книги / Многочастотные системы передачи дискретных сигналов

Упорядоченные пары сведем в таблицу, содержащую л* ^ пар влементов. /1ч гр строк и тч столбцов, и представим ее в виде мат*

рицы

10*	) т о б п ч	гр
Ю*	] т о б пч	гр
		(2.37)
1(л ,. ГР -	О» к . гр — ! )г1 то(1 пч. гр

Для рассматриваемого примера, т. е. для двух групп по четыре час* тоты, матрица (2.37) принимает вид

15	26	37	48
16	27	38	45
17	28	35	46
16	25	36	47

где	1 — 4 — номера частот		первой группы;		Г) — 8 — номера частот
второй		группы.
	Кодовую комбинацию рассматриваемого НС-кода можно записать
		10,021 шо'б п ч гр + (0 ,1 г1 т о б п ч			гр4 ----------К
		- И (лч. г р ~	1Ь(лч. гр-	1Ы тоб«„ гр.
лв =	При числе единичных		элементов в одной кодовой комбинация
	2,	количество кодовых комбинаций согласно выражению (2.27)
		# =»[(«„. гр) Ягр/"и/ ' |,=		[4*/2]* = 64.

а для лв = 4

N = [4я/4]4 = 256.

что достаточно для передачи 256 восьмнбнтовых двоичных кодовых комбинаций кода № 5. Кодовые комбннашш при лв = 4 можно по­

строить как показано в табл. 1, из которой видно, что кодовая ком­ бинация двоичного кода, например. 11001001 передается четырьмя частотными сочетаниями: 15, 45, 28, 36, поступающими в канал связи последовательно во времени.

					Т а б л и ц а 1
Позиции	Частотные сочетания		миогочастотного		.'Л единичного
разрядов		кода
ДВОИЧНОГО					элемента
кода	и	1 10	01	00
1—2	15	26	37	48	1
3—4	16	27	38	45	2
5—6	17	28	ЗБ	46	3
7—8	18	25	36	47	4

Для построения кодовых комбинаций многочастотного

НС-кода можно применять другой метод,	основанный на
делении лч частот на группы (рис. 10) и	использовании
частотных сочетаний, которые образуются	частотами, взя­

тыми только из одной частотной группы для образования

соответствующего

единичного

элемента

кодовой

комбина­

ции, т. е. лв = лгр. Однако такой метод построения

кодо­

I

2

п1Р

вых

комбинаций приводит к оп-

ределенной

избыточности

кода.

Т~1 [

'Г,

|

. ■ .

Количество возможных кодовых

-I Г “ 1

I 1***1 *** I

|“ *|

комбинаций

при этом

I I / $и $г$2

$/г

$п$п 6 /

Д1 = Сп

С, "

с „ \ .

а

ГР,

/

^'•ч.

0 ,,Ч. гр„*

х .

1пг

Рис.

10. Шкала

рабочих

частот с де­

а

лением частот на группы

при

обра­

А -

$1

зовании единичных

элементов

часто­

тами,

взятыми из одной

группы

(я);

б

структура кодовой

комбинации

этой

шкалы (б)

Максимальное

количество

кодовых

комбинаций будет

при соблюдении

равенства

Яч. гр, — Лч. гр, —

— Лч. гря — Яч/Ягр.

Таким образом,

Л\,,«с = (сГ,%гр)"гр.

(2.38)

4.НЕПРИВОДИМЫЙ

см енн о -п о сы ло чны й код

с ЕДИНИЧНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ РАЗНОГО ВЕСА

Многочастотный НС-код с единичными элементами раз­ ного веса имеет преимущества перед описанным ранее: об­ ладает свойством поэлементной самосинхронизации, так как единичные элементы содержат разное число частот; поз­ воляет образовать значительно большее число кодовых ком­ бинаций. В таком коде соседние временные позиции состоят из т Ч1 и т ч2 частот, а кодовая комбинация содержит лщ единичных элементов с т Ч1частотами и я„, единичных эле­ ментов с т ч2 частотами, причем лВ1 + я в2 = лв.

Рассмотрим несколько методов образования частотных сочетаний такого кода. Для кода без разделения шкалы час­ тот на группы число частотных сочетаний для единичных элементов с т ч1 и отч2, соответственно, определится

как С к С 2.

Для образования кодовых комбинаций производят па­ раллельное деление сочетаний на группы отдельно для т н{ и шч2, т. е. при образовании кодовой комбинации встреча­ ются случаи, когда единичный элемент с меньшим числом частот состоит из тех же частот, которые используются в соседнем единичном элементе с большим числом частот. Тогда, аналогично формуле (2.12), запишем

где (2Хи — число частотных сочетаний, оставшихся при их разделении, соответственно, среди лп, и л и2 групп.

Произведем сравнение двух кодов по максимально воз-

.можному количеству кодовых комбинаций: многочастотного НС-кода с единичными элементами разного веса и много­ частотного НС-кода с передачей кодовых комбинаций рав­ новесными единичными элементами, содержащими т ч час­ тот. Для уменьшения объема вычислений сравнение произ­ ведем для случая, когда частотные сочетания распределены поровну между группами. Таким образом, для кода с равно­ весными единичными элементами при распределении по т „ частот в единичном элементе, согласно выражению (2 .6), получим

л г ч с : > . г \

Для кода с единичными элементами разного веса при распределении по тч\ н /лчг частот в единичном элемента

я - - [ О . , Г

Принимая	пв\ = ппо =	я„/2, т. е. при	«„ — четном
	ы ' =	\ С : Х ‘1п,‘-,
	л г'= [сл- г - /2[ с ; л л,/2-		^
		(л,/2) ‘
	[ С С Т ^ " = ( К е е ) " * ?
		пп°	п *
Тогда
			>в/2
ЛГ
Так как		пч1
	С,
		шч1 (пч — /пч)1 ’
	О	тч\ (пч — тч)1
	С	«*ч11 (Лц «1, 1^
И* __	г т,1 (я, — т ч)1 т ч1(пч — т,)1 у У 2
Г '“	[«1, 1! (Яч — ^ч!)1шч2! (пч~
Теперь рассмотрим случай, когда т ч1 =			т , — 1, а т ч2 =
= т , + 1 , т. е. при таком распределении			общее количест­

во частот в кодовой комбинации будет одним и тем						же, как
п р и т ,1 и т ч2, так и п р и т ,. При этом
/Г		1Ч(я, — тч)			у	(2.39)
ЛГ		ю, +	0 (/», +		!)]
или		тч	п, —тч
ЛР	9п. Г				-)ПВ/2
^	[ т , + 1 яч — т , + 1]
	Г4 т ч	пч - т ч		|Пв/2
				у	> 1 .	(2.40)
	" [ ^ч + 1 я , — т ч + Ч

Как следует из выражений (2.39) и (2.40), число кодовых комбинаций кода с единичными элементами разного веса увеличится только за счет различного числа частот в еди­

ничных элементах.		не будет при
Увеличения числа кодовых комбинаций
следующем условии:
01^	Лц	(2.41)
4 /ич +	1 я, —отч + 1

Из этого выражения определим граничное число час­ тот п,о, при котором ие будет увеличения числа кодо­ вых комбинаций:

«,о = (Зш* + 1)/(3/л., — 1).

Для получения большего числа годовых	комбинаций
необходимо брать число частот л, > л ч0 для определенно­
го /л, (усредненного), т. е. общее число частот	л , должно
быть больше, чем число частот в единичном элементе, что

практически всегда выполняется. Таким образом, доказано, что увеличение числа кодовых комбинаций за счет различ­ ного числа частот в единичных элементах будет всегда иметь

место. Например, при лч =			20, /л, =	4 н п, =	4 выигрыш
в	количестве кодовых	комбинаций		составит	N п/N ' =	9;
а	при я , = 8, т ч = 3	и лп	= 4 выигрыш будет N ”/N '			=

=6,28 ит. п.

Для НС-кода, образованного при разделении шкалы

частот на группы, максимальное количество кодовых ком­ бинаций определится с учетом формул (2.12) и (2.32) и со­ ставит

	с У	Г (пч — Зэ\пгр—	(Пч —		)	"гр	л
		К~!уГ)	('	«П,		I
	т ч1Г/» , ~ Ча »гр-ч, / Пц -			ц , ^	пгр^»уУр		в,
	Лгр	Ц "гр ;	I	«гр	)	—
к						I

«в!

где (?, и (?2 — число частотных сочетаний, оставшихся при их разделении, соответственно, среди л „1 и л„2 групп; <?3 н (?*— число частот, оставшихся после их распределения между единичными элементами, соответственно, с т ц\ и т ч2 час­ тотами.

В данном случае также получается значительный выи­ грыш в количестве кодовых комбинаций по сравнению с мно­ гочастотным НС-кодом с единичными элементами одного веса с разделением частот на группы [см. выражение (2.32)1.

5. П РИ Н Ц И П Ы ПО СТРО ЕН И Я

КО Д О П РЕ О БРА ЗО В А Т Е Л Е Й

МНО ГО Ч А СТО ТПЫ Х КОДОВ

Ввод и вывод информации в многочастотных системах передачи, как правило, осуществляют в стандартных между­ народных кодах № 2 и 5. В то же время, для передачи по каналу связи используют многочастотные коды. В связи с этим для преобразования кодов № 2 и 5в коды, применя­ емые в аппаратуре передачи, необходима установка преоб­ разователей кода. Обычно кодообразующая аппаратура вы­ полняет операцию полного декодирования поступающей на вход информации, т. е. приводит ее к единому выходу. Эта операция необходима для многих систем передачи информа­ ции, но применение ее в многочастотных системах лишь не­ оправданно усложняет аппаратуру. Для них целесообраз­ но использовать метод неполного декодирования двоичного кода до необходимого уровня.

Рассмотрим принципы построения преобразователей кода для многочастотных систем с НС-кодом. При выполне­ нии операции кодопреобразования каждой передаваемой комбинации двоичного кода должна соответствовать ком-

бинацня многочастотного НС-кода, при этом общее число используемых комбинаций N будет одинаково:

N = Т = П С ,.

*= 1

где п — число двоичных вводов; * — но1\1ер временной по­ зиции; С, — число используемых частотных сочетаний га данной временной позиции; п„ — число временных позиции.

Разобьем общее число двоичных вводов п на л„ групп, по возможности равных. Затем число вводов в каждой из этих групп дополнительно разобьем па т., подгрупп (/л., — число частот в единичном элементе). При помощи л„/л., декодирующих матриц каждая группа л, ль, входов преоб­ разуется в единичный выход. П олучай ся л,.шч подгрупп единичных выходов Каждому выходу ставится в соот­ ветствие определенная частота. Первой группе единич­ ных выходов будут соответствовать асе частотные сочета­ ния, используемые на первой временной позиции, второй группе — все частотные сочетания, используемые на вто­ рой временной позиции, и. т. д. Единичные выходы всех групп соединяются с определенными частотными генерато­ рами, которые включаются при появлении сигнала на выхо­ де схемы. Сигналы с выходов генераторов суммируются, образуя определенные частотные сочетания. Декодирую­ щие матрицы питаются от распределительного устройства., которое в момент передачи определенного единичного эле­ мента (данной временной позиции) подключает питание к соответствующей матрице, к остальным матрицам при этом питание не подключено. Операцию перекоммутации пи­ тания матриц можно заменить операцией коммутации вы­ ходов матриц. В этом случае распределитель подает сигнал для подключения выходов данной матрицы ко входам ге­ нераторов.

В устройстве декодирования многочастотного НС-кода приемного устройства данный метод позволяет формировать комбинацию двоичного кода по частям, которые представ­ ляют собой группы двоичных выходов, передаваемых одним единичным элементом НС-кода. Схема декодирующего уст­ ройства приемника будет состоять из матрицы декодирова­ ния частотных сочетаний и простых диодных схем форми­ рования по частям комбинаций двоичного кода.

Для распределения всех частотных сочетаний на груп­ пы по числу временных позиций определяем число

единичных выходов в каждой группе С{, которым будут соответствовать определенные частотные сочетания,

2п‘ = С 1%

где п ( — число двоичных входов в данной группе.

Временные позиции

Рис. 11. Схема преобразователя многочастотного НС-кода

Общее число необходимых частотных сочетаний

С - Д С , .

Схема преобразователя многочастотного НС-кода, пост­ роенного по методу неполного декодирования двоичного кода № 2, приведена на рис. 1 1 . Описанным методом можно строить схемы минимизированных кодопреобразователей для других многопозиционных кодов, а также для двоич­ ных кодов большей разрядности, получая при этом значи­ тельную экономию элементов по сравнению с другими ме­ тодами конструирования кодопреобразователей, а также повышение их надежности.

Глава 3

ФОРМИРОВАНИЕ МНОГОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ

1. ПОСТРОЕНИЕ ФОРМИРОВАТЕЛЕЙ МНОГОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ

грехннка формирования многочастотных сигналов находится в стадии своего развития, связанного с разви­

тием теории синтеза частот.

Под методом формирования синусоидальных сигналов будем понимать метод, позволяющий образовать синусои­ дальное выходное колебание с частотой /,-их из входного колебания с частотой /,л, при условии, что относительные нестабильности частот этих колебании одинаковые.

Устройство, реализующее метод формирования сину­ соидальных сигналов, называется формирователем часто­ ты. Схема формирователя частоты должна быть такой, чтобы изменения параметров входящих в него элементов не влия­ ли на стабильность частоты /„ых. Выходные и входные ко­ лебания при этом можно рассматривать как колебания, возникшие в одном источнике. Миогочастотные формирова­ тели синусоидальных сигналов, или, как их еше называют, формирователи многочастотных сигналов, предназначены для создания на выходе множества частот Д.ых,, Дых,, •••,

^/»ыхлДля того чтобы на выходе получить высокостабиль­ ное синусоидальное колебание, входное колебание должно создаваться высокостабилизированным эталонным устрой­ ством, так называемым задающим генератором, например кварцевым автогенератором.

Дискретный формирователь миогочастотных сигналов, выполненный на основе цифровой техники, как правило, состоит из синтезатора частоты, функционального преоб­ разователя (аппроксиматора) и блока управления. Анало­ говый формирователь многочастотных сигналов, выпол­ ненный на основе аналоговой техники, содержит синтеза­ тор частоты и блок управления.

Под синтезатором частоты понимается устройство, реализующее метод синтеза частот, позволяющий образо­ вать гармоническое выходное колебание из гармонического

входного колебания при условии, что относительные стабильности частот у этих колебаний одинаковые.

Различают методы прямого и косвенного синтеза Г131. Синтезаторы частоты считаются выполненными на основе метода прямого синтеза, если они не содержат автогенера­ торов и все преобразования входных колебаний осуществ­ ляются только с помощью сумматоров, умножителей и де­ лителей частоты. В состав синтезаторов, построенных по методу косвенного синтеза, входят также и автогенераторы, которые включаются в схему таким образом, чтобы не нару­ шалась квазнкогерентность входных и выходных колеба­ ний. Метод косвенного синтеза, как правило, используют в аналоговой технике.

Под функциональным преобразователем, или аппрокси- матором, понимается устройство, реализующее метод кусочно-линейной аппроксимации, позволяющий воспроиз­ водить различные функции с высокой точностью. Построе­ ние аппроксимирующей функции сводится к нахождению числа участков разбиения оси аргумента при заданном (выб­ ранном) методе линейной аппроксимации отдельного участ­ ка так, чтобы величина погрешности аппроксимации не пре­ вышала заданной.

Известно, что любую монотонную функцию можно за­ менить приближенным выражением, которое является од-1

ним из основных при построении функциональных			преоб­
разователей:
У = У 1 +	{х — х {)а {,		(3.1>
где а, = (у(+1 — у()1{х1+1—		хш ; у1 =	Е Л&Й
Ду {— приращение функции	на отрезке		1=0
		/, = х 1+1— х(.

Функциональные преобразователи сигнала существенно отличаются по принципу построения, что объясняется нс^ пользованием различных методов образования заданного синусоидального сигнала 16, 81. Однако теория построения1 функциональных преобразователей многочастотных сигпа-1 лов разработана еще недостаточно.

Блок управления предназначен для переключения (нз^ менения) частоты в зависимости от внешних воздействий и обычно состоит из быстродействующих логических элемен-* тов. Это связано с тем, что время перехода одной частоты в другую должно быть минимально, особенно при формиро­ вании многочастотных сигналов.