бұл  кезде  мұндай   жүйелер  кабелдік (ТТ)  болған. 1980  жылы  берілген  ТЖ  оптикалық  біріншілік  аймақішіндік   желі  құрамында   қолданыс  тапты, яғни  ИКМ  сигналдар  оптикалық  талшықпен  таратыла  бастады. 1990 жылы  бұл   жүйе  жер  бетіндік  радиорелелік  болды. 90-шы   жылдың  аяғында  жоғарыда  көрсетілген  ТЖ   магистральді  бірішілік  желі  құрамында   Қазақстанда  қолданыла   бастады,  ал  басқа   шет  елдерде  өткен  жүзжылдықтың  70-ші  жылдар   ортасында  ИКМ  оптикалық  ТЖ  халықаралық  біріншілік  желі   құрамында  қолданыла   бастады. 2000  жылдан  бастап  Қазақстанда  ИКМ  ТЖ  қалалық  телефон  станцияларында  (ҚТС)  құрамында  абоненттік  линияларды   ұйымдастыру   үшін  РСМ   деген  атпен  қолданылып  келеді.

 

 ИКМ- сигналды   кодтау

 

ИКМ  сигналды  қалыптастыру  кодтаумен   анықталады,  яғни  цифрлық  символдардың   комбинациясын  көрсететін   кодтық  топқа  квантталған  сигналдардың  бөлек   импульстарына  айналады.  Символдар   тербелісі  квантталған   сигнал   импульсіне айналдыратын  ұйымдастыру  процесін   декодтау   деп  аталады.  Бұл  процедура  кодерде  және  декодерде  (кодек)  жүзеге  асады. Код  деп -  квантталған  амплитуда   деңгейі  мен  кодтың  топтары  құрамы   арасында  сәйкес   орнықтыратын  заңды   айтамыз. Кодтар  бірқалыпты және бірқалыпсыз  болып  бөлінеді. Егер  кодтық  топ  символдардың  бірдей  сандарынан  тұрса, онда  код  бірқалыпты. Егер  бірдей  емес   сандардан  тұрса бірқалыпсыз. ИКМ   жүйесінде  (РСМ- пульсациялайтын  кодтық   модуляция) біртекті  екілік  код  ұйымдастырылады. Квантталған  АИМ  сигналдың мүмкін  болатын  барлық  мәндерін  тарату   үшін   кванттау   деңгейі  саны  ≤2m  болуы   қажет.  Мұндағы  m-кодтың  разрядтығы. Мысалы  егер   кванттау  деңгейінің   саны 8  болса,  онда   23=8  болғандықтан  код  3  разрядты  болады.  Кодтау симметриялы    және  асимметриялы  болады. Асиметриялы  кодтау  кезінде  табиғи  екілік   кодтар  1, 2, 4, 8, 16  және  т.с.с түрде   қолданылады.            (14.1-  кестені   қараңыз).

 

 14.1-кесте. Код  түрлері

Асимметриялы

 

Симметриялы

Рефлексті  код

( Грея  коды)

0

0

0

0

0

7

7

0

1

1

1

 

0

0

0

0

0

 

 

1

0

0

0

1

 

6

0

1

1

0

 

1

0

0

0

1

 

 

2

0

0

1

0

 

5

0

1

0

1

 

2

0

0

1

1

 

 

3

0

0

1

1

 

4

0

1

0

0

 

3

0

0

1

0

 

 

4

0

1

0

0

 

3

0

0

1

1

 

4

0

1

1

0

 

 

5

0

1

0

1

 

2

0

0

1

0

 

5

0

1

1

1

 

 

6

0

1

1

0

 

1

0

0

0

1

 

6

0

1

0

1

 

 

7

0

1

1

1

 

0

0

0

0

0

 

7

0

1

0

0

 

 

8

1

0

0

0

 

0

1

0

0

0

 

8

1

1

0

0

 

 

9

1

0

0

1

 

1

1

0

0

1

 

9

1

1

0

1

 

 

10

1

0

1

0

 

 

1

0

1

0

 

10

1

1

1

1

 

 

11

1

0

1

1

 

3

1

0

1

1

 

11

1

1

1

0

 

 

12

1

1

0

0

 

4

1

1

0

0

 

12

1

0

1

0

 

 

13

1

1

0

1

 

5

1

1

0

1

 

13

1

0

1

1

 

 

14

1

1

1

0

 

6

1

1

1

0

 

14

1

0

0

1

 

 

15

1

1

1

1

 

7

1

1

1

1

 

15

1

0

0

0

 

 

 

8

4

2

1

 

 

8

4

2

1

 

 

8

4

2

1

 

 

 

Рефлексті   код  (Грея   коды)   АЖБ   ТЖ  стандартты  топтарының  сигналдарын   кодтау  кезінде  қолданылады. 14.1-кесте төртразрядты   кодтар  үшін   құрастырылған,  мұның  көмегімен  кванттау  деңгейін    S=24=16  көрсетуге  болады. 14.1-кестенің төменгі  жағында  кодтың   барлық  разряды  көрсетілген. Асимметриялы  кодпен  бір  полярлы  сигналды  кодтауға   болады. Егер  бізде  екі   полярлы   сигнал  болса,  онда оны  асимметриялы   код  көмегімен  кодтау  үшін,  бұл   сигналға  кванттаудың  динамикалық  диапазонының  жартысына  тең   тұрақты   құраушыны  қосу  керек,  яғни  екі  полярлы  сигналды  бір  полярлы  етеді.

Табиғи екілік   код  кезінде  кодталған  топтар  бір-бірінен  біршама   айрықшаланады.  Кванттаудың  амплитудалық  сипаттамасы   орталығында  көршілес  кванттау  деңгейлерінің  кодтық   символдары   минимальді  разряд  сандарында  ерекшеленуі  тиіс. Егер  мұндай  жағдай   сақталмайтын  болса,  онда  елеулі  қателіктерге  тап  боламыз,  сондықтан  соңғы  уақытта  телефон  сигналдарын  таратуда  симметриялы  екілік  кодқа  жол  беріліп  жүр. Мұндай  кодтарда  кодтық  топтың  бірінші  разряды  кодтық  топтың  санағы  таңбасы  туралы  ақпараттан  тұрады,  қалған  разрядтар  ақпараттық  болып  есептелінеді.  Квантталған  сигналдың  кіші  амплитудасын  кодтау  кезінде  разрядтың  кіші  разрядтары    пайдаланылғандықтан  амплитудалық  сипаттама  (АС)  орталығында  қателер  төмендейді. Мұндай  кодта  амплитудалары  ΔUк/2 –ден  кіші  болатын  кіріс  сигналдар  немесе  шулар  таратылмайды.

Кодтау  кезіндегі  қателер  үшін  бұрмалануды  біршама  төмендетуді  рефлекстік  код  рұқсат  етеді, 14.1-кестеде  көрсетілгендей  көршілес  кванттау  деңгейлеріне  сәйкес  кодтық  топтар   бір  ғана  код  разрядына  ерекшеленеді,  сондықтан  кодтау  қателігі  кванттау  қадамынан  асып  кетпейді. Мұндай  код  АЖБ  ТЖ  стандартты  топтарының  сигналдарын  кодтау  кезінде  қолданылады.  Кодты  қалыптастыруда    кванттаудың  көршілес  деңгейлері  кодтық  сөзде  бір  бірлікке  ерекшеленгеннен гөрі  неғұрлым   көп  ерекшеленгені  тиімді  емес. Бұл  жағдайда  кванттаудың  көршілес  деңгейлері  бір  разрядтан  артық  болмайтындай  болып  ерекшеленетін  арнайы  кодтар  пайдаланылады.

ИКМ  шет  елдерде  және  біздің  елде  жоғарғы  сапалы,  сипаттамалардың  тұрақты  және  арналардың  бөгеуілге  қорғаныстығы  жақсы  екенін  дәлелдеді. Сонымен  қатар  ИКМ  интегралды  желілерді  құрудың  негізі,  олар  электронды  коммутациялы  станцияларымен  жеңіл  тіркеседі.   

 

15 дәріс

 

Цифрлық  тарату  жүйелерін  құрудың  ерекшеліктері

 

Дәрістің  мақсаты: Цифрлық  тарату  жүйелері және оларды  құрудың  ерекшеліктерін, ИКМ  БЖ  негізгі  артықшылықтары мен  кемшіліктерін, ИКМ  ТЖ-інде  сызықтық  кодектер ішінде неғұрлым  кең тараған  разрядтық  салыстыру  кодерін, оның  құрылымдық  сұлбасын, амплитудалық  сипаттамасын  және  ИКМ  декодерінің  функционалды  сұлбасын  қарастыру.

 

Цифрлық  тарату  жүйелерін (ЦТЖ)-ін  құрудың  келесідей  ерекшеліктері  бар:

а) бөгеуілге  тұрақтылығы  жоғары. Цифрлы формада  ақпаратты  көрсету,  яғни  рұқсат  етілген  сандары  аз  символдардың  тізбегі  түрінде  көрсету,  байланыс  жолдары  арқылы  тарату  кезінде   ақпаратты  тарату  сапасына  әсер  ететін  бөгеуіл  мен  бұрмалануды  күрт  төмендететін  сигналдар  регенерациясын  қайта  қалпына  келтіруді  туғызуы  мүмкін;

б)  тарату сапасының  байланыс  жолы  ұзындығынан  әлсіз  тәуелдігі. Әрбір  регенерациялық  аймақ  шегінде  таратылатын  сигнал  бұрмалануы  жоқтың  қасы. Регенерациялық  аймақ  ұзындығы  және  регенератор  құрылғысы  ұзақ  ара  қашықтыққа  сигналды  тарату  кезінде  қысқа  ара  қашықтыққа   тарату  кезіндегідей  болып  қала  береді. Ақпаратты  тарату  сапасын  өзгеріссіз  сақтау  үшін  линиялар  ұзындығын  100  есе  ұзарту  кезінде  регенерациялық  аймақ  ұзындығын  бірнеше  ғана  пайызға  қысқарту  жеткілікті;

в)  ЦТЖ  параметрлерінің  тұрақтылығы. Арналар  параметрлерінің       (қалдықты  өшулігі, жиіліктік  сипаттама  және  амплитудалық  сипаттама)  тұрақтылығы  және  ұқсастығы.  Мұндай  жүйедегі  арналар  параметрлерінің  тұрақтылығы  аналогтыға  қарағанда  біршама  жоғары;

г)  дискретті  сигналдарды  тарату  үшін  арнаның  өткізу   қабілетін  пайдаланудың  тиімділігі. Мысалы  егер  бір  ғана  ТЖ  арнаға  сәйкес  уақыттық  позицияны  пайдаланса, онда  дискретті  сигналды  тарату  жылдамдығы  64 кБит/с  жақын  болады, ал  уақыт  аналогты  жүйедегідей  9,6 кБит/с  артық  болмайды;

д) цифрлық  коммутациялық  станциялармен  тіркескен цифрлық  байланыс жүйелерін (ЦБЖ), цифрлық  тарату жүйелерін (ЦТЖ)  құру  мүмкіндігі  сигналдар коммутациясы,  транзит,  таратуы  цифрлық  формада  болатын  цифрлы  байланыс  желісінің  негізі  болып  табылады;

е) технико-экономикалық  көрсеткішінің  жоғарылығы. Тарату  және  цифрлық  формадағы  сигнал  коммутациясы –цифрлық  желідегі  барлық  аппаратуралық  комплексті цифрлық  интегралды  сұлбаларды  кеңінен  қолданатын  таза электрон  негізінде  шындауға мүмкіндік  береді.              

Бұл  құрылғыларды  дайындаудың  еңбек   өнімділігінің  күрт төмендеуіне, құрылғылардың  түйіндері  бір  ізге  салу   дәрежесінің жоғарғы мәніне  ұмтылуға, бағасының, қолданылатын  энергия  мен  габаритті  өлшемдерінің  біршама  төмендеуіне мүмкіндік  береді. Демек  жүйе  эксплуатациясы  қысқарады және құрылғылардың  сенімділігі  артады.

 

ИКМ  БЖ  негізгі  артықшылықтары

 

Байланыс жүйесінің жаңа типтерін енгізу–осы жүйелерді пайдаланудың техникалық мақсаттылығын тарату сапасының, экономдылығының эксплуатациясының және т.б сұрақтарын өңдеуге және күрделі дайындыққа әкеп соғады. Аналогты типтегі сигналдар алдында ИКМ БЖ техникалық, экономикалық және эксплуатациялық-техникалық айырмашылықтары бар. ИКМ БЖ негізгі артықшылығы олардың жоғары бөгеуіл тұрақтылығы. Таратудың талап етілген сапасын сақтау кезінде байланыстың ұзақтығын біршама арттыруға мүмкіндік беретін, магистралдағы бөгеуілдердің  жинақталуын белгілі бір шамада әлсірететін-ол   сигнал регенерациясының  мүмкіндігі. ИКМ жүйелерінде шу  және бұрмалану деңгейлері негізінен ақырғы құрылғылармен анықталады: абсолюттік шамасы бойынша лездік мәні регенератордың іске кірісу табалдырығынан кем адиативті бөгеуілдер беріледі. ИКМ БЖ жылдамдығы үлкен мәліметтерді таратуға жақсы  икемделген. Аналогты  жүйелердің  байланыс арнасы   мәліметтерді  600-2400 Бод  жылдамдықпен  тарата  алады. ИКМ  БЖ  бір  арнада  екілік  ақпаратты  тарату  жылдамдығы  линиялық  күре  жолға  жылдамдығы  жоғары  мәліметтерді  немен  енгізуге  байланысты жүйелердегі  арна  құрастыру  құрылғыларды  қоспағанда  50-60 мың  Бодты  құрайды.

Қазіргі  таңда  ИКМ  аппаратурасының  көмегімен   көпарналы  байланысты  ұйымдастырудағы  және  ұзындығы  8-15 км  басталатын  жаңа  кабелдерді  орнатудағы  шығынын  төмендету. Мұндай кабел  ұзындығында  ИКМ  аппаратурасын  қолдану  АЖБ  ҚТС қолдануға  қарағанда  неғұрлым үнемді. Жартылай өткізгіш аспаптардың  және  интегралдық  сұлбалардың  бағасын  төмендету  ИКМ  жүйесіндегі  құралдардың  бағаларының  төмендеуіне  әкеп  соғады.

Байланыс  сапасы (телефондық  арна  параметрлері)  - линиядағы  өшулік  тербелісінен  де, күре  жолдың  сертті  сызықсыздығынан, бұрмаланудан да  тәуелді  емес. Қалдықтық  өшуліктің   тұрақтылығы, жиіліктік сипаттама (ЖС)   ұқсастығы жоғарғы  дәрежесі  және  әртүрлі  арнаның  бәсеңдету    уақыттары  арналар  коммутациясы  кезінде  біршама  эксплуатациялық  қолайлықты туғызады. Микроминиатюризацияға (интегралды  сұлбаларға) ЦТЖ  икемділігі  аппаратуралардың  жоғары сенімділігін  қамтамасыз  етуге   габаритті  өлшемдерін,  массасын, сондай-ақ  өндірістік  және  эксплуатациялық  шығындарын  төмендетуге  мүмкіндік  береді.

ИКМ  БЖ  негізгі  кемшілігі    неғұрлым  кеңірек  жиілік жолағын  талап  етуі болып табылады, бірақ ИКМ  БЖ  осы  ерекшелігі  берілетін  жиілік  жолағы  тиімді  түрде  сигнал/бөгеуіл   қатынасына ауысатындықтан  төменгі  сапалы  линиялық  күре  жолды  (өтпелі өшулігі  аз,  шағылысу  коэффициенті  үлкен және  т.б) пайдалануға  мүмкіндік  береді.

ЦТЖ  келесі  артықшылықтарын  ескеру  керек:

а) уақыттық  тығыздау  қағидасы  негізінде  берілетін  сигналдың    барлық  түрлері  біріктіріледі және  бөлінеді;

б)  импульсті  тізбектердің  транзит  пунктінде  түрлендірудің  (қайта  кодтау) және  төменгі  жиілікте  немесе  цифрлы-аналогты түрлендіру (ЦАТ)  және  аналогты-цифрлы  түрлендіру (АЦТ)  арқылы  қайта  қабылдауға  сипат  цифрлық  ағынның  бұрмаланусыз  тармақталуының  мүмкіндігі;

в) линия  бойымен  өту  нәтижесінде  бұрмаланған  импульсті  сигналдар  параметрлерін  қалпына  келтіру  үшін  регенерация  қағидаларын  пайдаланады.

 

Разрядтық  салыстырудың  сызықтық  кодері

 

ИКМ  ТЖ-інде  сызықтық  кодектер ішінен  разрядтық  салыстыру  кодері неғұрлым  кең тараған. Кодтау  процесі  кезінде код  салмағына  пропорционал эталонды  кернеуімен  сигнал  санағының  шамасын  салыстыру   орын  алады. Салыстыру  операциялары  тізбегінің  саны код  разряды  санына  тең.  Сигнал  санағының шамасы  Uc эталонды кернеулердің белгілі бір жиынтығының қосындысы түрінде өрнектеледі,  яғни

,                                               (15.1)

мұндағы Uэmi– і разрядының кернеуі;

                аi–і разрядтың кодтық;

                  m–разряд саны.

 

 

15.1-сурет. Разрядты салыстырудың сызықтық кодері

Аз.С- азайтқыш сұлба;

КТ- код  түрлендіргіш;

 

 15.1-кесте

 

 

*

**

Uc>Uэт

0

1

Uc<Uэт

0

0

 

Кодтау циклі басында СС1 салыстыру сұлбасына Uc (кодталатын), кернеу беріледі, ал СС1 салыстыру сұлбасының басқа кірісіне салмағы үлкеннің эталонды кернеуі Uэт1=2m-1ΔUк беріледі. Егер  Uc>Uэт1, онда СС1 салыстыру сұлбасының шығысында Uc-дан алынады,  яғни Uc-Uэт1 есептейтін, Аз.С1 азайтқыш сұлбасына берілетін Uэт1 (*) пайда болады. Бұл жағдайда екінші салыстыру сұлбасының шығысында кодтық топтың бірінші символы 1 қалыптасады. Екінші каскадтың СС2  және СВ2  сұлбаларында СС2  салыстыру сұлбасында келесі салмақтың Uэт2=2m-2ΔUк  эталонымен салыстырылатын кернеу Uc-Uэт1 берілетін болады. Егер де Uc<Uэт1, онда СС1 салыстыру сұлбасының шығысында (*) сигнал пайда болмайды. Бұл жағдайда  СС1 салыстыру сұлбасының екінші шығысында бірінші символ  «0» қалыптасады. Екінші каскадтың Аз.С2  және СС2  осылайша Uэт2 –мен салыстырылатын Uc кернеуі берілетін болады. Келесі каскадтар да осылайша жұмыс істейді. Код түрлендіргіш алынатын параллель кодты сигналдар бір өткізгіш сымның бойымен уақыт бойынша тізбектей таратылатын тізбектік кодқа түрлендіреді. Эталонды кернеу Uэт шамасынан кодердің сызықты,  әлде сызықты еместігі  тәуелді болады. Бір эталонды пайдалансақ, ал қалғандары оны тең жартыға бөлу арқылы болады, онда сызықты кодерді аламыз, ал егер келесі бір Uэт деңгейін қандай да бір заңмен (компандер

арқылы кернеу) қалыптастыратын болсақ, онда сызықты емес кодерді аламыз.

Қазіргі таңда РСМ жүйесінде А87,6/13 типті квазилогарифмдік функцияның 13-сегментті апроксимациялы амплитудалық сипаттама (АС) типін өлшейтін сызықты емес кодектер кең қолданыс тапқан. Бұл сипаттама 16 сегментті оң облыстағы квазилогарифді функцияны апроксимациялайтын 8-бен және теріс облыстардағы 8-бен байланыстырады. Екі оң және екі теріс орталық сегменттердің иелулері бірдей және кванттау қадамдары тең, сондықтан оларды біртұтас сегмент деп, ал апроксимацияны 13 сегмент деп есептейді

 

 

15.2-сурет. Сызықты емес кодектің амплитудалық сипаттамасы

 

Әрбір сегмент шегінде кванттау қадамы тұрақты және берілген сегментте кванттаудың 16 қадамы қойылады. Сегмент шегінде кванттау қадамының нөмірі сызықты кванттау әдісімен анықталады. Сегмент нөміріне байланысты  кванттау қадамының шамасы мына формуламен анықталады

мұндағы  ΔU – орталық сегменттегі кванттау қадамы. Осы тәуелділіктен бір сегменттен екіншіге өту кезінде орталықтан бастап кванттау қадамы екі еселенетінін көреміз, яғни сегменттің төменгі шегіне сәйкес кванттау деңгейлері  0, 16ΔUo, 32ΔUo.

15.2-кестеде 4 эталонды сигналдардың көмегімен әрбір сегменте 16 кванттау деңгейі қалыптасатын мәндері көрсетілген.

 

 

 

 

 

 

 

15.2-кесте

 

Сегмент

Екілік код

Кванттау қадамы

Эталонды және төменгі шекара

1

000

ΔUo

0

2

001

ΔUo

16ΔUo

3

010

2ΔUo

32ΔUo

4

011

4ΔUo

64ΔUo

5

100

8ΔUo

128ΔUo

6

101

16ΔUo

256ΔUo

7

110

32ΔUo

512ΔUo

8

111

64ΔUo

1024ΔUo

 

Бір полярлы сигналдарды кодтау кезіндегі кванттау деңгейінің саны   15.2-кестесі бойынша 128-ге тең. Бұл деңгейлер 11 эталонды кернеу көмегімен қалыптасуы мүмкін және 8 разрядты кодтық топтар көмегімен санақ полярлығының кодтау қажеттігі есебінен бейнеленуі мүмкін. Кодтың үлкен разряды таңба туралы (+ немесе -) ақпаратты тасымалдайды. Қалған үш разряд сегмент нөмірі туралы ақпаратты тасымалдайды. Соңғы рұқсат етілген кодтың төртеуі сегмент шегінде санақ нөмірі туралы ақпартты құрайды. Осыдан кейін үш тактідегі сегмент нөмірі анықталады: бірінші тактіде санақ амплитудасы Uc кодталады, бесінші сегменттің (Uэт5=128ΔUo) төменгі шегіндегі эталонды кернеуімен салыстырылады. Кестенің қалған бөлігі қайтадан тең жартыға бөлінеді және қайтадан сегмент деңгейімен салыстырылады.

 

 

15.3-сурет. Сызықты емес өлшеуіш типті кодердің функцияналдық сұлбасы

К–санақ полярлығын және кодталатын санақ амплитудалары арасындағы айырымның және эталонды кернеулер қосындысының таңбасын анықтайтын компаратор. Әрбір кодтау тактісінен кейін компаратор шешімі цифрлық регистрге (ЦР) элемент көзінің полярлығын таңдайды және разрядты кодты 11 разрядтқа түрлендіретін цифрлық логиканың жұмысын басқарады және компаратордың екінші кірісіне қосылған эталондар мәнін анықтай отырып эталондар көзінің басқару тізбегінің эталонды кернеулерін таңдайды және коммутация блогында қалыптастырады: Кодтау 8 тактіні құрайды, ЦР әрбір тактіде үлкенінен басталатын шығыс сөздің сәйкес разрядтарына байқайтын бірлікті қояды. Қалғандардың барлығы 0-ге тең, яғни ЛҚ-ны басқаратын 8 разрядты кодты ЦР шығысында қалыптастырады. ЛҚ осы кодпен эталондар көзіне сәкес кілттерді тұйықтайды. Нәтижесінде  ЭтК (элементтер  көзі)   шығысында  кодталған  сигналмен  компараторда  салыстырылатын  эталонды  сигнал  пайда  болады. Егер  Uc>Uэт    болса, онда компоратор  шығысында   K 0,  бұл  ЦР    байқауға сәйкес  разрядқа   қойған  бірлігі  дұрыс  болғанын  және  ол  осы  орында  қалатынын  айтады. Шығыста   K 1 кезде,  ЦР  сәйкес  разрядқа    қойған  байқау  бірлігі  «1»  қате және  ол  «0» -ге  ауыстырылады  және  т.с.с. Код  түрлендіргіш  (КТ)  параллель  кодты  тізбекті  кодқа  келесідей  жолмен  түрлендіреді 11100010=576DUo. Мысалы, Uвх=606DUo, онда  кванттау   қателігі          DU=606-576=30DUo.        

         Бұл   берілген  кодтау  әдісінде  кванттау  қателігінің  шамасы 0 ден DUi-ге  дейінгі  шекте  болады. Мұндағы  DUi – сәйкес   сегменттің  кванттау  қадамы. ЦР-де  қалыптасқан  кодтаудың  сегіз  тактісі  бітуімен код  КТ  арқылы  тізбек  түрінде  қажетті  құралдарға бөлінеді.

           

 

15.4-сурет. ИКМ  декодерінің  функционалды  сұлбасы

Декодер  кірісіне  кодтық  сөз  тізбекті  код  түрінде  беріледі, код түрлендіргіш (КТ)  соңғысынан  бұл  сөзді  ЦР-ге   параллель  код  түрінде  жазып  алады. ЛҚ  осы  кодпен  ЭК  шығысында  сәйкес  АИМ-дан  қалыптасатын  шығыс  АИМ  сигналдың  деңгейі  пайда  болады. Бірақ  кодерден  айырмашылығы  ЛҚ-ның  12  шығысы  бар  және  кодтау  кезінде  кванттау  ауытқуын  компенсациялау  үшін  ЭК–де  қосымша  0,5DUo  деңгейі  болады, яғни  кодтық  сөздегі  таратылатынға  барлық  жағдайда  берілген  сегменттегі  кванттау  қадамының   жартысына  сәйкес  келетін  деңгей  үстемеленеді. Мұндай  жағдайда  ЭК  шығысында  

DUкв=606-592=14DUo(<32/2DUo)-ке  тең,  яғни белгілі  қате  30  есе емес, 14  есе  кемиді.

Біркелкі  емес   кванттау,  сондай-ақ   цифрлық  компрессиямен  тіркескен  сызықты  кодектің  көмегімен   де  болуы  мүмкін. Осы  қағидамен    құрастырылған  кодектерде  әр түрлі  сигналдардың  жұмысы  үшін  алгоритмі  орнатылған  бірдей  кодектерді  қолдануға  мүмкіндік  беретін   компандрлеудің  сипаттамаларын    жәй  қатысты  өзгертуге  болады, бірақ  бұл  экономикалық  тұрғыдан  тиімсіз.

 

 

16 дәріс

 

Дельта –модуляция

 

Дәрістің  мақсаты: Аналогты   сигналдарды   цифрлық  формаға  түрлендіретін  дельта –модуляцияны (ДМ), ДМ-ның  құрылымдық  сұлбасын, адаптивті дельта-модуляция (АДМ) және  АДМ  жүйесіндегі кодер и декодердің жұмыс  істеу  қағидалары, дифференциалды-импульсті-кодты модуляция (ДИКМ) және  оның  бірінші  және екінші  нұсқадағы  сұлбаларын  қарастыру.

 

Аналогты   сигналдарды   цифрлық  формаға  түрлендіру  үшін  ИКМ-мен  қатар дельта –модуляция (ДМ) пайдаланылуы  мүмкін. Дельта –модуляция (ДМ) кезінде  ИКМ  кезіндегідей  аналогты  сигнал уақыттық  дискреттеуге  тап  болады, кодтық  топпен  берілген  санақ  өсімшесінің  таңбасы  олардың  таңбасын  еске  ала  отырып  кейінгі  өсімше  қосындысымен  қалыптасқан,  алдыңғыға  қатысты  қалыптасады.  Өсімше  шамасы  әрқашан  шартты   түрде  болады.  Таңба  туралы   ақпарат  екі  деңгейлі (+1  немесе -1 )  бір разрядты  код көмегімен  беріледі, ал  өсімше  таңбасы  не  оң  болады, не  теріс  болады. Қабылдағыш  станцияларда   сигналдар  тізбегімен  қалпына  келеді.         

 

 

16.1-сурет. ДМ  құрылымдық  сұлбасы

 

16.2-сурет. Сызықты ДМ-дың  функционалды  сұлбасы

 

Uc(t)  аналогты  кернеуінің  кіріс  сигналы  төменгі  жиілік  сүзгісі  (ТЖС)  спектр  бойынша  шектеледі  және   бірдей  уақыт  аралықтары  арқылы  азайтқыш  құрылғыда  кіріс  сигналдан  қалыптасқан  аппроксимациялайтын  сигнал  Uап(t)-пен  салыстырылады.

Сызықты  ДМ  кезінде  үзіліссіз  сигнал  өсімшесінің   (кванттау)    тұрақты қадамы сатылы  функциямен  аппроксимацияланады. Егер  салыстыру  мезетінде  кіріс  сигнал   аппроксимациялаушыдан  үлкен  болса, яғни  U(t)>Uап(t),  онда  шешуші   құрылғы (ШҚ)  екі  деңгейлі  кірісіне  оң  кернеу  (+U)  берілетін  болады,  ал  U(t)<Uап(t)  кезінде  сәйкес  кері  кернеу. Егер  ШҚ кірісіне  (+)  берілсе,  онда  оның  шығысында  оң  полярлы  кодты  импульс  қалыптасады. Бұл  импульстер  олардың  формаларын  линияға  беруге  ыңғайлы  етіп  түрлендіретін  цифрлы  сигналды  қалыптастырғышқа  (ЦСҚ)  келіп  түседі. ДМ  сигнал  жиілігінен  және  амплитудасынан  тәуелді  болатын  сигналдың  шектелген  өсу  жылдамдығы  болғандықтан,  таратудың  ТЖС-сі  берілген  диапазонда  өткізу  жолағын  шектеу  үшін  қажет. Интегратор (ИНТ) шығысында  сигнал  болмаса да,  азайту  құрылғысында  (АҚ) шешуші  құрылғы (ШҚ) табалдырығындағы  ең  бірінші  тактіде  барлық  сигналдар   Uc  беріледі, шығыста  кіріс  сигналды  сатылы аппроксимациялау  қойылатын  болады. ШҚ  кірісінде  таңбасына  байланысты    ШҚ  оң  немесе  теріс  импульс  деп  бөлетін  сигналдар  айырымын  (Uc-Uст.ап)  ала  аламыз. Сатылы  аппроксимацияны  қалпына  келтіретін  жерде,  яғни  қабылдау  шетінде  бұл  импульстер  ИНТ-ға  келіп  түседі.

ДМ  мен  ИКМ   салыстыру  кезінде   ИКМ  амплитудасының  шектеулі    диапазонында  жұмыс  істейді,  ал ДМ –да  кіріс  сигналдың  өсу  жылдамдығы  шектелген  f - 800Гц –те  және  3.4 спектрінде   жоғарғы  жиілікті  ДМ  мен  ИКМ-ның кванттау  шуынан қорғаныстығын  салыстыру  үшін  асқын  жүктеме  табалдырығында  өсу  жылдамдығымен  келесі тәуелділік  анықталады 

 

Акв=Рс.ср./Рш.кв.=30lglg-17.4, [дБ] .                                          (16.1)

(16.1)  формуладан  кванттау  шуынан қорғаныстықтың  берілген  мәнінен  дискреттеу  жиілігін  анықтауға  болады. ДМ  жүйесінде  дискреттеу  жиілігі  разряды m=8  сигналды  таратудың  тактілі  жиілігіне  тең. ИКМ-да  тактілік  жиілік  былай  анықталады  fT =8кГц*m, яғни,  fT=8*8=64.

Кванттау  шуынан   қажетті  қорғаныстықты  қамтамасыз  ету  үшін  дискреттеу  жиілігі  тактілік  жиілікке  тең  кезінде  разряд 150 кГц ретін  құрайды. Егер  оны  ИКМ-мен  салыстырсақ, кең  жолақты  арналарды  көбірек  қолданады, яғни  ДМ  шығыстары  тарлау  болады. Сондықтан  ДМ  қолданысы  өте  шектеулі (арна  бойынша  қызметтік  байланысты  ұйымдастыру үшін  пайдалануы  мүмкін).

ДМ  кезінде  аналогты  сигнал  бірінші  уақыттық  дискреттеуге  тап  болады, бірақ берілген  санақтың кодтық  топ, алдыңғылармен  салыстырғанда, өсімше  таңбасын  бейнелейді. Санақ (өсімше) шамасы  ДМ  кезінде  тұрақты  болып  қалады, тек бір  разрядты  кодтың  өсімше  таңбасы  өзгереді, яғни  оң, немесе теріс  болуы  мүмкін.  (D) өсімше  белгілі  болса, онда  импульстер  тізбегі  қабылдағышта  сигналды  қалпына  келтіреді. ДМ  кемшіліктері тарату  жылдамдығының аз  болуы (8 импульс орнына  біреуін  ғана  беру  керек); күре  жолдағы  арналар  санының  көптігі; асқын  жүктеме  болуы  мүмкін; күрделі  сигналдардың  тіркесуінің  қиындығы; сигналдың  бастапқы  деңгей  туралы  ақпарат  таратудың  қажеттігі.

Аппроксимациялайтын сигнал  шешуші құрылғы (ШҚ)  шығысынан  келіп  түсетін  кодты  импульстермен   интеграторда  (ИНТ)  қалыптасады. Оң  импульстің   ИНТ  кірісіне  келіп  түскен  әрбіреуден  кейін  сигнал  шығыста  өседі   (аппроксимацияланған  сигнал),  ал  кері  импульстен  кейін  бір  кванттау  қадамына  кемиді. Мұндай  жағдайда  ИНТ  шығысында  сатылы  функция  Uап(t)  қалыптасады. Ал  қабылдағыш  жағында  кері  процесс  орын  алады. Жоғары  гармоникаларды   ТЖС  көмегімен  басқаннан  кейін  таратылған  бастапқы  сигнал  қалпына  келтіріледі. Бұл  сигнал  таратылған  сигналдан  кванттау  шуымен  ерекшеленеді. ДМ  жүйесінде  бұл  шудың  екі   құраушысы  бар:  кванттау  интервалының  соңғы  мәнінен пайда  болатын  шу  және  асқын  жүктеме  шуы. Асқын  жүктеме  шуы  кіріс  сигналдың  өсімшесі  (тіктігі)  кванттау  қадамынан  асып  түскенде  пайда  болады және  аппроксимациялаушы   сигнал   сигнал   өзгерісіне  ілесе  алмай  қалады. Асқын  өткізгіштердің   мүмкіндіктерін  болдырмау  үшін сигнал  өсімшесі  тактілік  интервал  Tд  уақытысында  кванттау  қадамынан  аспауы  керек,  яғни  мына  қатынас  сақталуы  керек

   Tд DUк.

Бұдан  сигнал  бұрмалануы  неғұрлым  дискретизация  жиілігі  fд=1/Tд  жоғары  болған  сайын  соғұрлым  аз болады. Сызықты  ДМ  жүйесінде ИКМ-ға  қарағанда  тактілік  жиілік  мәні біршама  жоғары. Егер  кванттау   қадамы  сигнал  өзгерісінің   тіктігіне  тәуелді  өзгеретін  біркелкі  емес  кванттауды  пайдалансақ, ДМ  кезіндегі  дискреттеу  жиілігін   біршама  төмендетуге  болады. Неғұрлым  сигнал  деңгейі  жоғары  болса, соғұрлым  кванттау  қадамы  да  жоғары  және  керісінше. Бұл  адаптивті  ДМ  жүйелерінде  (АДМ) күшті  әсер  береді. 

 

Адаптивті  дельта-модуляция

 

Дискреттеу  жиілігін  ДМ  кезінде  біршама   төмендетуге  болады, егер   кванттау   қадамы   сигнал  өзгерісінің   тіктігіне  тәуелді  өзгеретін  біркелкі  емес  кванттауды  пайдалансақ. Неғұрлым  сигнал  деңгейі  жоғары  болса, соғұрлым  кванттау  қадамы  да  жоғары, неғұрлым  сигнал  деңгейі  төмен  болса, соғұрлым  кванттау  қадамы  да  төмен болады. Бұл  кодек  сұлбасына   ИНТ  жұмысының  аппроксимациялайтын  сатылы  сигнал  ИНТ-да  қалыптасқан  кванттау  қадамын  өзгертетін  басқарушы   элементтері  енгізілген  адаптивті дельта-модуляция (АДМ)   жүйелерінде  күшті  әсер  береді.

 

 

16.3-сурет. АДМ  жүйесіндегі кодер и декодер

 

Кванттау  қадамының  өзгерісі   кіріс  сигналдың  түзетілген  кернеуімен  басқарылатын  қадам  түрлендіргішімен (ҚТ)  іске  асады. Сондықтан  кіріс  кернеу  түзеткіште (ТҮЗ)  түзетіледі және  қосындылаушы (СУМ)  құрылғыға  беріледі және  кодер  шығысына  барып  түседі, сосын  ТЖС  көмегімен  бөлінеді де,  қадам  түрлендіргішке (ҚТ)  беріледі. Неғұрлым  кіріс  сигнал  кернеуі  көп  болса, соғұрлым  ҚТ-ке  көп  тұрақты  құраушы  келіп  түседі және  кванттау   қадамы  да  көп  болады. Кодер  кірісіндегі  сүзгі  кіріс  сигналдың  тұрақты  құраушысын  өткізбейді. Декодердің  кванттау  қадамымен  сызықты  цифрлы  сигналдың  тұрақты  құраушысы  басқарылады. Бұл ИНТ  алдына  қосылатын  ҚТ  және  ТЖС  көмегімен  іске  асады. АДМ-ны  қолдану  ДМ  кезіндегі  150..200 кГц  орнына  дискреттеу  жиілігін  50 кГц-ке   дейін төмендетуге  мүмкіндік  берді. Бұл  кезде  арна   параметрлерін сегіз  разрядты  кодтаулы  ИКМ  жүйесі  арналарының  параметрлерімен  салыстыруға  болады.  

 

 

Дифференциалды-импульсті-кодты модуляция

 

Дифференциалды-импульсті-кодты модуляция (ДИКМ)  кезінде, ИКМ-дан  ерекшелігі  сигнал  санағының  дәл  мәні  емес,  алдыңғы  және  кезекті  санақ  мәнінің  айырымымен  кодталады.

Өсімше  таңбасы  көрсетілетін  және  бір  разрядты  сандармен  кодтау  жүзеге  асатын  ДМ-дан  ерекшелігі  бұл  жерде  санақ  айырымымен  кодталады. ИКМ-мен  салыстырғанда  ДИКМ  аз  кодтық  рұқсатты  және  сәйкесінше  негізгі  сигналдың  тактілік  жиілігін  қамтамасыз  етеді. ДИКМ-ны  құру  сұлбасының  екі  нұсқасы  бар:

а) аналогты  формада  айырмашылықты  сигналдардың  және  оның  келесі  түрленуінің  қалыптасуы (АЦТ);

б)  АЦТ-ден  кейін  ДИКМ  сигналды  алу. 

 

 

16.4-сурет. ДИКМ-ның  бірінші  нұсқадағы  функционалдық  сұлбасы

 

Кешігу  линиясы  Tд  дискреттеу  периоды  шамасына  сигнал  шамасын  кешіктіреді, яғни  азайту  сұлбасында    Tд шамасына  кешіктірілген  Uc(t) сигналдың  өзі  түседі. Мұндай  жағдайда  азайту  сұлбасы  шығысында   айырмашылықты  сигнал  қалыптасады (кезекті  және  алдыңғы  мәндер), осыдан  кейін  кілттің  көмегімен  АИМ  сигнал  қалыптасады, бірақ  оның  амплитудасы  сосын  сигналға  кодталатын  және  цифрлық  түрде  линияға  таратылатын  сигналдардың  алдыңғы  санақ  мәнімен  кезекті  санақ  мәнінің  айырымына  тең  болады.

Қабылдағыш  соңында  декодер  АИМ  сигналды  қалпына  келтіреді. Аналогты  сигналды  қалпына  келтіру  үшін  айырымды  сигнал U(t)-Uоп(t)  шамасы  ИНТ-ға  берілетін  импульс  амплитудасына  пропорционал  болатын  сатылы  сигнал  шығысынан  алынатын  ИНТ-ға  беріледі, яғни  ИНТ  шығысында  әртүрлі  қадаммен  сатылы  аппроксимациялаушы  сигнал  болады  (сатылар  шамасы  ДМ-дан  айырмашылығы - әртүрлі),  ал  ТЖС  бұл  сигналдар   сатыларын  тегістейді.

                         

16.5-сурет. ДИКМ екінші  нұсқадағы  сұлбасы

Бұл  жағдайда  бастапқы  сигнал,  ИКМ  жүйелеріндегідей,  шығысында  ИКМ  сигналы  бар  АЦТ-ке  беріледі. Кодтың  разряды  төмендейтіндіктен  ДИКМ  цифрлы  ИКМ  күре  жолдарының  өткізгіштік   қабілетін  жоғарылату  үшін  қолданылады, сондай-ақ  бірлік  уақытта  берілген  кодтық  комбинация  санын  жоғарылатуға   болады. ДМ-мен  салыстырғанда  ДИКМ-ның  лездік  мәндері  күрт  секіруі  мүмкін  сигналдарды таратуда  артықшылықтары  бар:  Мысалы, күрт  өзгеру  бейнелердегі  қараңғы  және  жарық  бөлшектер  арасындағы  шекараға  сәйкес  келетін TV сигналдарды  және  видеотелефонды  сигналдарды  тарату  кезінде. ДИКМ  кезінде fд  ИКМ  кезіндегідей  етіп  таңдап  алынады. ДИКМ-ның  келесідей  кемшіліктерін  бөліп  алуға  болады:  цифрлық  ағынды  тарату  жылдамдығының  аздығы,  сигналдың  бастапқы  деңгейін  беру  қажеттігі.

     

 Цифрлы  ИКМ  тарату жүйесіндегі  синхрондау

 

АУБ  ЦТЖ  қабылдағышта  бастапқы  сигналдың  дұрыс  қалпына  келуі  тек  генераторлық  құрылғылардың  (ГҚ)  синхронды  және  синфазалы  жұмысы  кезінде  ғана  мүмкін  болады.  ЦТЖ  бірқалыпты  жұмысы  үшін   цифрлық  топтық  сигналдардың  қалыптасу   қағидаларын  ескере  отырып, синхрондаудың   тактілі,  циклді  және  жоғары  циклдық түрлері  қамтамасыз  етілуі  керек. Синхрондау  түрлерінің  ең  болмағанда  бір  түрі  бұзылатын  болса, бұл  ЦТЖ  барлық  арналарына   байланыстың  жоғалуына  әкеп  соғады. Тактілік синхрондау  таратқыш  және  қабылдағыш  станцияларында  сигналдардың   өңдеу  жылдамдықтарының  теңдігін  қамтамасыз  етеді.  Бұл  теңдікті  сақтау  үшін  ақырғы  қабылдағыш   станцияның  ГҚ-сы  қабылданған  ИКМ  сигналдан  бөлінген fT  жиілігін  басқарады. fT – линиядағы  топтық  цифрлық    сигналдар  импульстерінің  ілесу  жиілігі, яғни   fT =m*N*fд, m=8. Мысалы, ИКМ–30: мұндағы  тактілік  жиілік fT=8*32*8*103=2048кГц, разрядты импульстердің  ілесу  жиілігі fp= fT/m=2048/8=256кГц, арналық  импульстер  жиілігі (дискреттеу  жиілігі) fT=2048/(8*32)=8кГц, циклдық синхрондау  жиілігі  4кГц-ке  тең, жоғары циклдық синхрондау (ЖЦС)  жиілігі fд/16=8*103/16=500Гц. Түзеткіш  (ТҮЗ)  екі  полярлы  сызықты  сигналды  бір  полярлыға  түрлендіреді. Тар  жолақты  сүзгі  (ТжС)  жиілігі fT  гармоникалық  тербелістерді  бөледі.

 

 

16.6-сурет. Тональді  жиілік  түзеткіші  құрылғысының  қысқартылған    құрылымдық  сұлбасы.

 

ТжС  іріктеуіне  күшті  талаптар  қойылуы  керек, басқаша  ИКМ  бір  полярлы   сигналының энергетикалық  спектрінің  үзіліссіз  құраушысының  бөлігі  сүзгі  арқылы  өтіп  кетеді де,  тактілік  жиіліктің, яғни  импульстер 

арасындағы  уақыттық  интервалдардың  діріліне  әкеп  соғады. Мұндай  гармоникалық  тербелістермен  қалыптастырғыш  құрылғыда (ҚҚ)  басқарылады  және   импульс  синусоидалы   тербелістің  «-» тан  «+»-ке  0  арқылы  өту  кезінде  қалыптасады. ҚҚ  шығысынан  тактілік  жиілік  қабылдағыштың  ГҚ-сына  оның  жұмысын  такт  бойынша   басқара  отырып  беріледі. Әрбір  тактілік  импульсте  1-ге немесе 0-ге  тең  бір  екілік  импульс (символ)  берілуі  мүмкін.

 

 17 дәріс

 

Циклдық  синхрондау

 

Дәрістің  мақсаты: арналардың  дұрыс  бөлінуін, яғни  бір  арналардың  декодталған  АИМ  сигналдарының  осы  арналардың   қабылдағыш  құрылғыларына  түсуін  қамтамасыз  ететін  циклдық  синхрондауды, циклдық синхрондауды  қабылдағышын, цифрлық  тарату жүйелеріндегі  жоғары  циклдық синхрондауды, сондай-ақ синхросигналды  адаптивті және  адаптивті  емес  қабылдағыштарының  құрылымдық  сұлбасын  талдау

 

Цикл  бойынша синхрондау  арналардың  дұрыс  бөлінуін, яғни  бір  арналардың  декодталған  АИМ  сигналдарының  осы  арналардың   қабылдағыш  құрылғыларына  түсуін  қамтамасыз  етеді. Аппаратураны  жұмысқа  қосу  кезінде  циклдық  синхрондау – синхрондауға кіру  уақыты  деп  аталатын  белгілі  бір  уақыт  аралығынан  кейін  орнатылады. Синхрондау  бұзылған  кезде  жүйе   синхрондауды  іздеу  уақытымен  сипатталатын  іздеу  режиміне  өтеді. Циклдық  синхрондау болмаған  кезде  ИКМ  жүйесінің  жұмысы  мүмкін  емес,  синхрондауға  кіру  уақыты  және  іздеу  уақыты  мүмкіндігінше аз  болуы  қажет. Қазіргі  кездегі  ИКМ  жүйелерінде  бұл  уақыт  бірнеше  милисекундтан  аспайды,  егер  бұл  уақыт  жоғарыласа,  онда АТС-ның бүкіл құралдары  ажырайды (абоненттер  арасындағы  байланыс  үзіледі). Синхросигнал  ретінде  бір  екілік  символды  немесе  белгілі  бір  құрылымның  символдар  тобын  пайдалануға  болады.

Қазіргі  таңда  синхрондау  жоғалған кезде  оның  тез  табылуын  қамтамасыз  ететін  көп символды  синхротоп  пайдаланылып  жүр. 

 

Циклдық синхрондауды  қабылдағыш  

 

Циклдық синхрондау  қабылдағышы   (ЦСҚ) (17.1-суретті қараңыз)  қабылданған  сигналдан  циклдық  синхрондауды  бөліп  алуға  және  синхрондауға  кіруге  арналған.  Синхрондауға  қосылу параметрі  ЦТЖ  параметрлерінің  негізгілерінің  бірі болып  есептеледі  және  ол  бірнеше  милисекундтан  аспауы  керек,  қарама –қарсы жағдайда  АТС  құрылғылары  істен  шығуы  мүмкін.

Регистр 7 разрядты  ығысқыш  құрал  болып  табылады. Оған  ИКМ  сигнал беріледі, ал  синхрондау  ретінде  fT=2048 кГц  осы  сигналдан  бөлініп  алынған  пайдаланылады,         «ЖӘНЕ» сұлбасы  бойынша жұмыс  істейтін,  кіріс  сигналды  танитын  танығыш  (ОП)  қолданылады.

 

17.1-сурет. Циклдық синхрондауды   қабылдағыш

 

0011011 синхротобымен  сигнал  сәйкес  келген  кезде  құралдар       fоп=4 кГц-ке  тең  импульсті  береді. Синхрондау  режимі  танығыш  шығысындағы  импульстер  бөлгіш  санағыштары  импульстерімен  сәйкес  келген  кезде  қамтамасыз  етіледі. Бұл  сигналдардың  екеуі  де  шығысына  «НЕМЕСЕ» сұлбасы  қосылған  төрт  разрядты ығыстырушы  регистрден  тұратын шығыстық  жинағышқа  түседі.

Егер  резистрлердің  ең  болмағанда  бір шығысында  «1»  бірлік  түсетін  болса, онда  жүйе  декодтаушы  құрылғыға рұқсат  береді («НЕМЕСЕ»  сұлбасы). Ал  егер  барлық  төрт  мәнде  де  «0»  болса,  яғни  төрт  рет  сәйкестік  болмайды, онда  «НЕМЕСЕ»  сұлбасының  шығысында  логикалық  «0» пайда  болады  да  декодтау  тоқтатылады. Синхрондау  шығысындағы   жинақтағыш  төрт  разрядты  етіп, синхрондаудың  аз  уақыттық  істен  шығуының жаңылысуы  кезінде  декодтау  тоқтамауы  үшін  жасалған. Синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш  шығыстағы  екі  разрядты  ығыстырғыш  регистрді  құрайды  және  оның  сұлбасы  «ЖӘНЕ». Бұл  сұлбаның  шығысында  «1» тек  танығыш  импульсі  мен   1:512 екі  рет  бөлгіш  і  санағышы   импульсімен  сәйкес  келгенде  ғана  алынады. Егер  сәйкестік  ең  болмаса  бір  рет  болмаса,  онда  жинақтағыш  шығысында  «0»  сигнал  болады және  осы сигналмен  бөлгіштің  қосымша  санағышы   тоқтайды да, санағыштың  шығысына  бөлінген  тактілік  жиілік   fT    (4кГц орнына)  келіп  түседі.  Сосын  танығыш  шығысындағы  импульстің  басқа  қандай  да  бір  бөлінбеген  тактілік  жиілік  fT   импульсімен  сәйкестігі  ізделінеді, сәйкес  келген  кезде  бөлгіштің  қосымша  есептеуіші  жұмыс  істей   бастайды  және  танығыш  шығысындағы   импульс  бөлгіш  есептеуішінің  күре  жолдағы  256  тактісінен  кейінгі  импульспен  сәйкес келе  ме,  соны  тексереді. Егер  таратқыш  станциясы  синхрондаудың  апаттық  жағдайына  сәйкес  келетін  «1»  болса,  онда  кірістегі  жинақтағыш  нөлденеді  және синхрондаудың  орнау  процесі  қайта  басталады. Егер  512  тактіден  кейін  танығыш  шығысындағы  импульс  тактілік  жиілігі   fT   512-ге  бөлінген  сигналмен  қайта  сәйкес  келсе ,онда  кірістегі  жинақтағыш    регистіне  қатарынан  екі  «1»  жазылады,  бұл  қосымша  бөлгіш  санағышы 1:512   синхрондау  режимінде  жұмыс  істейтінін  білдіреді.  Бұл  жағдайда  сигнал  қалыптастырғышы  орнатылады  және  соңғысы  синхронды  қосымша  бөлгіш  санағышымен  орнатылған   негізгі бөлгіш  санағышымен  басқаруға  сигнал  беріледі. Жоғарғы  циклдық  синхрондауды  орнату  қағидасы осылай  болады,  бірақ  тек синхрондауды  фрейма  бойынша   орнатқаннан  кейін.                 

 

Цифрлық  тарату  жүйелеріндегі  жоғары  циклдық синхрондау

 

Жоғары  циклдық синхрондау  (ЖЦС)    ЦТЖ-нің  таратушы  және  қабылдаушы  бөлімдері  арасындағы  циклдық  синхрондау  жағдайын  ұстап  тұруға  және  қалпына  келтіруге  арналған,  сондай-ақ  ол  басқарушы  және  телефондық  арнаға  сәйкес  қабылдағыштағы  өзара  әсерлесу  сигналдарының  дұрыс  таратылуын    қамтамасыз  етеді.  ЖЦС  синхросигналды  таратқыш  пен  қабылдағыштан  тұрады.

Таратқыш  тарату  циклының  басында  орналасқан  белгілі  бір  құрылымның  кодтық  топтарының   таратқыш  бөлігін  қалыптастырады. Қабылдағышта  синхросигналдың  құрылымымен  құрылымы  сәйкес  келетін  кодтық  топтар  танылады және  синхросигналдарға  берілетін  танылған  кодтық  топтың  керек-жарағы  туралы  шешім   қабылданады.  Циклдық  синхросигнал  танылған  кезде  қабылдағыштың   ГҚ-сын  фазалау  жүргізіледі. Осыған  сәйкес  ЦС  қабылдағышы- танығыштан, синхрондау  шығысындағы  жинақтағыштан және  синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыштан,  сондай-ақ   жинақтағышы  бар  ГҚ  сұлбаларынан  тұрады. Синхрондау  жағдайының  қайта  қалпына  келуі  неғұрлым  тез  болуы  керек. Синхрондау  жүйелерінде  талап  етілген  бөгеуілге  қорғаныстығын  қамтамасыз  ететін   жинақтағыш  құрылғылардың  сыйымдылығының  аздары  таңдалынады.

ЦС  қабылдағышы  әсер  ету  қағидасы  бойынша  адаптивті  емес  және  адаптивті  болып  бөлінуі  мүмкін.  Адаптивті  емес  қабылдағыштарда  жинақтағыш  құрылғылардың  сыйымдылығы  линиялық  күре  жолдардағы  алдын-ала  болжанған  сигналдар  бұрмалануларының  ықтималдығына  сәйкес  келеді және  жұмыс  істеу  процесінде  өзгермейді. Адаптивті  қабылдағыштарда  жинақтағыш  құрылғылардың  сыйымдылығы  осы  ықтималдықтың  реалды   мәнінің  өзгеруіне  сәйкес  өзгереді. Синхросигналдың  адаптивті  емес  қабылдағышының  құрылымдық  сұлбасы 17.2- суретте  көрсетілген. 

 

 

17.2-сурет. Синхросигналдың адаптивті  емес қабылдағышының  құрылымдық  сұлбасы

 

Топтық  цифрлық  ағын  ығыстырғыш  регистр  (ЫР)  мен  дешифратордан   (ДШ) тұратын  синхрондауды  танығыштың  кірісіне  келіп  түседі. Сигналдардың  синхрондаушыға  сәйкес  әрбір  комбинациясы  ДШ  кірісінде  сигналдардың  қалыптасуын  туғызады. Егер  тарату  жүйелері  синхрондау  жағдайында болса,  онда  танығыш   шығысындағы  сигнал   уақыт  бойынша  ГҚ  шығысындағы  сигналмен  сәйкес  келеді. Синхрондау  шығысында жинақтағышпен  қосылған    логикалық  элемент  «ЖОҚ»  шығысында сигнал  болмайды, ал  синхрондау  кірісіндегі   жинақтағышқа  қосылған  логикалық  элемент  «ЖӘНЕ 1» шығысында  синхрокомбинацияны  тану  мезетіне  сәйкес  сигнал  қалыптасады. Нәтижесінде   синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш (2-3 кезекті  импульстерге  есептелген) толық, ал синхрондау  шығысындағы  жинақтағыш  (4-6 импульске  есептелген) 0-дік  жағдайға дейін  разрядталған болады. Топталған  сигналда  қалыптасқан  жалған  синхротоптар  бірліктер  мен  нөлдердің  кездейсоқ  тіркесуі  салдарынан  уақыт  бойынша  ГҚ  шығысындағы сигналмен  сәйкес  келмейді. Неғұрлым  жоғарғы  ретті  жүйелердегі  синхрондаудың  істен  шығуы  кезінде немесе бөгеуіл әсер  етуінен пайда  болатын синхросигналдың  аз  уақытттық  бұрмалануы  кезінде  ГҚ  шығысынан  сигнал  логикалық  элемент  «ЖОҚ» арқылы  синхрондау  шығысындағы  жинақтағыш  кірісіне  өтеді. Егер  жинақтағыш  толып  үлгермесе, онда  ақпараттың  істен  шығуы    болмайды  және  синхрондау  кірісінде  орналасқан   жинақтағыш  шығысындағы  бірінші  сигналмен  синхрондау  шығысындағы   жинақтағышты  нөлдік  жағдайға  түсіруге  болады. Циклдың  келесі  ретіндегі r1 уақыт  аралығында  синхросигнал  болмаған  кезде  логикалық  элемент  «ЖӘНЕ 2» ашылады  және  жалған  синхротоптың  шығысында   қалыптасқан  бірінші  импульс  ГҚ-ға  және  синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш  нөлдік  жағдайға  ауыстырылады, ал  синхрондау  шығысындағы  жинақтағыш  оның  кірісіндегі  тағы да  бір r1-1  импульсіне  сәйкес  жағдайға  ауыстырылады. Ақиқат  синхрондаудың айқындалу  кезінде  синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш толады  және  синхрондау шығысындағы  сигналды  нәтижесінде  циклдық  синхрондау  жүйесінің  жеткілікті  инерциялығы  синхрондауды  ұстап  тұру  режимінде  қамтамасыз  етілетін   нөлдік   жағдайға  түсіріледі.

 

17.3-сурет.  Адаптивті  емес қабылдағышта   синхросигналдың  қалпына  келу  уақыты

17.3-суретте  көрсетілгендей  синхросигналды  адаптивті  емес  қабылдағышта  қайта  қалпына  келу  уақыты   tв синхрондаудың  шығысындағы  жинақтағыш  уақытынан tн.шығ, синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш  tн.вх және  сигнал  синхрондауын  іздеу  уақытымен  tп бірігеді. Адаптивті  емес  қабылдағыштың  келесідей  кемшіліктерін бөліп  көрсетуге  болады: синхрондау  шығысындағы  және  кірісіндегі  жинақтағыш  сыйымдылығының  шамасы тіркелген; синхрондаудың  қайта  қалпына  келу  уақытының  оптимальді  параметрлері  және  бөгеуіл тұрақтылығына  ешқашан  қол  жеткізілуі  мүмкін  емес. Кабелді  линияларда  символдарды  тарату  бұрмаланулары-ықтималдығы  өте  төмен, 10-6 және  төмен, ал радиорелелік  линияларда  (РРЛ)  10-3–не  тең  болады.

Көрсетілген  кемшіліктер  күре  жолдағы  символдар  бұрмаланулары  ықтималдығының  өсуіне  адаптацияланған  синхросигнал  қабылдағыштарынан алынып  тасталынады.

 

 

17.4-сурет. Синхросигналды  адаптивті  қабылдағыштың құрылымдық  сұлбасы

Қабылдағышта (17.4-суретте  көрсетілгендей)  синхрондаудың  шығысындағы  жинақтау  және  синхросигналды  іздеу  процесі  синхрондауды   ұстап  тұру  мақсатына  параллель  жүргізіледі. Бұл  жағдайда  синхрондаудың  шығысындағы  жинақтағыш  шығысынан  ең  бірінші  импульстен  синхросигналды  іздеу  процесі  басталады, ал  ГҚ  синхрондаудың  жаңа  жағдайы  тіркелмейінше  алдыңғы  жағдайды  сақтап тұра  береді. Синхрондау  жағдайында  синхрондау  шығысындағы  жинақтағыш  разрядталған  және  істен  шығу   сигналы  ГҚ  шығысында  болмайды. Танығыш  және  жиілік  бөлгіш  шығысындағы  импульстер  тізбегінің  уақыттық  жағдайлары   сәйкес  келуіне байланысты  синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш  толтырылған  болады, ал  триггер  (Тг)  жабық  күйінде  топтық  сигналдарда  қалыптасқан жалған  синхротоптар жиілік  бөлгіш  (ЖБ)   түсіруін  болдырмайтын логикалық  элемент  «ЖӘНЕ 4 »-ті  ұстап  тұрады. Синхрондаудың істен шығуы  кезінде синхрондау  шығысындағы  жинақтағыш  толады  және  синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш  шығысынан  шешуші  сигнал  кірісіне  берілмейінше,  жабық  күйінде  қала  беретін  логикалық  элемент  «ЖӘНЕ 3»  кірісінде  шешуші  сигналды  өндіреді.  «ЖӘНЕ 4» триггер  шығысындағы  сигналмен  ашылады  және  топтық  ағында  қалыптасқан  бірінші  жалған сихросигнал  ЖБ  және  Тг-ді  нөлдік  жағдайға  келтіреді. Нәтижесінде  «ЖӘНЕ 4» синхрондаушыдан  ерекшеленетін  символдар  комбинациялары    анализдеуші  позицияда  қалыптасқанға  шейін  жабылады. Ақиқат   синхросигнал   болған  кезде  синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш  толады  және  логикалық  элемент  «ЖӘНЕ 3»  кірісінде  шешуші  сигналды  өндіреді, егер  осы  мезетте  ЖБ  шығысындағы  сигнал  ГҚ-ны  нөлдік  жағдайға  келтірсе.

Синхросигналды  адаптивті  қабылдағыш  отандық  бүкіл  ЦТЖ  пайдаланылып  келеді.         

 

18 дәріс

 

Жоғарғы  ретті цифрлық  тарату  жүйелеріндегі   циклдық  синхрондаудың  артықшылықтары

 

Дәрістің  мақсаты: Жоғарғы  ретті цифрлық  тарату  жүйелеріндегі   циклдық  синхрондаудың  артықшылықтарын, цифрлық  тарату жүйелерінің  артықшылықтарын, цифрлық  тарату  жүйесінің  линиялық  күре  жолын, тікелей  ИКМ   көпарналы   аппаратураларын  құру  жолдарын, амплитудалы-импульсті  модуляторлар топтық  күре  жолдағы спектр  шектеуін  және  өтпелі  бөгеуілдерін  қарастыру.

 

Жоғарғы  ретті  ЦТЖ-нің  артықшылығы  болып  осы  жүйедегі  синхрондаудың  істен  шығуының    төменгі  ретті  компонентті  жүйелердің  бәріне  әсер  етуі.

Жоғарғы  ретті  ЦТЖ-індегі  синхрондаудың  істен шығуы     синхросигналдарды   адаптивті  емес  қабылдағыштарды  пайдалану  кезінде    барлық  компонентті  жүйелерде   синхрондауды   болдырмайды. Егер  n  ретті  жүйедегі  синхрондаудың  істен  шығуы   (n-1)  ретті  жүйедегі  синхрондау  шығысындағы  жинақтау   уақытынан   ұзаққа  созылса,  онда  (n-1)   ретті  жүйеде   синхросигналды  іздеу  процесі  басталады,  яғни  циклдық  сигналдардың  істен шығуының   көбеюі    болады. Егер  n  ретті  жүйедегі   синхрондаудың істен шығуы (n-1)  ретті  жүйедегі  синхрондау  шығысындағы  жинақтау  уақытынан  аз  уақытқа  созылса,  онда  синхрондауды  іздеу  процесінде  «көбею»  болмайды. Көбеюден  қорғану  үшін  мына  шарт  орындалуы  керек

 

P(tв(n) > tн.вых(n-1) )=0.

n-ретті  тарату  жүйесіндегі  синхрондаудың  қайта  қалпына  келу  уақыты  tв(n)  ықтималдығы     (n-1)   ретті  ТЖ-інде  синхрондау  шығысындағы  жинақтау  уақытынан   tн.вых(n-1) асып  түседі. Жүйелердің  инерциялығы  жоғарғы  ретті  ЦТЖ-інде синхрондаудың қайта  қалпына  келу  уақытында  төменгі  ретті  жүйеде  синхрондауды  іздеу  процесі  болмайтындай   болуы  керек.

Осылайша,  циклдық  синхрондау  жүйесін  жобалауда  синхросигналдың  минимал  ұзақтығын  және  синхрондаудың  қайта  қалпына  келудің  минимал  коэффициентін,  дәлірек  айтсақ, таратылатын  символдардың синхрондаудың  істен  шығуы әсерінен  болатын  бұрмалануын  анықтау  керек.  Синхросигналды  адаптивті  қабылдағышын  пайдалану  кезінде  мына  шарттардың  біреуі  орындалған  жағдайда 

 

 P(tв(n) > tн.вых(n-1) )=0 или Pл.с.(tв(n) - tн.вых(n-1) )=0

 синхрондаудың  істен шығуының көбеюі болмайды. 

Мұндай  жағдайда, яғни  синхросигналдың  адаптивті  қабылдағышын  пайдалану  уақытында  жоғарғы  ретті  жүйелерде синхрондау  кірісіндегі  жинақтағыш  сыйымдылығының  өсуімен  жалған  синхросигналдардың   қалыптасу  ықтималдығын  минимизациялау  жолымен  синхрондаудың    қайта  қалпына  келуінің  соншалықты  ұзақ  уақытында  синхрондаудың  болмау   уақытының  минималды  мүмкіндігі  қамтамасыз  етілуі  мүмкін.  Жоғарыда  синхросигналдардың  адаптивті  және адаптивті  емес  қабылдағыштарды   пайдалану  кезіндегі  синхронды  режимдер  қарастырылды. Енді  синхросигналдың  адаптивті  қабылдағышын  пайдалану  кезінде  асинхронды  режим  жұмысына  тоқталайық. Мұндай  жағдайда  циклдық  синхрондаудың істен  шығуының     көбеюі  келесі  шарттар  орындалғанда  болмайды

 

          P(tв(n) > tн.вых(n-1) )=0    не    Pл.с.(tв(n) - tн.вых(n-1) )=0 если tв(n) > tн.вых(n-1)

          Pл.с.с.(tв(n) )=0                        Pл.с.с.(tв(n) )= 0                                       (18.1) 

                                       

Pл.с.с.(tв)  1-ге  тең  болатын  бір  жақты  келістірілген  жылдамдықты  жүйелерде  синхрондаудың болмау    уақытында    өсімшенің  максимал  мүмкіндігі  бар. Бұдан синхросигналдың  адаптивті  қабылдағыштары  жүйелерінде  бұл  қабылдағыш  параметрлерінен  тәуелсіз  циклдық   синхрондаудың  істен шығуының көбеюінен  қорғаныстығы  қамтамасыз  етілмейтіндігі  белгілі.  Екі  жақты  келістірілген  жылдамдықты  жүйелерде  Pл.с.с.(tв) мәні  0-ге  жақын  шамаға  дейін  төмендеуі  мүмкін. Бұл  жағдайда  синхросигналдың  адаптивті  қабылдағышы  синхрондаудың  істен  шығуының   көбеюінен  тиімді  қорғаныстықты  қамтамасыз  етеді. Бұл  синхрондаудың  істен шығуы     уақытына   жылдамдықтарды  келістіру  командалары  қабылдағышын  блоктау  арқылы  және  жылдамдықтарды  келістіру   командалары  құрылымдарының  анализдері  арқылы  қол  жеткізіледі.

 

Цифрлық  тарату жүйелерінің  артықшылықтары  

 

ЦТЖ  көмегімен  линияға  сигнал  деңгейдің  аз  сандарымен  беріледі:  екілік; квазиүштік. Үлкен  бөгеуілдер  кезінде  мұндай  сигналдарды   айыру   ақпараттары  амплитудалық  градациялардың  үлкен  санымен  таратылатын   аналогты  сигналдарға  қарағанда  жеңілдеу  және  аналогты  тарату  жүйесімен  (АТЖ)  салыстырғанда  ЦТЖ-нің  үлкен  бөгеуіл  тұрақтылығын  анықтайды. Үлкен  ЦТЖ-нің  бөгеуіл  тұрақтылығы – арзан  төрттен-бірлік кабел  КСПП  пайдаланумен  төрт  өткізгішті  біржолақты  бір  кабелді  жүйеде  екі  жақты  байланыс  шектелетін ауылдық  телефон  станциялары  үшін   цифрлық  ТЖ  құру  кезінде  пайдаланылады. АТЖ  өтпелі  өшуліктің  аз  шамасы  жақындағы  соңында  таратудың  тура  және  кері  бағыттары  арасында  қажетті  қорғанысты  қамтамасыз  етпейтіндіктен  мұндай  режимде    жұмыс  істей  алмайды. ЦТЖ  линиялық   күре  жолында  магистралдағы  бөгеуілдің  жинақталу  әсерін  төмендетуге  мүмкіндік  беретін  регенераторлар  қолданылады.  Регенераторлар   санының  өсуімен  қателер  ықтималдығы  өссе  де,  қателер  өсуі  байқалмайтын  шу  өсуіне  эквивалентті. Линиядағы  қателер  ықтималдығының  абсолюттік  мәні  аз      (10-6 кем)  және  сондықтан  линиялық  күре  жолдағы  шу  арна  шуы  қосындысына  аз  үлес  қосады,  бұдан  ЦТЖ  сипаттамалары  неге  магистрал  ұзындығынан  аз  тәуелді  екені  белгілі  болады.

Жоғары  сенімділік,  технологиялық  жағдай,  аз  масса  және  аз  габаритті  өлшемдер,  сондай-ақ  эксплуатацияның  ыңғайлылығы  цифрлық  элементтердің  кең  қолданысын  анықтайтын  ЦТЖ  негізгі  қасиеті  болып  табылады.  ЦТЖ-інде  ИКМ  сигналының  кеңдігі    Δfикм=8*m*N тең, ал АТЖ үшін – Δfикм=4N. Егер  бір  жолақты  жүйеде  екі  жақты  байланыс  ұйымдастырылса, онда  ИКМ  сигнал  кеңдігі  Δfикм/ Δfчрк≈2m,  мұндағы m=8 ге  тең.  Тональді  жиіліктегі арналар  санының  бірдей  шамасында  ЦТЖ  АЖБ  жүйелерге  қарағанда  үлкен  жиілік  жолағын  иеленеді. Осыған  байланысты  ЦТЖ  регенераторларын  АТЖ күшейткіштеріне  қарағанда  жиірек  орналастыру  керек  және  сондықтан  аналогтыға  қарағанда  ЦТЖ  күре  жолдарының  бағасы  жоғары  болады.

Экономикалық  тұрғыдан  ЦТЖ-інде  негізінен  АУБ  қолданылады,  ал  АЖБ  ТЖ –нің  ақырғы  станциясында  70  пайызға  дейін  арналық  сигнал  спектрлерін  қалыптастыратын  негізгі  арналық  жолақты  сүзгішпен  анықталады.  Арналық  сигналдарды  ЦТЖ-інде  бөлу  күрделі  бөлу  сұлбалары  жоқ  кілттер  көмегімен  жүзеге  асады,  сондықтан  ЦТЖ  ақырғы  станциясы  аналогтыға  қарағанда  арзан  болып  келеді.       

 

Цифрлық  тарату  жүйесінің  линиялық  күре  жолы

 

ЦТЖ-нің  линиялық  күре  жолы  линиялық  күре  жолдардың  ақырғы  құрылғыларынан (ЛКЖАҚ), бағыттаушы  ортадан, регенерациялық  пункттерден, қызмет  көрсетілмейтін  регенерациялық  пункттерден  (НРП), қызмет  көрсетілетін  күшейткіш  пункттерден (ОУП)  тұрады. Регенерациялық  пункттің  ақырғы  және  қызмет  көрсетілетін  регенерациялық  пункттерден  ОРП (ОУП) аралықты  қоректенетін  көп  бөлігі  қызмет  көрсетілмейтін  болып  табылады. ЛКЖАҚ  таратылатын  топтық  сигналдың (цифрлық) сипаттамаларын  бағыттаушы  орта  параметрлерімен  және  сипаттамаларымен  келістіруге  негізделген.        

 

Тікелей  ИКМ   көпарналы   аппаратураларын  құру

 

Ақырғы  станция  (АС)  сұлбасы  жеке  құрылғыдан (ИҚ)  және  топтық  құрылғыдан (ТҚ)  тұрады.  ИҚ  таратылатын  аналогты  сигналды  дискреттеу үшін  және  қабылдау  соңындағы  олардың  санақ  мәндерінің  спектрлерінен  осы  сигналдар  спектрлерін  бөлу  үшін  қызмет  етеді. ТҚ-ның  негізгі  қызметі  цифрлық  түрде  сигналды   тарату  үшін  топтық  АИМ  сигналды  кодтаудан  және  қабылдау  күре  жолындағы   топтық  цифрлық  ағынды  декодтаудан  тұрады. Барлық  арналардың  АИМ-1 сигналдар  импульстері  топтық  АИМ  сигналға  бірігеді  және  АИМ  импульстері  кеңейтілетін  және  олардың  жазық  төбелері  қамтамасыз  етілетін  ТҚ-ның  АИМ-2 импульстерін  қалыптастырғышына  беріледі. Сосын  АИМ-2 топтық  сигналы  квантталады және  кодерде  кодталады. Мұндай  жағдайда  дискреттеу  периодында   бір  реттен  барлық  арнадағы  сөздік  сигналдардың  дискретті  мәндерінің   санағы, квантталуы  және  кодталуы  болады.  Кодер  шығысынан  цифрлық  сигнал  осы  сигналдың   басқару және  өзара  әсерлесу, синхросигнал  қабылдағышының  импульсті  сигналдарымен  бірігуі  жүзеге  асатын  уақыттық  тығыздау  құрылғысына  (УТҚ)  келіп  түседі. Біріккеннен  кейін  топтық  сигнал  қайта  кодтау  нәтижесінде  линиялық  күре  жолға  сызықты  трансформатор Тр арқылы  түсетін  сызықты  цифрлық  сигнал  қалыптасатын  линиялық  күре  жол кодеріне  келіп  түседі.

Қабылдау Тр  арқылы  жүзеге  асады  (18.1- суретті  қараңыз),  сигнал  станциялық  регистрге  (СР), екілік  код  импульсіне  түрленетін  линиялық  күре  жол  декодеріне (ЛКЖД)  келіп  түседі.  Цифрлық  арнадан  ТҚ  жұмысымен  басқарылатын  тактілік  жиілік  fT  тербелісі  бөлініп  алынады. ЛКЖД  шығысынан  цифрлық  сигнал  декодерге  беріледі,  ал  одан  синхросигналды  қабылдағышқа  беріледі  (Қабс/с) . Қабс/с  синхросигналды қабылдағыш  - қабылдау  ГҚ   синхрондауы  үшін  қызмет  ететін   синхро  импульстерді  береді. Бұл  жерде  сигналдар  басқару  және  өзара  әсерлесу  сигналдарының  импульсті  тізбектері  АТС  құрылғылары  жұмысын  басқаратын  тұрақты  ток  импульстеріне  түрленетін  келістіргіш  құрылғы  (КҚ)-ға  берілетін  басқару  және  өзара  әсерлесу  сигналдарына  бөлінеді. Аралықты  қоректену  тогы  жасанды  тізбек, сызықты Тр-дың  орталық  нүктелері  арқылы  таратылады. 

    

18.1-сурет. Тікелей ИКМ   көпарналы  аппаратурасын  құру

Амплитудалы-импульсті  модуляторлар  

 

Амплитудалы-импульсті  модуляторлар  АИМ-1  дискретизация  жиілігіне fд периодты тез  әсерлі  электронды  кілттер  көмегімен  болады. Олар  кіріс  сигналды  жүктемеге  импульс  ұзақтығы  τ уақытына жүктемеге  қосылады.

18.2-сурет. а)  сигнал  тізбегіне тізбектеле  қосылған  кілт  сұлбасы;

 б)  осы  кілттің  электромеханикалық моделі.

Электронды  кілт  сигнал  көзімен  тізбектеле  немесе параллель  қосыла  алады. Бірінші  жағдайда (18.2 а-сурет) басқарушы  импульс  бар кезде  ол  жабылуы  керек, екінші  жағдайда  (18.2 б-сурет )  ашылуы тиіс. Басқару  тізбегінде  импульс болмаған  кезде транзисторлар  отсечка  режимінде болады  және сигналдың  өту  тізбегі  ашық  күйде  қалады. Басқарушы импульстер  әсерінен  транзисторлар ашық  болады  және  қанығу   режиміне өтеді, кілт  кедергісі  күрт  төмендейді  және  мұндайда  кіріс  сигнал  санағы   қалыптасады.

Кілтке  қойылатын  негізгі   талап  кіріс  сигнал  жоқ  кезде  кілт  жұмысын  басқаратын  импульс  тізбектері  модулятор   сұлбасы   шығысына  түсіп   кетпеуінен  тұрады. Кванттау  кірісіне  басқарушы   кернеу  қалдығының  түсуі  арнадағы  шудың  өсуіне  әкеледі. Бұл  қалдықты  беру   мақсатында  R  кедергілі   потенциометр  көмегімен  сұлбаны   баланстау  қарастырылған. Кіріс  сигналды  уақыт  бойынша  дискреттеу,  мұндай   жағдайда  сигнал  энергиясы   тек   санақ  уақыты  аралығында   таратылатындықтан, білінетін  өшулікке  әкеп  соғады. АИМ-1  модуляторы  өшулігін  төмендету   үшін  сигналдың  санақ  мәндерін  АИМ-2  қалыптастырғышына  резонансты   беру   қолданылады.       

   

18.3-сурет. а) ТЖС модулятор  кірісінде;

б)  АИМ-2 қалыптастырғышы.

 18.3-суретте  Т  кейіпті  жалғауы  бар  модулятор  кірісіне  қосылған   ТЖС  көрсетілген  және  АИМ-2  қалыптастырғышы  кірісінде  С2 сыйымдылықты  жинақтағыш конденсатор  қарастырылған. АИМ-1  модуляторына дискреттеу   жиілігі  fд  болатын  импульстер  беріледі, ал  АИМ-2  топтық  құрылғы  импульстерін  қалыптастырғышқа  дискреттеу   жиілігі  N*fд болатын  сигналдар  беріледі, мұндағы N- арналар  саны. C1 және  С2  L   индуктивті  катушкамен  тізбекті  резонансты  контурды  құрайды. Көршілес  импульстер  арасындағы  уақыт  интервалы  аралығында  18.3 б-суреттегі  эквивалентті  сұлбасында    көрсетілгендей, Кл 1 кілті  жабық   болады және  С1 конденсаторында  таратылған  сигнал  энергиясы  жинақталады.

 Бұл  конденсатордағы  кернеу   сигналдың  лездік  кернеуіне  пропорционал  болады. Басқарушы  импульс  түскен  кезде  Кл1  ашылады  және  С конденсаторындағы  жиналған  энергия  С2  конденсаторына  беріледі. Жиналған  энергия  максимал  болуы  үшін  және  қайтадан  С1 конденсаторына  берілмес  үшін  То/2  контурындағы  тербеліс  процесінің  периоды  ұзақтығының  жартысы  басқарушы  арналық  импульс  τ ұзақтығына  тең  Кл1 –дің  жабық  уақытына тең  болуы  тиіс. Берілген  шарт  орындалады, егер

 

τ=То/2=1/2*fo=π*(LC)1/2,                                                   (18.2)

С=С1С2/С1+С2,                                                            (18.3)

мұндағы fo–сыйымдылық  контурындағы тербеліс  процесінің  жиілігі.

Импульс ұзақтығының  және  контурдың резонансты  жиілігінің  тұрақсыздығы  конденсатордағы  кернеу  өзгерісіне  және  арнаның  қалдықты  өшулігінің  тұрақсыздығына  әкеп  соғады. Кл2  жұмысымен  басқаратын  импульстер   Кл1 жұмысымен басқарылатын  импульстерге  қатысты  τк кодтық  топ  уақытына  тең уақытқа  ығысқан. Сондықтан  Кл1  ашылғаннан  кейін, Кл2 ол  кезде  әлі  ашық, С2 жоғарғы  Омды  кірісті  күшейткіштің  ағып  кету  кедергісі  арқылы  разрядталады,  сондықтан   С2  кернеуі  кодтау  уақытында  өзгеріссіз  қалады. Кл2-ге  басқарушы  импульс  түсісімен  кілт  күшейткіш  кірісін  шунттай  отырып,  жабылады  және  С2  конденсаторы  тез  разрядталады.

 

Амплитудалы-импульсті  модуляцияның  топтық  күре  жолдағы спектр  шектеуі  және  өтпелі  бөгеуілдер

 

 

                             18.4-сурет. а) ТЖС;  б) жоғарыдан  спектрді  шектеу.

Бөлгіш  және  паразитті  сыйымдылықтар  АИМ  күре  жолда  жоғарыдан  және  төменнен  топтық  сигнал  спектрлерінің  шектелуіне  әкеледі. Нәтижесінде  арналық  импульстер  фронттары  созылады  және  кері  полярлықтың  тасталуы  пайда  болады. Бұл  кезде  бұрмалану  пайда  бола  бастайды  және  берілген  арна  импульстері  дәл  өтпелі  әсерге  алып  келетін  көршілес  арналар  импульстерінің  уақыттық  интервалын  жабады  және   паразитті  сыйымдылықтармен  сертті  жоғарыдан  спектрді  шектеу  әсерін  бағалай  отырып,  АИМ  топтық  күре  жолды  жоғарғы  жиілік  облысында   жәй  ғана  ТЖС  ретінде  елестетуге  болады  деп  қабылдаймыз. ТЖС  жоғарғы  шектік  жиілігі  өшулік  деңгейінде  3  дБ-ге  тең.

        

     Fв=1/2*π*R1*C1 .                                                            (18.4)

Жоғарыдан  спектрді  шектеу  нәтижесінде  арналық  импульс                                                                     18.4.б-суретте  көрсетілгендей  түрде  болады. Жоғарыдан  спектрді   шектеуден  болған  бұрмаланулар  мен  өтпелі  бөгеуілдер  бірінші  түрдегі  бұрмалану  мен  өтпелі   бөгеуіл  деп  аталады. Егер  көршілес  арна  импульстері  арасындағы  қорғаныстық  интервал   τз=τ, онда  өтпелі  бөгеуіл  кернеуі  көршілес  арна  импульсі  басында Uп=Aexp(-τ/R1*C1), ал  өтпелі  бөгеуілден  қорғаныстық  мынаған  тең

 

ап  ≈ 8,7*ln(A/Uп)=8,7τ/R1*C1=8,7*2π*fвτ ,                         (18.5)

 

ап-ның  талап  етілген  шамасына  байланысты  АИМ  топтық  күре  жолының  жоғарғы  шектік жиілігі  мына  шарттарды  қанағаттандыруы  тиіс

Fв≥ ап/54,7τ. Егер дәл  өту  болмаса  ап≥65дБ, онда  Fв≥1.83*10-2 *ап*2*N*fд.

Сыйымдылықты   ТЖС- бұл  спектрді  төменнен  шектеуді  білдіреді. Көрсетілген  спектрді  шектеу  импульс  төбелерінің  құлауына  және  теріс  полярлықтың  тасталуының  пайда  болуына  әкеп  соғады. Спектрді   төменнен  шектеуден  болған  бұрмаланулар   мен  өтпелі  бөгеуілдер  екінші  түрдегі  бұрмаланулар   мен  өтпелі  бөгеуілдер  деп  аталады,  онда  екінші  түрдегі  сигнал  қорғаныстығы  келесі  түрде  болады 

 

ап2=20lg(Fн/fд*τ*fн)=20lg(2*N*Fн/fн) .                             (18.6)

 

18.5-сурет. Спектрді  төменнен  шектеу

 

Дәл өтуден қорғаныстығы нормасы  болуы  үшін  келесі  шарт  орындалуы  керек fн≤5Гц,  мұндағы fн–төменгі  жиілік.

 

 

 

19 дәріс  

 

Кванттаудың  сызықты  шкаласы  бар  кодер

 

Дәрістің  мақсаты: Кванттаудың  сызықты  шкаласы  бар  кодер және  оның  сұлбасын, кванттаудың  сызықты  шкаласы  бар  декодер және оның  сұлбасын, генераторлық  құрылғыны, топтық цифрлық  күре  жолға  дискретті  сигналдарды  енгізу әдістері, соның  ішінде   дискретті  ақпаратты  енгізудің  асинхронды  әдісін,  асинхронды  түйіндесу блоктарының   негізгі  түйіндерін, уақыттық  дискриминатор, цифрлы уақыттық  дискриминатор  және олардың    құрылымдық  сұлбасын  қарастыру.

 

ИКМ  ЦТЖ  кодері  аналогты  сигналдар  санағын  цифрлық  түрге  түрлендіру  үшін  қызмет  етеді. Кодерлерде  кванттау  және  сигналдың  квантталған  санақ  мәндерін  екілік  кодтың  кодтық  топтарына  аудару  операциялары  орналастырылған. Кодтау  нәтижесінде  m  разрядты  екілік  код  кезінде  деңгейлер  санағының  мүмкін  болатын М=2m  әрбір мәніне    m-разрядты  екілік  символдардың  белгілі  бір  кодтық  комбинациялары  сәйкес  келеді.

ИКМ  ЦТЖ-інде  біркелкі  емес  шкалалы  квантталуы  бар  кодер  қолданылады,  оларды  құру  кезінде   біркелкі  шкалалы  квантталуы  бар  кодер  қолданылады. Кодерлер  үш  түрлі  болады:  санау  кодері, өлшеу  кодері  және  матрицалық  кодерлер  (өрісті  кодерлер).

19.1-сурет. Санау  кодерінің  құрылымдық  сұлбасы

Кодер  кірісіне  АИМ-2  сигналының  импульсі  беріледі, содан  кейін   ол  ұзақтығы  санақ  импульстерінің  биіктігіне  пропорционал  болатын  ендік-импульстік  модуляция ЕИМ  импульсіне түрленеді. Ұзақтығы  бойынша  модуляцияланған  импульстер  логикалық  ұяшық  «ЖӘНЕ» кірістерінің  біріне  беріледі, ал  басқа  кірісіне  қысқа  импульстер  тізбегі  беріледі. Нәтижесінде  «ЖӘНЕ» ұяшығы  шығысында  импульстер  қорабын  аламыз,  әрбір  қораптағы  импульстер  саны  ЕИМ  импульстері  ұзақтығына  пропорционал  болады, демек, АИМ-2 сигналы  санақ  импульсінің  биіктігіне  пропорционал  болады. Одан  кейін  екілік  санақ  ұяшықтары  әрбір  қораптағы  импульстер санағын  жүргізеді  және  санағаннан  кейін  санақ  ұяшығының  жағдайы- кодталатын  санақты  өрнектейтін, екілік m разрядты  кодқа  параллель  екілік  кодтық топты  қалыптастырады. Параллель  кодты  тізбектейге  аудару  үшін  екінші  импульстен  бастап  Тк, 2Тк…..(m-1)Tк- ға  кодтық  импулстерді  ығыстыратын  кідіру  линиялары  пайдаланылады. Санақ  процесінің  бітуімен  санағышқа  келесі  импульстердің  түсуі  алдында  санағыш  ұяшықтарының  түсірілуі  болады да, ол  келесі  санаққа  дайындалынады. Қораптағы  импульстердің  максимал  саны  кодтың  разряд  санымен  анықталады  және ол 2m-ге  тең. Уақыт  бірлігінде  санағышқа  келіп  түскен  импульстер қораптарының  саны   N арналы АУБ  ИКМ  жүйеде    Nfд-ке  тең болады. Мұндағы  N– арналар саны, fд– дискретизация  жиілігі. Сондықтан  сегіз  разрядты  кодтау  кезінде  санағыш  жұмысы  жылдамдығының  Nfд*28=N*8*103*28=2.05*106N –ге  тең  мәні талап етіледі. АУБ  ИКМ-да  санағыш  жұмысының  жылдамдығы  шамамен  60*106 имп/с  болуы  керек.

Мұндай  жағдайда  өзіндік  әсерлесу  қағидасына  қарай  санау  кодері  өздерінің  негізгі  кемшілігі  болып  табылатын  жоғарғы  тез  әсерлесуді  талап  етеді. Ал  артықшылығы  ретінде: сенімділік  пен  жоғарылатылған  жұмыс  дәлдігін   бөліп  көрсетуге  болады. ИКМ  цифрлы  байланыс  жүйелерінде  өлшеу  кодерлері  немесе оны  разрядты  салыстыру  кодері  деп  атайды.  Матрицалық  типтегі  кодерді  құру  берілген  код  разрядындағы  барлық  кодтық  топтар  бейнеленген  кодтық  өрісті  пайдалануға  негізделген. Кодтық  өріс  шешуші  құрылғы  таңдамалары  түрінде  немесе  арнайы  электронды-сәулелі  кодтаушы  түтікшеге  кодтық  бетперде  түрінде  орындалуы мүмкін. Ұқсас  кодер  кірісіне  берілген  амплитудадағы  сигналдың  санақ  импульсі   келіп  түскенде, белгілі  бір  анықталған  кодтық  өріс  (матрица)  элементтері  қозу  жағдайына  әкеледі  және  кодер  шығысында  белгілі  бір  квантталған санақ  мәніне   сәйкес  келетін  кодтық  топ  қалыптасады. Матрицалық  кодерлер  жоғары  тез  әсерлігімен  ерекшеленеді, бірақ  шешуші  құрылғысы  бар  матрицалық  кодердің  кодтау  дәлдігі  төмен  болады, код  разрядтар  сандарымен  бестен  көп  емес  рет  шектелу  жеткілікті. Арнайы  кодтаушы   электронды-сәулелі  түтікшелерді  түрлендіру  дәлдігін  жоғарылату  үшін  пайдалану  мұндай  түтікшелер  жоғары  вольтты  қоректену  көздерін  талап  ететіндіктен, габариттері  салыстырмалы түрде  үлкен  болғандықтан  және  сенімділігі  жеткіліксіз  болғандықтан  матрица  типтегі  кодерді  пайдалануды  шектейді. Мұндай  түтікшелер  телевизиялық  сигналдарды  кодтау  кезінде  қолданылады.

 

Кванттаудың  сызықты  шкаласы  бар  декодер

 

Цифрлық  сигналды  декодтау кодтық  топтарды  аналогты  сигналдардың  квантталған  санақ  мәндеріне  сәйкес  түрлендіруден  тұрады.Бұл  кезде  сигналдың  санақ  мәндері  кодтық  топ  символдарының  салмақ  шамаларын  қосындылау  жолымен  қалыптасады. Декодерлердің  (19.2-суретті  қараңыз) үш  түрі  бар: санау  декодері, өлшеу  декодері және  матрицалық  декодер. Кодерлер  сияқты  өлшеу  типіндегі  декодерлер  санағыш  жұмысының  жоғарғы  жылдамдығын  (N*fд*2m имп/с) талап  етеді және  сондықтан  ИКМ  байланыс  жүйелерінде  кең  қолданыс  таппаған. Бұл  жүйелерде  кең  қолданыс  тапқаны  өлшеу  декодерлері. Алдын-ала  тізбектелген  кодтың  цифрлы  ағындарын  параллель  кодтың  цифрлық  ағындарына түрлендірген  кезде  практикалық  қолданысты  параллель  код  декодері  табады. Өлшеу  декодері  эталонды  кернеу  қалыптастырғышынан  және  қосындылаушысынан  тұрады, олардың  әрқайсысы  берілген  разрядтағы  кодтық  топ  символдарына  сәйкес  келуі  тиіс. Бұл  кезде  табиғи  екілік  код  үшін  санақ  шамасы  мынаған  тең

                               .                                                                                   (19.1)

Барлық  разрядты  эталонды  кернеулер  кернеу  немесе  ток  көздерінен  екі  номинал R және 2R резисторларындағы  кедергілердің  матрицалары  көмегімен  алынуы  мүмкін.

19.2-сурет. Декодердің  құрылымдық  сұлбасы

Тізбекті  код  параллель  кодқа  кодтық  топ  импульстерін  ығыстыру  регистрі (ЫР) көмегімен түрленеді, санау  импульсі  разряд  триггерлеріне  Тг  ұяшықтар  Uk арқылы  импульстердің  өтуін  қамтамасыз  етеді. Нәтижесінде   триггер  шығысында  кодтық  топтардың  барлық  разрядтарының  (0 немесе 1) символдары  параллель   түрде  қалыптасады. Содан  кейін  түсірілу  импульсі  триггерді  кіріс  жағдайға  декодер  шығысындағы  импульс  ұзақтығын  тіркей  отырып  қайта  алып  келеді.

 

 

 

 

Генераторлық  құрылғы

 

Генераторлық  құрылғы (ГҚ)  сигналдар  өңдеуін  туғызатын  аппаратуралардың  функционалды  түйіндері  жұмысын  бақылау,  пайдаланылатын  импульстер  тізбегін  қалыптастыру, сондай-ақ  қабылдағыш  және  таратқыш  станциялардың  ақырғы құрылғыларының  синхронизациясы  үшін  қызмет  етеді. ГҚ  ақырғы станциялардың  қабылдаушы  және  таратушы  бөліктері  үшін  бөлек  орындалады.

Беруші  генератор (ЗГ)  (19.3-суретті  қараңыз) жиіліктің  қатысты  тұрақтылығы  10-5….10-6 кезінде  тактілік  жиіліктегі fT  импульстер  тізбегі  қалыптасады. Разрядтық  бөлгішке  (РБ) кодтық  топтың  разрядты  импульстерін  қалыптастыруға  және  таратуға  арналған. Олардың  бір-біріне  ілесу  жиілігі   fp= fT/m болуы  тиіс. РБ-те  келесідей  жиіліктегі  fд=fT/mN арналық  импульстер  қалыптасады  және  таратылады. Циклдық  бөлгіш  (ЦБ) циклдық  және  жоғары циклдық  синхрондау  сигналдарын  қалыптастыру  үшін  пайдаланылатын  импульсті  тізбектерді  қалыптастыру  үшін  қызмет  етеді. Осы  бөлгіште  басқару  және  өзара  әсерлесу сигналдарының  импульсті  тізбектері  қалыптасады.

 

19.3-сурет. Генераторлық  құрылғы

РБ – разрядтық бөлгіш;

АБ–арналық  бөлгіш;

ЦБ–циклдық  бөлгіш;

БГ–беруші генератор.

 

ИКМ-30 жүйесі үшін тактілік  жиілік fT=2048кГц, егер m=8, fp=2048/8=256кГц, арналық импульстердің  дискреттеу  жиілігі fд=2048/8*32=2048/256=8кГц, ал циклдық синхрондау  сигналының  жиілігі 4кГц  және  ЖЦС  үшін   8*103/16=500Гц.

 

 

19.4-сурет. ЖБ  құрылымдық  сұлбасы

19.5-сурет. Разрядтық  бөлгіш  және ығыстыру  регистрінің  сұлбасы

Уақыт  бойынша  бірдей  жиіліктегі импульстер  тізбегінің  бір  уақытта  таралуын  қамтамасыз  ететін  жиілік  бөлгіштердің  жұмыс  істеуін  (19.4, 19.5-суреттерді  қараңыз) қарастырайық. «ЖӘНЕ» ұяшығына  тактілік  импульс  және  кірісі  «ЖӘНЕ  ұяшығының  шығысымен   және  ығыстырушы  регистрлердің  барлық  ұяшықтарынан  бұрып  жіберумен  жалғанған  инвертор  шығысындағы  сигнал  беріледі. Сондықтан  РБ  кірісіне  тактілік  импульс  келіп  түскен  кезде  ығыстырушы  регистрдің  бірінші  разряды  шығысында  «1» сигналы  пайда  болады,  ал  оның  қалған  шығыстарында  «0»  пайда  болады.  Келесі  тактілік  импульс  түсісімен  ЫР  екінші  разрядында  «1» сигнал  пайда болады, осылайша  процесс  соңғы  m разрядтың  шығысында  «1»  пайда  болғанға  шейін  қайталанады. Бұдан  кейін  РБ  жұмысының  циклі  қайта  қайталанады. Ақырғы  станцияның қабылдау  бөлігінің  ГҚ-сы  осылайша  құрылады. Оның айырмашылығы- автономды  бергіш  генератодан  тұрмайды.  Бұл  жерде  тактілік  жиіліктегі  fT импульстер  тізбегі тактілік  жиіліктерді  бөлгіштің  (ТБЖ)  көмегімен  тактілік  жиілік  тербелісімен  синхрондалатын  генератордан  алынады.      

 

Топтық цифрлық  күре  жолға  дискретті  сигналдарды  енгізу

 

Топтық цифрлық  күре  жолға  дискретті  сигналдарды  енгізу  (19.6-суретті  қараңыз)  синхронды  және  асинхронды  болуы  мүмкін. Ақпарат  көздерінің  синхрондауы ақпарат  көздері  цифрлық  жүйелердің  ақырғы  аппаратураларынан  өшіріліп  қалуы  мүмкін  болғандықтан   цифрлық  жүйе   ГҚ-сына  тәуелді  болады, осы  кезде  пайда  болған  импульс  ағыны  коллекторына  кіргенге  дейінгі  арналық  импульстер  тізбегінің  және  ақпарат  көздері  импульстерінің  уақыттық  жағдайларының  тарауын  алып  тастау  үшін  буферлік  жады  құрылғысы  арқылы  өткізіледі. 

 

19.6-сурет. Топтық цифрлық  күре  жолдағы  дискретті  сигналдардың  сұлбасы

  Дискретті  ақпаратты  енгізудің  асинхронды  әдісі 

Асинхронды  дискретті  ақпарат  енгізудің   мынадай  әдістері  бар:

а) бірігу  әдісі;

б) кодтау  әдісі;

в)  келістіру әдісі.

Біріктіру  әдісі – асинхронды  сигналдарды  негізудің  неғұрлым  қарапайым  әдісі. Кодтық  импульстер  таратудың  цифрлық жүйесі ГҚ-сынан  келіп  түскен  арнаның fT  тактілік  жиіліктегі (19.7 а-сурет) импульстерімен  стробталады, ал  стробтаудан  алынған  импульстер  импульстер  ағынының  коллекторына  енгізіледі  ( 19.7 в-сурет )

 

 

 

 

19.7-сурет. Бірігу  әдісі

Бұл  импульстерді  қабылдау  соңында  бөлгеннен  кейін,  импульс  ағыны  селекторымен   импульстердің  иілетін пакеттері  бөлінеді (19.7- суретті  қараңыз). Осы  мақсатта  импульстер  пакеті  триггердің  бөлек  кірісінің  біріне  беріледі,  ал  басқа  кірісіне  терістелген  импульстер пакеті  беріледі (19.7 г-суретті  қараңыз)  бөлінген  иілетін  импульстер  пакеті  ұзақтығымен  салыстырғанда берілген импульс фронтының  ығысуына  әкелетін  Тк   интервалына кеңейеді. Импульс  фронтының  ығысуының  максимал  мүмкіндігі ΔTmax=Tк  болғандықтан, қарастырып  отырған  дискретті  сигналды  енгізу  әдісінде  шектік  бұрмаланулар  келесі  шамаға  дейін  жетуі  мүмкін  

τ=(Tk/Tu)*100%=(fu/fk)*100% .                                         (19.2)

Дискретті сигналды  енгізудің  қарастырылған  әдісі  телеграфты  сигналдарды (тарату жылдамдығы 50-200 Бод) таратуда  қолданылады, мысалы: басқару  және  өзара  әсерлесу  сигналы.

Кодтау  әдісі  импульсті  арнаға  енгізілген  дискретті  сигналдың  кодтық  импульсі  фронттарының  жағдайы  туралы  ақпараттың   берілуінен  тұрады. Мұндай  ақпаратқа  импульс  фронтының  болуы, оның  қолданылатын  арнаның  көрші  импульстеріне  қатысты   орналасуы  және  оның  сипаттамалары  (0-ден 1-ге  және  кері  өту)  туралы  мәлімет  жатады. Бұл  кезде   импульсті  арнада  енгізілген  дискретті  сигналдың  кодты  импульстарының  фронттарының  0 →1 немесе 1→0  өткендегі  сипаттамасы  туралы  ақпарат  беріледі. «1»  саны  импульстер  арасында  фронттың  бар  екенін  көрсетеді, ал «0» саны  оның  болмауын  көрсетеді. Егер  фронт  Тк-ның  бірінші  жартысында  болса,  «1»  саны  болады,  егер  Тк-ның  екінші  жартысында  болса, «0» саны.   1→0  саны– артқы  фронт «1»,  0 →1 – алдыңғы  фронт «0». Әрбір  фронтта   дискретті  ақпарат  үш  символдан  кем  емес  түрде  келгендіктен,  арналарды  пайдалану  коэффициентінің  максимал  шамасы  0,33-ке  тең,  яғни  K=fДИ/fmax  бірігу  әдісінен  3 есе  үлкен.

Бірігу  әдісінің  кемшілігі  болып  қатарынан  бірнеше  бірдей  элементар  посылкаларды   тарату  кезінде  өтудің  полярлығы  туралы  ақпаратты  таситын  кодтық  топ  символдарының  бұрмаланулары  келесі  өтуге  дейінгі  барлық  посылкалардың  терістелуіне әкеп  соғады. Бұл  кемшілікті  жоюға  болады,  егер  периодты  түрде  элементар  посылка  полярлығы   туралы  ақпаратты  беріп  отырса.

Жылдамдықтарды  келістіру  әдісі  күрделілеу, бірақ  импульсті  арнаны  пайдалану  коэффициентін  жоғарылатуға   қатысты  біраз  жетілген  әдіс. Бұл  әдістің  мәні - ақпараттың  жазушы  құрылғыға (ЖҚ)  жазылуы, сосын  бір-біріне  ілесу  жиілігі   fслед  арна  жиілігіне fк  жақын, бірақ  ақпаратты  импульстерді  тарату  жиілігінен  fи үлкен  импульсті  арна  импульстерінің  тізбегін  санауда жатыр.  fк және fи   жиіліктері  асинхронды болғандықтан,   Тсч/(Тз-Тсч)   қатынасы  тұрақты  емес  болады, онда  таңбасы  өзгеруі  мүмкін  біртексіздік  пайда  болады.

Қабылданған  ақпарат  ЖҚ-ға  барып  түседі  (19.8-суретті  қараңыз)  және бір  уақытта  уақыттық  ығыстыру  айқындалады. Ақпаратты жазу  және  санауды  импульсті  арнаның  импульстер  тізбегі  басқарады.

Берілген  тізбек  өз  кезегінде  ГҚ-дан  уақыттық  ығысу  корректоры  арқылы  келіп  түседі. Уақыттық  ығыстыру  айқындалғаннан  кейін  берілген  сигналды  корректор  бір  тактіге  жазуға  тиым  салады. Егер  уақыттық  ығысу  біртекті  болса, онда  санақтан  кейін  берілген  импульстер  тізбегі  қайта  қалпына  келеді. Біртекті  еместік  пайда  болған  кезде  корректор  цифрлық  сигналдың  таралу  жылдамдығын  теңестіреді.       

19.8-сурет.  Қабылдағыштың  құрылымдық  сұлбасы

Бұл  әдістің  кемшілігі-  код  полярлығы  туралы  ақпаратты  тасушы  кодтық  топ  символдар  бұрмаланған