Транзисторный приемник двоичных сигналов

При передаче импульсных сигналов по каналам связивозникают проблемы борьбы с помехами, налагаемыми на сигнал, и восстановления искаженной длительности элементарных посылок.

Искривление (затягивание) фронта и спада элементарных посылок при прохождении сигнала по каналу связи препятствует использованию для подавления помех одиночных пороговых элементов, так как импульс каждой элементарной посылки, прошедший пороговый элемент,значительно искажается по длительности. Чем выше порог, тем меньше длительность импульса на выходе порогового элемента из-за того, что к вершине импульс сужается.

Если же сигнал непрерывно изменяется по амплитуде (например, из-за федингов при связи на коротких волнах), то применять для эффективного подавления помех устройства с фиксированным порогом вообще нельзя. Использование следящего порога, устанавливаемого пропорционально амплитуде сигнала, приводит к повышению степени подавления помех.

Однако порог, следящий за общей амплитудой сигнала, должен самопроизвольно уменьшаться со временем в промежутке между сигнальными импульсами, причем быстрее уменьшения амплитуды сигнала, иначе последний будет подавлен.

Рис. 2.

Но самопроизвольное уменьшение порога между элементарными посылками приводит к тому, что максимальное значение амплитуды подавляемой помехи зависит от места расположения поного канала импульсы представляют собой элементарные посылки с уровне логической 1, для другого - с уровнем логического 0 (рис. 2,а). Входной сигнал может быть и однополярным.

Чтобы отличить импульсы полезного сигнала от помехи, каналы построены с учетом критерия инерционности (плавности) изменения амплитуды полезного сигнала. Суть этого критерия состоит в том, что каждый последующий импульс считается сигнальным, если он отличается по амплитуде от предыдущего сигнального не более чем на установленный допуск.

Этот допуск определяется значением порога относительно амплитуды последнего прошедшего сигнального импульса (при использовании критерия амплитуды порог устанавливают пропорционально общему уровню амплитуды полезного сигнала).

Применение критерия инерционности по сравнению с критерием амплитуды приводит к более высокой степени подавления помех, так как порог в промежутке между полезными импульсами практически не изменяется и, кроме того, его принудительно корректируют каждым сигнальным импульсом. 8се импульсы, которые по амплитуде (с учетом допуска) меньше сигнального, появившегося до них, считаются помехой и подавляются.

Принципиальная схема

Двоичный сигнал, пришедший из канала связи (с детектора радиоприемника) на Вход приемника, с амплитудой не менее 20 мВ и частотой следования от 20 до 100 000 бод через трансформатор Т1 без инверсии поступает в канал А2, а инвертированный - в канал А1. Для иллюстрации на рис. 2,а показана форма исходного сигнала, на рис. 2,б - пришедшего по линии связи.

Рис. 1. Принципиальная схема приемника двоичных сигналов.

На транзисторах VT1, VT2 в каждом канале собран предварительный усилитель. Резистором R1 предварительно устанавливают рабочую точку транзисторов, причем у VT1 она должна находиться в активной зоне; VT2 должен работать в режиме насыщения, ограничивая поступающий сигнал сверху.

Форма сигнала на коллекторе транзистора VT2 и выходе эмиттерного повторителя на транзисторе VТЗ показана на рис. 2,в. Ограничение сигнала предварительным усилителем повышает соотношение сигнал/помеха на входе подавителя импульсных помех, собранном на транзисторах VТ4-VТ6 и диодах VD1 - VD4.

Степень подавления помех каждым каналом тем выше, чем больше уровень ограничения предварительным усилителем. Однако он должен быть достаточно малым, чтобы полезный сигнал, изменяясь со временем по амплитуде, не смог стать меньше его.

Подавитель импульсных помех работает следующим образом.

Сигнальный импульс с эмиттера транзистора VТЗ через диод VD3 и резистор R14 поступает на транзистор VТ5 и открывает его. При этом конденсатор С8 заряжается до напряжения, близкого к амплитуде импульса, а С9 - до уровня (устанавливают делителем R15R16) не менее 70 % от напряжения на С8.

К точке соединения резисторов делителя через резистор R18 подключен эмиттер фазоинвертирующего транзистора VТ6, который открывается только тогда, когда амплитуда импульса, поступившего на его базу, превысит напряжение (пороговое) на его эмиттере, а это бывает, как правило, только с приходом сигнального импульса.

Последний, ограничившись снизу на уровне порогового напряжения, проходит через диод VD2, дифференцируется конденсатором цепи C7R10R11. Сформированный ею короткий импульс кратковременно открывает транзистор VТ4, через который частично разряжается конденсатор С8.

В промежутке между закрыванием транзистора VТ4 и окончанием сигнального импульса конденсатор С8 подзаряжается до напряжения, приблизительно равного амплитуде импульса. Таким образом, каждый сигнальный импульс корректирует порог пропорционально своей амплитуде. Помехи, амплитуда которых меньше порога, через диод VD2 и транзистор VТ6 не проходят и порог не корректируют.

Следовательно, изменяясь по амплитуде от импульса к импульсу менее чем на 30 %, сигнал через транзисторы VT6, VT7 и элемент DD1.1 поступает на RS-триггер DD1.2, DD1.3 и переключает его.

Амплитуда импульсов полезного сигнала на эмиттере транзистора VТЗ может изменяться в интервале от 1,5 до 9 В. При этом максимальное значение амплитуды подавляемой помехи равно примерно 70 % от амплитуды сигнального импульса, после которого она появилась, независимо от места ее расположения между импульсами полезного сигнала. Иными словами, если амплитуда сигнального импульса 9 В, то будут подавлены помехи с амплитудой менее 6 В, если 1,5В - менее 1 В.

Чтобы сформировать прямоугольные импульсы на выходе каждого канала приемника, использован ограничитель сверху, представляющий собой эмиттерный повторитель на транзисторе VТ7. На его эмиттере импульс может иметь амплитуду не более 5 В, а на резисторе R21 - не более 4 В, что обеспечивает согласование по напряжению выхода каналов приемника с входом элементов микросхемы DD1.

Форма импульсов, прошедших через подавитель импульсных помех, показана на рис. 2, д (на выходе канала А1) и рис. 2, е (на выходе канала А2). На выходе RS-триггера формируется сигнал (рис 2, ж), схожий по форме с исходным.

Так как в промежутке между импульсами пороги остаются неизменными, то каналы А1 и А2 приемника, в отдельности искажающие длительность элементарных посылок, работая совместно, компенсируют взаимные искажения (если один канал уменьшает длительность элементарной посылки из-за искривления ее фронта, то другой на столько же увеличивает длительность этой же элементарной посылки из-за такого же искривления ее спада).

Поэтому передаваемый двоичный сигнал в описываемом приемнике восстанавливается без искажения, только элементарные посылки задерживаются на время, равное времени нарастания фронтов импульсов до достижения порогового уровня.

Таким образом, искажение приемником длительности элементарных посылок двоичного сигнала зависит только от различия по амплитуде и форме фронтов и спадов элементарных посылок. Если в линии связи существует тенденция к изменениям амплитуды и формы фронтов и спадов элементарных посылок, то эти изменения происходят постепенно, от посылки к посылке.

Отличие по этим параметрам последующей элементарной посылки от предыдущей незначительно, поэтому искажение сигнала на выходе приемника относительно переданного в линию невелико и им можно пренебречь.

Налаживание

Налаживание приемника сводится к установке движков подстроечных резисторов R1 двух каналов в положение, обеспечивающее максимальное соотношение амплитуд сигнала и помехи на эмиттерах транзисторов VТЗ. Для проверки работы подавителя импульсных помех можно сымитировать помехи.

Для этого достаточно соединить эмиттеры транзисторов VТЗ двух каналов проводником, а вход приемника подключить к импульсному генератору. При этом в точке соединения поочередно (через один) следуют импульсы из каждого канала Установив переменными резисторами R1 различную амплитуду можно экспериментально определить соотношение амплитуд сигнала и помехи, при котором помехи начинают подавляться, и установить нужное соотношение делителем R15R16.

При соединении эмиттеров транзисторов VТЗ триггер на микросхеме DD1 работает беспорядочно, так как на его входы одновременно поступают импульсы с выходов двух каналов.

Для установки триггера DD1.2, DD1.3 в исходное состояние цепь «начальная установка» кратковременно соединяют (через резистор сопротивлением 1 кОм) с плюсовым выводом источника питания.

Чувствительность приемника подбирают изменением коэффициента трансформации трансформатора Т1.

В. Солонин. (UB5AKX). г. Конотоп Сумской обл. Радио 1989, 11.