>
мр)ин
хо О>хи/е 4
|
Ср8
св
Л. Н. Копничев Вы
ринципы
построения
аппаратурь!
аля передачи
диснретной
информации

у
е
з
а
>
.
о
Е
Р
К
С
Е
”
.
`
.
’
з
у
.
.
-
;
.
о
р
=
.
Е
ь
:
.
3
2
2
‚
а
2
-
.
ы
з
е
ч
е
ь
-
>
2
|}
ЕАН
ЧООНИВИИ
``.

Л. Н. КОПНИЧЕВ
РА,
ПРИНЦИПЫ
ПОСТРОЕНИЯ АППАРАТУРЫ |
ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНОЙ _
ИНФОРМАЦИИ
Допущено Министерством связи СССР
в качестве учебного пособия
для электротехнических институтов
|
связи.
052121 30^”
о
о
О
И
-
} Тек
ВИ
скаяк,. с
Я былина ;
р
К иевскиу
оНащнениый завок |
>
—
Е
ЕЙ Ои ДАТЕЛЬСТВО «СВИ" 3
29-02
оч.
`

Рецензенты: Д.т.н. Зелигер Н. Б., к.т.н. Чугреев О. Е.
к.т.н. Лещук И. А., к.т.н. Захарченко Н. В.
3
6Ф1.1
К64
УДК 6721.395.5
Л. Н. Копничев.
К64 Принципы построения аппаратуры для передачи
дискретной информации.
рее
|
тен
М., «Связь», 1972.
156 стр. с илл.
В книге рассматриваются принципы построения и особенности работы
аппаратуры передачи и приема дискретной информации
— телеграфных
сообщений и данных для обработки ЭВМ.
=
Е
Книга может быть использована в качестве учебного пособия при
|
з
изучении курса «Передача дискретной информации и телеграфия» в элек-
тротехнических институтах связи, а также будет полезна инженерно-
техническим работникам, специализирующимся в области телеграфии и
передачи данных.
3—6—2
49—72
|
к
6Ф1.1
Е
<
<>3 \>

{т
Пре
—-[—
[-
[ыыыы
боКо==
юрЫРьСКО—
Со626202осо ©©н>@>>==
0:5:
„ит
ОГЛАВЛЕНИЕ
дисловие
т сана
Основные понятия и определения
‚Виды дискретных сообщений и особенности их передачи . . . .
Основная терминология . . . ..
а:
. Простейшие коды
АЕ
‚ Методы синхронизации и фазирования . ..
Г-леа-в.а:-2
Элементы аппаратуры передачи дискретных сообщений
‚ Определения и классификация элементов аппаратуры
. Триггеры
М
Л.
и
а
‚ Двоичные элементы с прямоугольной петлей гистерезиса . . . .
основные: ‘логические схемы
а
Глава В
Передающие оконечные устройства
. Блок-схема
НАТА
‚ Источники сообщений и вводные устройства.
‚ Шифраторы (кодировщики) и наборные устройства .
. Распределители О
2
Управляющие устройств
. Выходные устройства
Глава 4
Приемные оконечные устройства и надежность
оконечных устройств
. Блок-схема
НИ
иходные. устройства
т
‚ Методы регистрации и наборные устройства.
‚ Дешифраторы (декодировщики)
. Выводные устройства
Надежность оконечных устройств.
Главае5
Аппаратура каналообразования
. Классификация каналов
о
ос
. Виды модуляции и особенности спектров при передаче дискретных
сообщений
Е.
Низкоскоростные каналы | ЕР:
Передача данных по низкоскоростным каналам
‚ Передача данных по телефонным каналам
Глава 6
Искажения и ошибки при передаче двоичных сигналов
Причины возникновения ошибок
Краевые искажения
СЫ
Дробления и кратковременные перерывы
Расчет вероятности ошибки
Математические модели потока ошибок
ература

ПРЕДИСЛОВИЕ |
ь
В книге рассматриваются основные принципы .по-
строения оконечной аппаратуры и устройств каналооб-
разования для телеграфной связи и для систем передачи
данных. Эти два вида электрической связи часто услов-
но объединяют единым понятием
— «передача дискрет-
ных сообщений».
В начальных главах дается пояснение основных тер-
минов и характеристик, используемых в дальнейшем.
Затем рассматриваются двоичные элементы, применяе-
мые в аппаратуре передачи дискретных сообщений.
В следующих главах последовательно описываются прин-
ципы построения оконечных двоичных передатчиков и
приемников, а также каналообразующих устройств. В по-
следней, шестой главе, приведены основные сведения об
искажениях и ошибках, ВОВ в трактах`дискрет-
ных связей.
В книге отсутствуют ее описания конкретной
аппаратуры и систем. Однако все принципиально важ-
ные положения иллюстрируются примерами и возмож-
ными схемными решениями.
В основу книги положены материалы лекционного
курса «Передача дискретной информации и телегра-
фия», читаемого автором в Московском электротехничес-
ком институте связи. |
Книга предназначается для студентов факультетов
автоматической и многоканальной электросвязи электро-
технических институтов связи. Она может быть исполь-
зована и инженерно-техническими работниками, специа-
лизирующимися в области телеграфии и перета дан-
НЫХ.
Замечания, которые следует направлять в издатель-
ство «Связь» (Москва-центр, Чистопрудный бульвар, 2),
будут встречены с благодарностью.
Автор
ре

в.
|
ГЛАВА|
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
1.1. ВИДЫ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ
И ОСОБЕННОСТИ ИХ ПЕРЕДАЧИ
‚ Все сообщения, которые передаются электрическим путем по
каналам связи, можно подразделить на две группы
— непрерыв-
ные (или аналоговые) и дискретные. Непрерывное сообщение ха-
рактеризуется тем, что за конечный отрезок времени оно может
принимать бесконечно большое количество значений. К числу не-
прерывных сообщений можно отнести речь, музыку, подвижное
(в телевидении) или неподвижное (в фототелеграфии) изобра-
жение.
|
Дискретное сообщение за конечный отрезок времени может при-
нимать лишь строго определенное, конечное количество значений,
отличающихся друг от друга. В качестве примера дискретного со-
общения можно привести обычную телеграмму, состоящую из
слов и цифр. Для передачи такой телеграммы необходимо иметь
возможность передавать сравнительно небольшое, строго опреде-
ленное количество символов — букв, цифр, знаков препинания. Для
русского языка, например, это количество символов может быть
найдено как сумма 31 буквы, десяти цифр и одиннадцати знаков
препинания.
Другим примером источников дискретных сообщений могут слу-
жить, например, выходные цепи электронной цифровой вычисли-
тельной машины (ЭЦВМ), обрабатывающей определенную ин-
формацию и представляющей результат вычислений в виде после-
довательности цифр, которые нужно передать потребителю.
Примеры дискретных сообщений можно было бы и продолжить.
Однако уже вышеизложенное свидетельствует о том, что область
использования техники передачи дискретных сообщений весьма об-
ширна.
Передача дискретных сообщений имеет свою ярко выраженную
специфику, позволяющую выделить ее в специальный раздел тех-
ники связи. Эта специфика заключается в том, что в подавляющем
большинстве случаев прием и расшифровка дискретных. сигналов
5

ведутся без ‘участия человека. Исключение составляет, пожалуй,
лишь всем известный случай приема сигналов азбуки Морзе на
слух, когда непосредственно человек принимает сигналы и на осно-
ве знания кода превращает их в символы. Во всех остальных слу-
чаях оператор получает готовую последовательность букв или цифр,
принятую автоматически.
Отметим назначение и основные особенности рассматриваемых
ВИДОВ СВЯЗИ.
|
Телеграфия — это вид электрической связи, позволяющий пере-
давать смысловое, текстовое или цифровое сообщение с обязатель-
ной записью его в пункте приема. Основным преимуществом, обус-
ловившим широкое развитие телеграфной связи; является ее до-
кументальность. Потребителю телеграфной информации вручается
сообщение в виде документа, что имеет большое значение в обла-
сти деловой связи, в сфере управления.
История развития этого старейшего вида электрической связи
насчитывает почти полтора столетия. В настоящее время сеть те-
леграфной связи охватывает большинство населенных пунктов стра-
ны и построена с использованием современной аппаратуры и средств
автоматизации таким образом, чтобы максимально удовлетворить
требования всех потребителей. Ежегодный обмен, обрабатываемый
только на телеграфной сети общего пользования нашей страны,
превышает 300 млн. телеграмм. Большое количество информации
передается также с помощью абонентского телеграфирования и на
ведомственных телеграфных сетях.
Телеграфию можно разделить на классическую телеграфию и
факсимильную телеграфию. В большинстве случаев в телеграфии
имеют дело с дискретными сообщениями. Аналоговые сообщения
передаются при так называемом фототелеграфировании, являю-
щемся частью факсимильной связи.
|
Передача данных — новый вид связи, существующий всего
10—15 лет. Первоначально передача данных осуществлялась на
основе использования существующей телеграфной сети и оконеч-
ных телеграфных аппаратов. В настоящее время она может быть
выделена. как отдельный, специфический вид электросвязи. Не сле-
дует, однако, думать, что для передачи данных телеграфные сети
и аппараты полностью непригодны. В целом ряде случаев и сейчас
использование телеграфных средств для передачи данных оказы-
. вается целесообразным как с технической, так и с экономической
точек зрения.
Международный консультативный комитет по телефонии и теле-
графии (МККТТ) предлагает пользоваться следующим определе-
нием для этого вида связи: «передача данных
— это область элек-
тросвязи, целью которой является передача информации для обра-
ботки ее машиной, или уже обработанной ею». Источником дан-
ных могут являться не только ЭВМ, но и всевозможные датчики.
(в том числе и человек), вырабатывающие информацию, обрабаты-
ваемую в дальнейшем машинами.
6
ооТООЕ
ЗИИ

Учитывая интенсивное развитие электронных вычислительных
машин и их внедрение в народное хозяйство, науку и оборону,
можно представить себе всю важность и актуальность проблем,
стоящих перед этим видом связи.
То, что огромный и непрерывно растущий объем данных нужно
передавать по каналам связи, объясняется следующими причинами.
Во-первых, оказалось экономически выгодным строить и эксплуа-
тировать ЭВМ большой мощности и быстродействия, а не созда-
вать большое количество маломощных машин. При этом предпо-
лагается, что одна ЭВМ будет обслуживать целый ряд потреби-
телей и источников машинной информации, каждый.из которых
должен иметь канал связи к ЭВМ и аппаратуру для передачи дан-
ных. Во-вторых, очень часто источники и потребители информации
принципиально не могут находиться в непосредственной близости
от вычислительного центра и, следовательно, должны быть связаны
с ним каналами для передачи данных.
В настоящее время внедряются отраслевые и территориальные
автоматизированные системы управления (АСУ). Каждая такая
система имеет обычно головную ЭВМ (одну или несколько) и раз-
ветвленную сеть каналов передачи данных, связывающую машину
со всеми предприятиями данной отрасли народного хозяйства. Не
следует, однако, думать, что функции систем передачи данных огра-
ничиваются лишь сбором информации к машине. Примернотак же
велик поток обратной информации— от машины к потребителям
(исполнителям). Таким образом, системы передачи данных сле-
дует считать двусторонними.
Для того чтобы представить себе все разнообразие данных, под-
лежащих передаче по каналам связи, можно привести ряд приме-
ров систем передачи данных, существующих или проектируемых в
настоящее время в нашей стране:
— система учета банковских операций, произведенных за сутки
всеми отделениями Госбанка;
— система контроля почтовых и телеграфных переводов в мас-
штабе Министерства связи СССР;
— система управления формированием и движением поездов
на крупных сортировочных узлах;
— ‘командно-информационный комплекс передачи данных о на-
личии и состоянии пожарной техники во всех подразделениях по-
жарной охраны Москвы.
Перечень примеров можно было бы продолжить для многих
отраслей народного хозяйства.
Передача данных ставит перед специалистами много НОВЫХ,
специфичных проблем, которые ранее никогда не возникали. Основ-
ные особенности этого вида связи, отличающие его, например, от
телеграфии, можно сформулировать следующим образом.
1. Шри передаче данных, как правило, нужно обеспечить весь-
ма высокую верность принятой информации. Если в телеграфии
может быть допущено примерно несколько ошибок на сто тысяч
й

переданных знаков, то в некоторых ответственных‘ системах пере
дачи данных это соотношение должно’ быть в сотни и тысячи раз
меньше. Ошибочно принятые данные могут полностью обесценить
‚ результаты вычислений и даже привести к тяжелым последствиям,
если, например, исказится команда, направляемая от машины к
исполнительному устройству.
2. Информация, обрабатываемая ЭВМ, как правило, не имеет
видимого смысла и не может быть исправлена оператором, как
иногда это делается в телеграфии. Кроме того, в ряде случаев
принятая информация вообще не записывается на бумаге, а на-
правляется в ЭВМ непосредственно в виде электрических сигна-
лов. Поэтому в аппаратуре передачи данных должна существовать
возможность автоматического обнаружения и ис-
правления ошибок, возникших в процессе передачи по ка-
налу.
3. При передаче данных в связи с большими объемами сроч-
ной информации часто необходимо увеличивать скорость передази
в десятки и сотни раз по сравнению со скоростями, применяемы-
ми в телеграфии.
|
4. В системах передачи данных зачастую даются весьма жест-
кие требования к темпу информации, т. е. время, отводимое для
передачи данных от источника до потребителя, строго лимитирует-
ся. Эта особенность характерна для систем передачи быстроста-
реющей информации (например, в системах управления ракета-
ми, при регулировании интенсивных химических реакций и т. п.).
Жесткие темпы передачи обычно требуют увеличения скорости.
5. Надежность работы систем передачи данных в большинстве
случаев должна быть весьма высокой.
|
В конкретных, приспособленных для определенных целей, си-
стемах передачи данных должны учитываться те или иные пере
численные особенности. Но, как правило, технические требования,
предъявляемые к аппаратуре и каналам для передачи данных, зна-
чительно выше, чем в телеграфии.
В большинстве случаев в технике передачи данных имеют дело
с дискретными сообщениями. Но иногда передаются аналоговые со-
общения (например, электрокардиограммы для обработки в диаг-
ностической вычислительной машине).
)
Разделы телеграфии и передачи данных, имеющие дело с Дис-
кретными сообщениями, будем называть в дальнейшем «пере-
дачей дискретных сообщений».
1.2. ОСНОВНАЯ ТЕРМИНОЛОГИЯ
Рассмотрим некоторые основные термины и характеристики,
которыми мы будем пользоваться в дальнейшем.
|
На рис. 1.1 представлена обобщенная блок-схема системы пере-
дачи дискретных сообщений. Источник информации вырабатывает
сообщение, которое должно быть доставлено потребителю. Пере-
8
`.

&
и
датчик преобразует сообщение, подлежащее передаче, в опреде-
ленный электрический сигнал, который и передается по каналу
связи. В приемнике происходит обратное преобразование сигнала
в сообщение, которое затем направляется к потребителю. Приня-
тое сообщение может быть записано на каком-либо носителе (бу-
мажная лента, перфокарта, ферромагнитная пленка и т. п.). В не-
которых случаях принятое сообщение может быть направлено по-
требителю в электрической форме и не зафиксировано на носителе.
————=
—
————
—-—-—
——
——
—
—
Гигнал+.
р
Гигнал
+ помеха _ боббщение
Ламехи
Рис. 1.1. Обобщенная структурная схема дискретной связи
Для правильной передачи необходимо соответствие между со-
общением и сигналом как в передатчике, так и в приемнике. Под
действием помех это соответствие может быть нарушено — инфор-
мация будет принята неправильно. Следует иметь в виду, что по-
мехи могут возникать не только в канале связи, но и в оконечной
аппаратуре — передатчике и приемнике.
Совокупность всех средств, служащих для передачи дискрет-
ных сообщений, будем называть системой передачи дис-
кретных сообщений (СПДО). В нашем случае (рис. 1.1)
СПДС будет состоять из передатчика, канала связи и приемника.
Сформулируем теперь термины, которые уже использовались
нами.
Дискретное сообщение — это информация, представ-
ленная конечным количеством символов (букв, цифр, команд) и
подлежащая передаче по каналу связи. Примеры возможных со-
общений уже рассматривались в $ 1.1.
Сигнал — это определенным образом преобразованное сооб-
щение, имеющее вид электрических импульсов. В большинстве слу-
чаев дискретные сообщения передаются двоичными сигналами,
т. е. сигналами, могущими принимать одно ИЗ двух возможных
значений. Поэтому часто дискретные сообщения называют двоич-
ными сообщениями. Не исключены, однако, случаи, когда для пе-
редачи используют сигналы и с большим количеством состояний.
Некоторые из этих случаев будут рассмотрены в дальнейшем. Дво-
ичные сигналы называют обычно дв.оичными элементами
{или посылками). Основные виды посылок, используемые в *
9

настоящее время в аппаратуре передачи дискретнои информации,
приведены на рис. 1.2. Все эти виды посылок обычно о"
‚на две группы:
а) посылки постоянного тока, которые могут быть однопо-
люсными или двухполюсными;
6) посылки переменного тока, представляющие собой электри-
ческое колебание, модулированное по одному из трех возможных
параметров — амплитуде, частоте или фазе.
Обнополюсные
15,
з
т Г:о ор5©
|
-
|
||
35
Двихполюсные
те
Е ВЕРЫЕ ВЕ
=|—
С
.|
Е
Короткие
|
|.
импульсы
у
у
}
2
Е
Ро|—Ма. =8
Цу
|
| пам
[че
аа
В
—_
м АААА АДАААИДАд„_55
посылки|\ЛОТ] Уи \ No)НЕ
С
||
||||
ЕД ААА ААА ААА Аз
посылки |\]АТ ОА У -
Ву
Рис. 1.2. Виды сигналов, используемых для передачи двоичной ин-
формации
Кроме того, в некоторых системах для передачи информации
применяют одно- или двухполярные короткие. импульсы (см.
ри®. 1.2).
ай
ть
Математически последовательность двоичных сигналов, пред-,
ставленная на рис. 1.2, может быть записана как сочетание симво-
лов «[» и «0»:
:
ооо 0:
Посылку наименьшей длительности называют е ДИНИЧНЪУМ э326=
ментом (или элементарной посылкой) и обозначаюто
ее длительность через 4. В современных системах длительность лю-
бой посылки часто кратна длительности элементарной посылки No.
Характеристические
моменты
модуляции
(ХММ) — это моменты времени, в которые может измениться со-
стояние посылки на передаче (моменты 1—Ы на рис. 1.2). Дей-
ствительныеХММ (ДХММ) — моменты времени, когда происхо-
дит фактическая смена состояния (моменты И, 1, 1, &, No).
10
^^

9.
При передаче по реальным каналам начала и концы посылок
на приеме всегда смещены относительно ДХММ по причине запаз-
дывания, а также под действием помех и различных искажений
сигналов. Поэтому введем термин характеристические мо-
менты восстановления (ХМВ) — моменты, в которые мо-
жет меняться состояние посылки на приеме. Определение ДХМВ
аналогично определению ДХММ, но относится не к переданным,
а к принятым посылкам.
Скорость модуляции, часто называемая также скоростью
телеграфирования, является величиной, обратной длительности эле-
ментарной посылки, и измеряется в бодах:
и, =—,
(ее
где ом — скорость модуляции в бодах.
Используется также понятие скорости передачи, которое
определяется количеством двоичных элементов (бит), передавае-
мых за единицу времени. Скорость передачи обычно выражается
числом бит в секунду. На практике применяется следующая шкала
скоростей передачи:
|
а) низкие скорости — 50, 100, 200 бит/сек. (Иногда использует-
ся также скорость передачи, равная 75 бит/сек);
6) средние скорости
— 600, 1200, 1800, 2400, 3000, 3600, 4800,
9600 бит/сек; |
в) высокие скорости — более 9600 бит/сек.
Искажение краев посылок (краевое искажение) — это
укорочение или удлинение посылок относительно номинальной дли-
тельности 1. Искажения вызываются смещениями ДХМВ на при-
еме. Из сказанного не следует, однако, что искажаться могут толь-
ко принятые посылки; некоторые искажения длительности посы-
0) No!
No2
No3
No24
No25
РО
{
Рис. 1.3. Последовательность элементарных посылок:
а) переданная; б) принятая
лок могут возникать и в передающих устройствах. Однако обна-
руживаются искажения только в приемнике.
Предположим, что переданная последовательность посылок ви-
да 10101 (рис. 1.3, график а) подверглась искажениям и приняла.
вид, показанный на графике 6. Степень несоответствия ДХММ и
1]

ДХМВ численно может быть оценена для каждого фронта посы-.
лок степенью индивидуальных искажений
бд 100%.
|
(1.2}
з
0
Более общей оценкой является степень изохронного иска-
жения, представляющая собой отношение максимальной разно-
сти между действительными и теоретическими интервалами, раз-
деляющими любые два ХМВ, к длительности элементарной по-
сылки И:
|
9 р |макс]Е |мин] 100%я
|
(1.3)
|
И
Для изображенной на рис. 1.3 кодовой последовательности вели-
чина биз будет равна:
|
|
[
а = 100%.
Величина краевых искажений, как это видно из ф-лы (1.3), изме-
ряется в процентах от длительности неискаженной посылки 1.
Дроблением двоичных посылок называют искажение, со-
стоящее в смене полярности сигнала во время передачи посылки.
В отличие от краевых искажений, дробление может поразить лю-
бую часть посылки. На том же рис. 1.3 (график 6) показано дроб-
ление с длительностью Ыр, поразившее среднюю часть посылки No 5.
Краевые искажения и дробления вызывают ошибки. Ошиб-
ка — это неправильное определение состояния посылки в приемни-
ке во время ее регистрации или записи. В системах передачи двоич-
ной информации возможны два вида ошибок: переход «1» в «0»
и переход «0» в «1». В большинстве случаев эти два вида ошибок
появляются примерно с одинаковой вероятностью. Различают:
а) ошибки в приеме отдельных посылок;
6) ошибки в приеме знаков (символов);
в) ошибки в приеме группы знаков (блока информации).
Теперь можно перейти к основному показателю, наиболее полно
характеризующему качество работы (достоверность) системы пе-
редачи дискретной информации. Определяется степень соответ-
ствия принятого сообщения переданному, т. е. степень безошибоч-
ности передачи информации. Численно качество работы выражает-
ся коэффициентом ошибок:
=,
(1.4)
Побщ
|
ГДе Иош — количество знаков, принятых неправильно за опреде-
ленный отрезок времени;
Побщ — общее количество знаков, переданных за тот же отрезок
времени.
В ф-ле (1.4) величины Побщ И Пош могут быть выражены или чис-.
лом двоичных элементов, или числом знаков, или числом блоков
информации. В первом случае получаем коэффициент ошибок по
12

В
|
|
|
элементам. Этой величиной удобнее пользоваться для оценки ка-
чества одного канала без учета ошибок, возникающих в передат-
чике и приемнике. Если же требуется охарактеризовать весь тракт
передачи информации, удобнее определять коэффициент ошибок
по знакам или по блокам.
|
_ Легко убедиться, что коэффициент ошибок при увеличении побщ
стремится к вероятности ошибочного приема или просто к веро-
ятности ошибки Рош. Вероятность ошибки, которая может
быть допущена в различных системах, зависит от вида передавае-
мой информации и может меняться в широких пределах.
|
Так, например, для телеграфных связей общего пользования
МККТТ рекомендует допускать не более трех ошибок на каждые |
100000 переданных знаков — по одной ошибке на передатчик, при- `
емник и канал связи. Практически на отдельных телеграфных свя-
зях вероятность ошибки составляет 10-4 и даже 10-3 (на связях
большой протяженности, с большим количеством переприемных
участков). При передаче данных потребители информации требуют
обеспечить вероятность ошибки не более 10-6-—10-9. Для выполне-
ния таких требований в аппаратуре передачи данных приходится
применять специальные меры по защите информации от ошибок.
Чтобы наглядно представить себе эти цифры, рассчитаем, на-
пример, время, за которое может в среднем произойти одна ошиб-
ка при заданной потере достоверности 10-7 и скорости передачи
50 бод: .
р
|
>
Пош
ии!
Рош="98—10-7 =
Побщ
Побщ
Отсюда Побщ= 107 посылок. Для передачи такого количества инфор-
мации потребуется
Й,
п
= 6, сек или 60 и (о-в бодах)
о.
3600 о
Для нашего примера получаем
У
:
р:
ч, или около 2,5 суток.
3600.50
Следовательно, заданная достоверность будет обеспечена, если за
«_ 2,5 суток в среднем произойдет не более одной ошибки.
|
Пропускная способность дискретной связи характери-
зует скорость передачи полезной информации. Пропускная способ-
ность есть максимальное количество сведений, которое: может быть
Е
передано за | сек с заданной достоверностью. Она измеряется чис-
лом двоичных единиц (бит) или знаков в единицу времени. Не сле-
дует смешивать эту величину со скоростью передачи. Численно ско-
рость передачи и пропускная способность равны только в идеаль-
ных двоичных системах. На практике же наряду с полезной ин-
формацией приходится передавать служебные сигналы, служащие
для целей синхронизации передатчика и приемника, для защиты
13

информации от ошибок и т. п. Поэтому пропускная способность С
`в двоичных системах обычно меньше, чем скорость передачи о:
|
(1.5
сск
сек
В телеграфии пропускная способность связи характеризуется
троизводительностью телеграфных аппаратов. Это количество зна-
ков, передаваемых в час (или В минуту):
__ 90 3600 (знаков в час).
(1.6)
где п — разрядность кода.
Вычисленная по ф-ле (1.6) величина является теоретической произ-
_водительностью. Эксплуатационная производительность меньше
теоретической и зависит от квалификации оператора, степени за-
Е связи и системы эксплуатации.
Качество работы дискретных систем характеризуется еще одним
параметром — надежностью. Надежность есть свойство системы
или элемента бесперебойно выполнять заданные функции при опре-
деленных условиях эксплуатации. В нашем случае такими функ-
циями являются передача и прием двоичных сообщений в задан-
ный отрезок времени и с заданной достоверностью. Отказом
следует считать не только полную неисправность системы или ее
элементов, но также и случаи, когда информация передается с не-
достаточной достоверностью. Такие отказы обычно являются само-
восстанавливающимися, и ‘причиной их является действие различ-
ных помех в канале связи.
Вопросы надежности более подробно рассмотрены. в гл. 4. Здесь
же добавим лишь, что надежность обычно определяется:
а) средним временем исправной работы между смежными от-
‘казами Торе. Этот параметр часто называют также средним вре-
менем наработки на один отказ;
6) коэффициентом исправного действия (КИД), который может
быть найден по формуле
Кый
Т работы
(1 .7)
|
Тработы = Твосст
за определенный отрезок времени (обычно за месяц). Здесь
Гвосст — время, затраченное на восстановление связи после от-
“
казов.
1.3. ПРОСТЕЙШИЕ КОДЫ
Подлежащие передаче по каналу связи знаки (буквы,-цифры,
команды) необходимо превратить предварительно в строго опре-
деленные сочетания электрических посылок с тем, чтобы в пункте
приема можно было получить те же знаки. Процесс превращения
информации в двоичный сигнал называют кодированием.
14

Передачу нужного количества знаков можно заменить переда-
чей того же количества чисел, каждое из которых соответствует
определенному знаку. Поэтому процесс кодирования на передаче
можно представить себе состоящим из следующих этапов:
1) Знак, подлежащий передаче, заменяем определенным числом
в десятичной системе счисления. Обычно это число есть не что
иное, как порядковый номер данного знака в кодовой таблице.
2) Преобразуем полученное десятичное число в соответствую-
щее ему двоичное число. Такое преобразование ведется путем по-
следовательного деления десятичного числа на два, причем для
формирования двоичного числа используем только остатки на каж-
дой ступени ‘деления. Рассмотрим два примера:
ЕР.
о
В
2
от
|
ПР
Ш63|2
Е
И
о 1_2
В
Пе
МЕ
Е>
9
Шо
Остатки от деления на каждой ступени записаны левее частного
в скобках. Для записи двоичного числа нужно выписать все остат-
ки в обратном порядке. Для наших. примеров это будет выглядеть
таким образом:
22—10110; 25411111110.
Обратный переход к десятичной системе счисления в случае
необходимости осуществляется следующим образом:
ы
1
п—2
АМ= а-2 м -..2-20а,,
где Л) — десятичное число; п — количество разрядов двоичного чис-
ла; а: — значения разрядов двоичного числа. Для наших примеров
“=
имеем:
10110—1.2--0.28- 1.22-- 1.21--0.2° =22,
11111119-1.27°-+ 1.28 1.28--1.2%-- 1.28 1.22- 1.2 -
Е
-- 0.20 =254.
|
3) Заменяем полученное двоичное число соответствующей со-
вокупностью электрических посылок, которую и передаем по ка-
налу.
|
Совокупность посылок, необходимая для передачи одного зна-
ка, называется кодовой комбинацией этого знака. Так,
15

например, для передачи буквы Ф нужно передать ее порядковый
номер в кодовой таблице, т. е. число 22 (табл. 1.1). В двоичной
системе счисления число 22, как мы видели, записывается следую-
Таблица 1.1
‘Регистры
Разряды комбинации
No комбинации
-
русский | Латинский цифровой
1|2|3
4|5
]
Де|т
о
0000
1
2
Возврат каретки
0
0
0
10|
3
|
О19
000
11
4
Пробел
00
100
5.
Х
ы
Щ
00
10
1
6
Н
М
00
1
10
7
М
М
0о.те1|
8
Перевод строки
01000
9
Л
Е
)
А
00:
10
р
К
Ч
0
10
10
И
Г
а
Ш
010
|1
12
И
|
8
0Т100
13
П
Р
0
01
10
1
14
Ц
С
0
1110
15
ЖоВ
=
0.|11|
16
Е
Е
3
|0000
17
3
7
о
|0
01
18
Д
|)
кто там 1
0.0Л
0
19
Б
В
?
|00
1
1
20.
(©
$
10
100
21
Ы
у
6
|о
.01
22
Ф
В
2)
10
110
23
Ь
Х
/
|0
11
|
24
А
А
==
|ИО
00
25
В
\
2
1100
1
26
й.3
Ю
1О
10
27
Цифровой регистр
||0|1
28
У
[6 Вт
11
100
29
Я
О
|
11
|0
1
‚30
К
И.
(
11
110
31
| Латинский регистр
11
1
|Е
00
0_00
32
Русский регистр

щим образом: 22—>1 0 1 10. Полученная пятиэлементная ком-
бинация может быть передана в виде СоВокунноСти однополюсных
пссылок, показанных на рис. 1.4.
ТКомБ
Кобовая комбинация
Рис. 1.4. Пятиэлементная кодовая комбинация вида 10110
В пункте приема преобразования производятся в обратном по-
рядке: принятые посылки, зафиксированные как двоичная кодовая
комбинация, дешифрируются, т. е. превращаются в команду «от-
печатать знак No 22» — букву Ф.
Теперь можно сформулировать определение: код — это си-
стема соответствия между элементами сообще-
ния и сочетаниями сигналов, служащих дих
передачи. Совокупность всех кодовых комбинаций называется
кодовой таблицей, или алфавитом.
Наибольшее распространение в настоящее время получили так
называемые равномерные коды, т. е. коды, у которых длина
всех кодовых комбинаций одинакова:
ВоМо—СОЗ
где и — количество разрядов кода.
Кроме равномерных кодов, известны также коды неравномерные,
у которых различные знаки передаются комбинациями разной дли-
тельности. Гипичным примером неравномерных кодов является
широкоизвестный код Морзе. У этого кода длина комбинации мо-
жет меняться от одной «точки» (передача буквы Е) до пяти «тире»
(передача цифры 0). |
Любой равномерный код содержит определенное количество ко-
довых комбинаций, каждая из которых отличается от любой дру-
гой хотя бы одним разрядом:
фи
(1.8)
где С — количество возможных комбинаций;
А — количество значений, которые может принимать каждый
разряд кодовой комбинации (основание кода);
п — число разрядов в кодовой комбинации.
Рассмотрим международный телеграфный код No 2 (МТК-2),
который рекомендован МККТТ для использования в буквопечатаю-
щих телеграфных аппаратах и повсеместно распространен. Кодо-
вая таблица кода МТК-2 приведена в табл. 1.1. Нетрудно видеть,
что код является пятиразрядным, отсюда возможное количество
кодовых комбинаций определяется как С=2=32 комбинациям.
В
и
|< $)
Г
РУЗ позе орви ——
Я
|
|
Я
2ло
*сх 383$<кая булясзе;
4
`.,
я
5$ +2
ео
}«)
:
:
\ пря
|
#
я9 48
-
й
‚
Каевскив
И
}
:||
\ сооавиениыв 3ав9й
{

Для передачи телеграфных сообщений необходимо кодировать
буквы русского и латинского алфавитов, цифры и некоторые знаки
препинания — всего 78 символов. Можно было бы использовать, на-
пример, семиэлементный код, у которого Сманс= 128 комбинациям,
и присвоить каждому символу собственную комбинацию. Однако
это значительно снизило бы пропускную способность и ‘усложнило
устройства кодирования и дешифрации в оконечной аппаратуре. ‚ _
Поэтому в коде МТК-2 используется другой принцип— 29 из
32 комбинаций используются каждая для передачи либо русской
буквы, либо цифры (знака препинания), либо латинской буквы.
Остальные три комбинации — 27, З1и 32-я — являются служебными
и предназначены для перевода регистров, т. е. переключения при-
емника в режим печати нужной группы знаков. Таким образом,
используются три регистра.
Из табл. 1.1 нетрудно видеть, что кодовые комбинации есть
двоичная запись соответствующих номеров строк, в которых рас-
полагаются знаки (кроме 32-й строки).
В описанном коде МТК-2 используются все 32 возможные ко-
довые комбинации, поэтому количество разрядов кода (п=5) яв-
ляется минимальным для заданных требований передачи 78 сим-.
волов. С экономической точки зрения этот код наиболее выгоден,
поскольку при минимальном количестве разрядов можно получить
наивысшую пропускную способность, выраженную, например, ко-
личеством переданных знаков в минуту. Такие коды называются
достаточными (безызбыточными). Достаточные
коды харак-
теризуются тем, что у них используются все кодовые комбинации.
Можно получить высокую пропускную способность, если исполь-
зовать оптимальные коды. В оптимальном коде кодовая таб-
лица строится с учетом того, как часто каждый символ может.
встречаться в сообщении, т. е. учитывается статистическая струк-
тура источника информации. В приведенном выше примере— коде
Морзе
— самая короткая комбинация присвоена букве Е, так как
эта буква встречаетсяв английском языке чаще всех остальных').
Очевидно, что оптимальные коды неравномерны.
|
При построении равномерных кодов оптимизация ведется с не-
сколько иных позиций. Кодовые комбинации выбираются с учетом
степени важности знаков в сообщении. Так, в коде No 2 при иска-
жении комбинации «русский регистр» вся следующая за ней по-
следовательность русских букв будет отпечатана на цифровом или
латинском регистре, т. е. неправильно. Поэтому для переключения
регистров выбраны те кодовые комбинации, которые меньше дру-
гих подвержены действию помех.
Наряду с достаточными кодами широкое распространение по-
лучили коды избыточные. В любом избыточном коде для пере-
дачи информации ‘используются не все возможные комбинации, а
только часть их, обладающая каким-либо признаком. Следова-
5}
1) Следует иметь в виду, что код Морзе не является полностью оптимальным.
|
48

:
`
›
‘тельно, для передачи того же количества символов приходится уве-
личивать количество разрядов, т. е. передавать избыточную ин-
формацию. Избыточные коды используются для защиты переда-
`‹ ваемой информации от ошибок, т. е. для повышения достовер-
ности [ЛЗ].
Все вышеизложенное в основном относилось к кодам, которые
применяются в телеграфии. Рассмотрим теперь, как формируется
информация, передаваемая к цифровым вычислительным машинам.
2 В системах передачи данных сообщения передаются в виде стан-
дартных по‘`длине и структуре кодовых последовательностей, ко-
торые называют блоками, кодограммами, а иногда
— машинными
словами. Передача сообщений, которые по длине превосходят стан-
дартные блоки, производится частями; каждая из этих частей ``
представляет собой один законченный блок.
|
Кодограмма, или блок информации, начинается со специальной
фазирующей комбинации— маркера. Маркерная комбинация слу-
жит для обозначения начала кодограммы и управляет запуском
приемного устройства ЭВМ. Она должна быть такой, которая не
может встретиться в остальной информации. Это исключает воз-
можность ложного фазирования.
Затем передаются информационные комбинации, которые несут
информацию, подлежащую обработке в машине. Часть из них мо-
жет являться адресом, т. е. содержать сведения об источнике и по-
лучателе информации.
В зависимости от типа ЭВМ структура и длина блоков могут
меняться. Для примера в табл. 1.2 показаны структура и объем.
кодограмм, рассчитанных на прием с помощью аппаратуры ПУВД
(полуавтоматические устройства ввода данных). Аппаратура ПУВД
может работать в одном из трех режимов.
Таблица No2
Номер ре-| Скорость Кол-во
Вид маркер- |Кол-во инфор-.|Кол-во разря- | Общее кол-во
жима пе- | передачи |комбинаций| ной комбина- | мационных |дов в комбина-| информацион-
редачи (бит/сек) | в маркере
ЦИИ
комбинаций
ии
ных разрядов
|
50.
|
11011
15
4
60
я
45
1
00100
24
5|
120
ы
3
50
1
11011
24
4
96
На рис. 1.5 показаны электрические посылки одного блока ин-
формации в режиме No 3. Как видноиз рисунка, каждой кодовой
комбинации предшествует служебная бестоковая посылка. Завер-
шает каждую комбинацию также служебная токовая посылка дли-
тельностью 1,50. Эти посылки, подобно маркерной комбинации,
служат для фазирования приемного устройства. Общая длитель-
ность передачи блока составляет 3,75 сек при скорости передачи
19
(>

-
т
Ве 1Индорм! 0 Е Информ. 10 ыыИнформ0!
|
24 х150 =9600 мсек
|
[Маркер
Информация
Рис. 1.5. Электрические посылки одного блока информации в аппа-
ратуре ПУВД ((полуавтоматическое устройство ввода данных)
ее
50 609. Зная объем полезной информации в блоке, нетрудно опре-
делить пропускную способность:.
ат
ий
сек
Принятые аппаратурой ПУВД информационные блоки фиксируются
на стандартных 80-колонных перфокартах, с которых в дальней-
шем информация считывается в ЭВМ типа М-20, М-220, БЭСМ-4
или БЭСМ-6.
т МЕТОДЫ СИНХРОНИЗАЦИИ И ФАЗИРОВАНИЯ
В любом дискретном приемнике принятая по каналу кодовая
комбинация расшифровывается — ‘определяется знак, которому она
соответствует. Правильная дешифрация возможна лишь при соб-
людении двух условий:
1) в приемнике безошибочно определено состояние каждой по-
сылки кодовой комбинации;
2) в приемнике определен номер каждой посылки в кодовой
комбинации.
Второе требование можно пояснить таким примером. Предста-
вим себе, что была передана комбинация вида 10110 пятиэлемент-
ного кода. Приемник же начал регистрацию не с первой, а со вто-
рой посылки. Очевидно, что зарегистрированная таким образом
комбинация будет иметь вид 0110 (на пятом месте будет посылка
следующей комбинации), поэтому правильная дешифрация не-
возможна.
ка
а
й
Определение границ каждой принятой посылки, а следователь-
но, и ее номера в комбинации можно осуществить отсчетом вре-
мени от некоторого исходного момента
— начала кодовой ком-
бинации.
Если начало комбинации совпадает с началом работы регистри-
рующего устройства приемника, то кодовая комбинация будет за-
писана и расшифрована правильно. Начало же комбинации, в свою
очередь, полностью определяется циклом работы передатчика. Сле-
довательно, наше второе условие правильного приема можно сфор-
мулировать следующим образом: передатчик и приемник постоян-
но должны быть связаны между собой определенными временными
соотношениями, т. е. работать синхронно и синфазно по отношению.
к кодовым комбинациям.
20

Синхронность работы передатчика и приемника поддерживает-
ся постоянной благодаря высокой стабильности двух одинаковых
генераторов, управляющих циклами передачи и приема. Для
обеспечения же правильных фазовых соотношений служат спе-
циальные устройства фазирования.
Передача сигналов и фазирование могут осуществляться одним
из трех возможных методов. Рассмотрим подробно суть этих ме-
тодов, их достоинства и недостатки.
Стартстопный метод передачи широко применяется
в буквопечатающих телеграфных аппаратах и низкоскоростных.
системах передачи данных. При стартстопной передаче момент на-
чала передачи комбинации произволен и определяется лишь момен-
том нажатия оператором нужной клавиши передатчика. Однако:
все посылки этой комбинации начинаются и заканчиваются в стро-
го определенные моменты относительно произвольного начала.
Разумеется, что соседние ХММ следуют через интервалы ВРЕМЕНИ:
_— длительности Е
посылки Ц.
д
1
Ё)
.
;
/
7
И ПИАИК 2
ййр,ид[ий
6
|
КЕ РЕ
;
комб
Рис. 1.6. Стартстопная кодовая комбинация с произвольным моментом на-
‘
и
На рис. 1.6 изображена электрическая комбинация вида 10110,
переданная стартстопным методом. Комбинация может начинаться.
в любой момент— &, или #,. Информационным посылкам предше-
ствует служебная посылка, называемая стартовой. Ее длительность
также равна 1. После передачи информационных ‘посылок пере-
дается другая служебная, стоповая посылка с минимальной дли-
тельностью 1,5 ®. К моменту начала передачи передатчик и прием-
ник остановлены и находятся в исходном положении. Передатчик
запускается нажатием одной из клавиш. Приемник же запускается
началом стартовой посылки, имеющей всегда одно состояние—
бестоковое. Таким образом, и передатчик, и приемник начинают
цикл работы синфазно. По окончании кодовой комбинации они
останавливаются, причем приемник, как правило,
— под действием
стоповой посылки, являющейся всегда токовой. Этим за каждый
цикл Гкомб работы уничтожается расхождение фаз, вызванное не-
равенством скоростей передачи и приема.
21

ООо
Е
Общая длительность стартстопной комбинации составляет ми-
нимально
Гкомв =тт ен5%Е2стоп
|
(1 9)
Если следующий знак не передается, то стоповая посылка продол-
жается сколь угодно долго, удерживая приемник в исходном по-
ложении.
Вторым методом передачи является синхронный. Основным
признаком синхронных оконечных приемопередатчиков является то,
что они работают постоянно и непрерывно, независимо от того,
имеется ли информация, подлежащая передаче. Если информация
отсутствует, то по каналу передается, например, комбинация вида
ПИТ или 00000, ‘не несущая никаких сведений. Следовательно, в
отличие от стартстопного, при синхронном методе фиксированными
являются как характеристические моменты модуляции, так и мо-
мент начала всей кодовой комбинации.
В синхронных системах необходимо осуществлять на приеме
фазирование по посылкам (по ХММ) и фазирование по циклам.
Цикловое фазирование выполняет задачу поддержания синфаз-
ности начал комбинаций на передаче и приеме. Заметим, что в
стартстопных системах сам стартстопный принцип передачи ‘обес-
печивает одновременность начал циклов передатчика и приемника.
Признаком начала кодовой комбинации при синхронной пере-
даче обычно служат специальные коррекционные посылки или ком-
бинации, имеющие постоянный вид и передаваемые периодически
один раз за цикл корректирования. В коррекционном устройстве
приемника по этим сигналам определяются знак и величина рас-
хождения фазы. Для подстройки фазы обычно в очень небольших
пределах изменяют частоту генератора, управляющего работой
приемника. Это изменяет фазовые соотношения передающей и при-
емной аппаратуры до номинальных значений, после чего подстрой-
ка прекращается. Такое корректирование производится в прием-
нике по мере необходимости. В таких системах источник инфор-
мации должен работать синхронно по отношению к передатчику.
Третий метод передачи дискретной информации — асинхрон-
ный — сейчас используется редко. Для этого метода характерно
полное отсутствие каких-либо временных соотношений в кодовой
комбинации. Примером асинхронного оконечного устройства яв-
_Ляется аппарат Морзе, передача в котором может вестись с про-
извольной скоростью и начинаться в любые моменты времени. Для
асинхронной передачи необходимо иметь три возможных состояния
сигнала. В коде Морзе таким третьим состоянием (помимо «точки»
и «тире») является пауза, при которой амплитуда сигнала равна
нулю. Пауза служит для разделения отдельных «точек» и «тире»
в пределах кодовой комбинации. Для разделения самих комбина-
ций используется пауза, равная по длительности трем «тире».
Принципы построения устройств фазирования в различных си-
стемах передачи дискретных сообщений, а также анализ работы
22

этих устройств достаточно подробно описаны в ранее изданных.
трудах, например, в книге Н. Б. Зелигера [/115]. Не останавливаясь.
поэтому на таких вопросах, попытаемся лишь произвести сравни-
тельную оценку стартстопного и синхронного методов передачи.
Главным достоинством стартстопного метода принято считать.
то, что момент начала комСинации здесь может быть произволен.
Это особенно удобно в телеграфии — оператор может вести пере-
дачу с клавиатуры телеграфного аппарата с любым темпом (не
превышающим максимально допустимого) и в любые моменты
времени. В синхронных же аппаратах необходимо вести передачу
в такт с работой передатчика, что очень неудобно при ручной ра-
боте на клавиатуре. Помехоустойчивость работы стартстопной ап-
паратуры по реальным каналам значительно ниже, чем при син-`
хронной передаче. Это можно пояснить следующим образом. Крат-
ковременные возмущения в канале (перерывы, импульсные помехи)
могут вызвать в синхронном приемнике лишь незначительную рас-
фазировку, которая практически не снизит помехоустойчивости
приема. В стартстопной же системе смещение стопстартного пере-
хода, вызванное аналогичной помехой, приведет к значительно:
большему по величине фазовому сдвигу. В результате одна или
несколько подряд следующих кодовых комбинаций будут приняты
неверно. В гл. 6. показано, что устойчивость к краевым искажениям
в стартстопном приемнике в У 2-раза меньше, чем в синхронном.
Стремление использовать достоинства обоих методов привело’
к созданию так называемых стартстопно-синхронных систем (СТС).
В таких системах оконечные аппараты, с которых передается ин-
формация, являются стартстопными. Это удобно с эксплуатацион-
ной точки зрения и, кроме того, позволяет использовать сущест-
вующий парк телеграфных аппаратов. Для увеличения качества
передачи стартстопные кодовые комбинации превращаются
в син-
хронные и так передаются по каналу связи. На приеме происходит
обратное преобразование и печать стартстопным приемником.
° `„- Все вышеизложенное в значительной степени относится к теле-
графным аппаратам и системам низкоскоростной передачи данных.
В аппаратуре, работающей по телефонным каналам со скоростью
600 бод и более, в большинстве случаев применяют синхронный ме-
тод передачи. Достоинства’ стартстопного метода там не имеют
значения, так как передача ведется без участия человека.
В ряде синхронных систем (в том числе и низкоскоростных)
приняты специальные меры по повышению качества фазирования..
К числу таких мер относятся, например, тщательная стабилизация’
частоты задающих генераторов, применение для.фазирования спе-
циальных фазирующих комбинаций, усреднение случайных фазо-
вых расхождений за длительный отрезок времени и т. п. Кроме
того, в системах передачи данных, кроме фазирования по посыл-
кам и по циклам, необходимо иногда осуществлять фазирование и
по блокам информации. Шоследняя операция производится с по-
мощью маркерных комбинаций.
23

ГЛАВА о .
|
.
ЭЛЕМЕНТЫ АППАРАТУРЫ ПЕРЕДАЧИ
/
| ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ
Е
21. ОПРЕДЕЛЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ АППАРАТУРЫ
Дискретные сообщения передаются, как правило, с помощью
двоичных сигналов, т. е. сигналов, могущих принимать одно из двух
значений — плюс или минус, наличие сигнала или его отсутствие.
В соответствии с’этим и аппаратура для передачи и приема таких
сигналов может быть построена на базе электрических узлов, ха-
рактеризующихся наличием двух устойчивых состояний. Такие
узлы и схемы обычно называют двоичными переключающими уст-
ройствами.
Можно сформулировать следующее определение. Двоичным
переключающим устройством назовем механи-
ческий или электронный элемент, имеющий два
устойчивых состояния и способный скачкообраз-
но переходить из одного состояния в другое под
действием управляющего сигнала, когда величи-
на этого сигнала переходит через одно из двух
пороговых значений.
5
Важнейшим свойством и основным признаком любого двоич-
ного устройства является лабильность — способность сохра-
нять ‘устойчивое состояние сколь угодно долго после прекращения
управляющего сигнала. В низкоскоростной аппаратуре наиболее
распространены электромагнитные двоичные переключатели — по-
ляризованные реле и электромагниты. В среднескоростной и высо-
коскоростной аппаратуре используются обычно более совершенные
практически безынерционные электронные переключатели, такие,
как триггеры различного рода и бесконтактные элементы с прямо-
угольной петлей гистерезиса. Следует заметить, что электронные
переключатели обеспечивают более высокую надежность работы
и большую скорость переключения.
_ Ниже рассматриваются принцип действия и параметры наибо-
лее употребительных в дискретной технике переключающих уст-
ройств-триггеров, ферритовых тороидальных сердечников с прямо-
угольной петлей гистерезиса. Приведены также отдельные схемы
24

6
узлов, например, счетчика, делителя: частоты, регистра сдвига,
составленных из этих элементов. Кроме того, даны отдельные при-
меры логических схем, которые осуществляют более сложную об-
работку двоичных сигналов, чем двоичные переключатели, и по-
всеместно применяются в электронных дискретных устройствах.
2.2. ТРИВБНРЫ
В самом общем виде триггером называют элемент, имеющий
два устойчивых состояния. Переход триггера из одного устойчи-
вого состояния в другое осуществляется скачком под действием
управляющего сигнала. Следовательно, триггер имеет все призна-
ки двоичного переключающего устройства, которые были сформу-
лированы выше в $ 2.1.
Достоинством любого триггера является его быстродействие—
время переключения триггера из одного состояния в другое может
составлять несколько микросекунд. Это позволяет использовать
триггеры ‘для построения высокоскоростной аппаратуры передачи
дискретной информации. Кроме того, обеспечивается высокая на-
дежность работы устройств, построенных на триггерах. К числу
недостатков большинства схем триггеров следует отнести, в первую
очередь, наличие гальванической связи между входными и выход-
ными цепями, а также постоянное потребление электроэнергии.
Перейдем теперь к рассмотрению основных, наиболее употреби-
тельных схем триггеров.
Широков распространение в аппаратуре передачи дискретной
информации нашли так называемые статические триггеры. Та-
кой триггер обычно представляет собой два усилителя постоянного
тока с взаимной положительной обратной связью: выход каждого
усилителя соединен через цепь обратной связи со входом другого
усилителя триггера. Статические триггеры могут быть построены
на любых усилительных элементах — лампах, полупроводниковых
триодах, тиратронах с холодным катодом. На рис. 2.| показана
схема простейшего триггера на полупроводниковых триодах Ти и
Т.. Цепями положительной взаимной связи здесь являются рези-
Рис. 2/1. Принципиальная схема статического триг-
|
гера на транзисторах
25

сторы Юса и Кс, соединяющие коллектор каждого триода с базой
другого триода. Нетрудно убедиться, что закрывание одного трио-
да (увеличение отрицательного потенциала на его коллекторе)
всегда приводит к открыванию другого триода триггера (напряже-
ние на его коллекторе снижается практически до нуля). Таким об-
разом, один из триодов триггера— безразлично, какой именно,—
всегда будет открыт, другой же— закрыт. В этом состоянии триг-
гер будет находиться сколь угодно долго до прихода управляюще-_
го импульса. Переключение триггера в другое устойчивое состоя-
ние можно осуществить, подавая на вход закрытого триода отри-
цательный импульс или на вход открытого триода — положитель-
ный импульс. В обоих случаях условием перебрасывания будет вы-
полнение неравенства
[Тбигв |> 16 |
(2.1)
где [65 — величина тока ‘на участке база
— эмиттер триода при от-
сутствии сигнала.
трудно
Е
видеть, что для закрытого триода
Г=66.
(2.2)
ее: ЮВ, — сопротивление участка база
— эмиттер заврызьво
триода.
Для крытого триода
[=
23
г
(2.5)
С
так как No_, открытого триода по сравнению с КЮ. можно прене-
бречь. Из условия (2.1) следует, что для перебрасывания триггера
нужно, чтобы управляющий ток не только превысил по величине
ток базы, но и был бы обратен ему по направлению. Таким обра-
зом, управление статическим триггером можно осуществить двумя
возможными способами:
|) подачей на одну из баз триодов поочередно разнополярных
импульсов;
:
2) подачей на обе базы поочередно однополярных импульсов
любого знака.
|
‚ Существует третий способ управления триггера— по счетному
входу. Схема триггера со счетным входом представлена на рис. 2.2а,
диаграмма работы— на рис. 2.26. При управлении по счетному
входу последовательность управляющих импульсов одной полярно-
сти (Их на рис. 2.26) подается одновременно на обе базы триодов
триггера через развязывающие диоды Д! и Д>. Каждый импульс
поступает на обе базы, однако открыть он может лишь тот триод,
который к приходу импульса закрыт. Поэтому с приходом на счет-
ный вход каждого управляющего импульса триггер будет перебра-
‘сываться из одного состояния.в другое. На рис. 2.26 это показано
диаграммами коллекторных напряжений И и Ок».
26

аа
4
Триггеры со счетным входом применяются для деления частоты
следования импульсов. В нашем примере к коллектору триода Ти
подключена дифференцирующая цепочка ‚С. При периодичес-
ком переключении триггера на резисторе Noх появится гребенка.
коротких двухполярных импульсов, совпадающих по времени с мо-
ментами переключения. Диод Дз пропускает на выход схемы лишь.
0)
-Ек
09 Дз
ы
ЗАИТА/т
Ве/хов
р
-
4)
5х
ее
'
р
|
ВВОЕ
|:
И
т
1
Ее иаатния“-—
И
1
вых
|
{|
Рис. 2.2. Триггер со счетным входом и автоматическим базо-
вым смещением:
а) схема; 6) временная диаграмма работы
отрицательные импульсы. Из диаграммы рис. 2.26 хорошо видно,
что частота следования их вдвое меньше, чем частота следования
импульсов на входе триггера. Значит, триггер со счетным входом
уменьшает частоту импульсной последовательности ровно вдвое:
а —=0,5 ее
|
(2.4):
Отметим одну особенность схемы триггера, изображенной на
рис. 2.2. Здесь отсутствует источник базового смещения -+Еб. Его.
функции выполняет цепочка Ю.С... Коллекторный ток одного из.
триодов, протекая по резистору 'К., создает на нем определенной
величины падение напряжения. Поэтому база закрытого триода
будет иметь положительный потенциал относительно эмиттера.
2

С помощью триггеров со счетным входом можно осуществлять
операцию деления частоты не только вдвое, но и в любое целое
число раз. Для этого несколько триггеров соединяется последова-
тельно: импульсы с выхода первого триггера подаются на вход *
второго и так далее.
Рассмотрим, например, работу делителя частоты из трех триг-
теров, показанного на рис. 2.3. Триггеры здесь изображены так,
как их показывают на
функциональных схемах,
т. е. в виде прямоугольни-
ка, одна половина которо-
го заштрихована. Усло-
вимся, что эта заштрихо-.
Рис. 2.3. Функциональная схема делителя ча- ванная половина обозна-
стоты на в
чает закрытый триод триг-
в
гера. В исходном положе-
нии закрыты все одноименные триоды триггеров
— верхние на
рис. 2.3. Первый импульс откроет верхний триод; второй импульс
вернет его в исходное положение и т. д. Возвращение первого триг-
тера в исходное положение вызовет перебрасывание второго триг-
гера. Последовательность работы Тр.—Трз приведена в табл. 2.1.
Таблица ое]
Номер
Положения триггеров
_ | Наличие
импульса
импуль 606
ИИ
РН
РА
ЕЫ
ЕЕбАсовинйЙ
ЕЕнией
бен
ИИ
ОР
ГИР
ВНЕ
ПЕН
272722467
ВЕБЕ Я
ИРА
Еж
ИРРРР
ВЕБЕ
РРР
РРР ©
мик
МАЕ
А
Проследив по таблице последовательность работы схемы, мож-
но убедиться, что цикл работы делителя повторяется через восемь.
входных импульсов. В конце цикла, при возвращении третьего триг-
28

гера в исходное положение, на выходе появляется единственный
импульс. Следовательно, коэффициент деления такого делителя ра-
вен восьми. В общем случае, для любого количества триггеров п
коэффициент деления будет равен К=2"..
Не следует, однако, думать, что деление возможно только с
коэффициентами 2, 4, 8, бит д В принципе, можно получить
‚ Любой коэффициент деления, если в конце цикла схема будет при-
нудительно переведена в положение, отличное от исходного. Пред-
положим, что в нашем примере нужно получить К=5. По табл. 2.1
паходим, что для этого нужно начинать цикл счета не с нуля, а
с трех. Схемно это осуществляют с помощью обратной связи. Вы-
ходной импульс, помимо выполнения своих основных функций, при-
пудительно переводит первый и второй триггеры в положение, про-
тивоположное исходному (рис. 2.4). Схема начинает делить часто-
ы
Выхов
(ель обратной связи
Рис. 8.4. Функциональная схема делителя частоты на 5
ту импульсов на 5. Охватывая обратной связью разные триггеры
в различных сочетаниях, можно в схеме с тремя триггерами полу-
чить любой коэффициент деления, от 2 до 8.
В общем виде для любых п и К ‘исходные положения триггеров
можно найти следующим образом. Сначала определяем число т,
на которое заданный коэффициент деления меньше максималь-
НОГО:
|
т—9"К.
_ (2.5)
Затем выражаем число т в двоичной системе счисления и записы-
ваем его так, чтобы младшие разряды были слева. Полученное
сочетание нулей и единиц определит исходное положение всех триг-
геров. В нашем примере я=3, К=5. Находим т= 23—К=8—5=3.
я В двоичной системе число 3 запишется как 011. Записав это число
справа налево, получаем 110. Следовательно, к началу цикла тре-
тий. триггер должен находиться в исходном положении (ноль), а
:
первый и второй —в положении, противоположном исходному
; (единица).
_В заключение рассмотрим конструктивные особенности выпол-
нения схем на статических полупроводниковых триггерах. В по-
следние годы наметилась тенденция унификации схем триггеров
и конструктивного выполнения их в виде стандартных законченных
блоков. Эти блоки при монтаже аппаратуры вставляются в платы,
и их выводы впаиваются в печатный монтаж платы. Такой прин-
29

цип. построения узлов аппаратуры выгоден в технологическом и.
экономическом отношении. Надежность работы триггеров, выпол-
ненных в виде унифицированных модулей, также повышается.
В качестве примера рассмотрим триггерную ячейку, применяе-
мую в аппаратуре тонального телеграфирования типа ЧВТ. Ее
принципиальная схема показана на рис. 2.5а, монтажная схема —
4)
В
Рис. 2.5. Триггерная ячейка аппаратуры ЧВТ:
а) принципиальная схема; 0) монтажная схема и габаритные
размеры
на рис. 2.56. Нетрудно убедиться, что принципиальная схема та-
кого триггера превращается в схему рис. 2.1, если произвести сле-
дующие операции:
а) к выводам [0 и 18 присоединить источник коллекторного на-
пряжения — Ёк;
6) к выводам [2 и [6 присоединить источник смещения базы
++Еб;
|
|
в) выводы од и 14 заземлить.
Выводы 13 и 15 будут являться входами, а выводы [ и 9 — вы-
ходами триггера. Электрические данные элементов схемы приве-
дены в табл. 2.2.
Таблина 2-2
Схемное обозначение
Тип
Величина
С;©
Конденсатор КД-2а
270 пф
1. То
Транзистор МП-426
К
Резистор МЛТ-0,25.
10 ком
Юз, Ка
Резистор МЛТ-0,25
`8,2 ком
Ю-В
Резистор МЛТ-0,25
1,5 ком
30

@
<
2.3. ДВОИЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ С ПРЯМОУГОЛЬНОЙ |
ПЕТЛЕЙ ГИСТЕРЕЗИСА
В качестве двоичного переключателя может применяться транс-
форматор, у которого материал сердечника имеет прямоугольную
форму петли гистерезиса. К числу материалов с ППГ относят обыч-
но ферромагнетики, имеющие значительную величину остаточной.
индукции, сохраняющейся в них после прекращения действия маг-
нитного поля. Гаким свойством обладают, например, железонике-
левые сплавы очень тонкого проката (толщиной в несколько мик-
рон). Большое распространение получили также ферриты, в состав
которых входят окись железа Ее2Оз и окислы некоторых металлов,
например, марганца или магния. Ферритовые сердечники штам-.
пуют в виде тороидов с прямоугольным сечением, на которых за-
тем располагаются обмотки. Такой элемент обладает всеми при-.
знаками двоичных переключателей, а именно:
— может находиться в одном из двух устойчивых состояний;
— под действием управляющего сигнала может скачкообразно
переходить из одного устойчивого состояния в другое.
Рассмотрим принцип действия двоичного элемента с ППГ.
Представим себе, что на тороидальном ферритовом сердечнике
0)
|
6)
гакт
Рис. 8.6. Двоичный элемент с ППГ:
а) принципиальная схема; б) условное изображение
(рис. 2.ба) размещены’ три независимые, изолированные друг от
друга обмотки. Назовем эти обмотки:
[ — обмотка записи (входная обмотка);
_П — обмотка считывания (тактовая обмотка);
Ш — выходная обмотка.
Условное обозначение такого элемента для функциональных схем
показано на рис. 2.66. Устойчивые состояния двоичного переклю-
чателя такого типа характеризуются величиной и направлением
магнитной индукции сердечника. Кривая намагниченности его,
т. е. зависимость индукции В от напряженности приложенного по-
ля Н, показана на рис. 2.7.
Если мы включим ток в обмотку /[ в таком направлении, что
возникнет поле с напряженностью -Нмакс, то величина индукции
сердечника достигнет значения --Вмакс. При выключении цепи вход-
.3]

ной обмотки индукция уменьшится не до нуля, а до величины
+ Вост. Такое состояние сердечника является устойчивым и обозна-
чается как «1».
|
Если же теперь создать поле отрицательной напряженности, то
при значении Н=—Нмакс‹ произойдет скачкообразное перемагни-
чивание сердечника — его индукция изменится от значения + Вост
до значения —Вмакс. После выключения управляющего тока сер-
дечник останется во втором устой-
чивом положении — Вост, которое
мы обозначим как «0». Отметим
здесь, что, в отличие, например,
от ранее рассмотренного тригге-
ра, состояние +Вост или — Вост
сохраняется сколь угодно долго
без`затраты энергии и даже при
выключенном напряжениии пита-
НИЯ.
Далее необходимо условиться
о следующем. Будем считать, что
появление импульса тока во вход-
ной обмотке всегда вызывает по-
явление индукции - Вост (запись
единицы), а появление импульса
в тактовой обмотке всегда пере-
водит сердечник в состояние «0»
(—Вост). Таким образом, с по-
мощью входной обмотки можно за-
писать в ферритовый элемент либо сигнал вида |, либо сигнал ви-
да 0. Записанная информация будет храниться в элементе как
угодно долго, до тех пор, пока мы не захотим считать ее. Считыва-
ние осуществляется в момент появления тактового импульса, ко-
торый, как мы условились, всегда переводит сердечник в состояние
«0». Если ранее была записана 1, то при действии тактового им-
пульса индукция сердечника изменится от + Вост до — Вост, И В ВЫ-
ходной обмотке появится импульсная эдс значительной амплитуды.
Если же ранее был записан 0, то изменение индукции будет малым
(от —Вост до —Вмакс) И в выходной обмотке возникнет лишь не-
большой импульс, называемый паразитным. Таким образом, по
величине импульса в выходной обмотке можно судить о том, ка-
кой сигнал — | или 0 — был записан ранее.
в.
Кроме входных, тактовых и выходных импульсов в двоичных
элементах с ПИГ иногда действуют так называемые запрещаю-
щие импульсы, или импульсы запрета. В некоторых случаях нужно
нейтрализовать действие входного импульса (запрет записи) или
тактового импульса (запрет считывания). Для этого. на торои-
идальном сердечнике размещают дополнительную обмотку запре-
та. Специальный запрещающий импульс подается в обмотку одно-
временно с основным (запрещаемым), ‘но в противоположном на-
32
Рис. 2.7. Зависимость В=|(Н) для
ферритового сердечника с ПИГ

правлении. Результирующая напряженность поля ‘будет'близка“к
нулю, и поэтому перемагничивания сердечника не произойдет. т
Рассмотрев принцип действия двоичного элемента с ПИГ! мож.
- но теперь сформулировать основные требования, которым должен
отвечать ферритовый сердечник этого элемента.
<
Во-первых, кривая намагниченности В=!(Н) в области значё-
ний —Нси -+Но должна быть как можно круче. Это’ позволит
получать в выходной обмотке короткие импульсы большой ампли-
туды, т. е. работать с большими скоростями записи и считывания.
>
Второе требование — значения индукции Выакс должны как мож-
но меньше отличаться от значений Вост. При этом паразитные
импульсы, соответствующие считыванию нуля, будут минимальны
по амплитуде. Оба эти требования учитываются одновременно ко- *
эффициентом прямоугольности, представляющим собой отношение
К, =_Веет.,
|
(2.6)
Вмакс
вибиоковгв.
9
Для применяемых на практике ферритовых сердечников этот коэф-
фициент обычно равен 0,85— 0,95.
ы||
Наконец, третье требование — величина. напряженности Не, при
которой происходит перемагничивание сердечника, должна быть
как можно меньше. В противном случае количество ампер-витков,
необходимых для уверенного перемагничивания сердечника, может
оказаться весьма большим, что потребует создания мощных источ-
пиков коротких управляющих импульсов. Однако следует
‹иметь
в виду, что при очень малых значениях Н. перемагничивание мо-
жет осуществляться помехой.
=
може
Наибольшее распространение в аппаратуре для передачи дис-
кретной информации получили тороидальные ферритовые сердеч-
ники типа 0,16 ВТ (старое обозначение ВТ-5). Приведем некоторые
характеристики этих сердечников. Геометрические размеры ‹сердеч-
ников 0,16 ВТ: внешний диаметр 3 мм, внутренний дигметр2 мм,
высота тора 1,3 мм. Номинальная напряженность поля перемагни-
чивания составляет 0,16 а/см с допустимыми отклонениями от
-15% до —7%. Величина остаточной индукции Бост равна, 2060 гс,
величина максимальной индукции Вуакс равна 2200 гс; следова-
тельно, коэффициент прямоугольности составляет 0,94. Время пере-
магничивания сердечника — не более |,2 мксек. а НН ВОЛЕ
.
Сердечник с несколькими размещенными на нем обмотками
будет представлять собой двоичный элемент или, как его’ часто
называют, ферритовую ячейку. Кроме того, в состав ячейки обычно
входят элементы, служащие для связи ее с другими: ячейками.
Существуют два вида ферритовых ячеек: ферритдиодные и феррит-
| транзисторные.
› мнтомтоь 7%
Ферритдиодные ячейки характеризуются тем, что. вл це
пях связи их отсутствуют ‘активные элементы — связь `осуществля-
ется через четырехполюсники, содержащие обычно конденсаторы и
диоды. Принципиальная схема ферритдиодной ячейки простейшего
2—193
_
83

вида. приведена на рис. 2.8. Назначение диода здесь
— предотвра-
тить появление импульса на выходе при записи в ячейку единицы.
Напомним, что импульс должен появляться только при считывании
единицы, а не при записи ее.
° Таким образом, перемагничивание в ферритдиодной ячейке осу-
ществляется за счет энергии. импульса, наводимого в выходной
обмотке соседней ячейки (при каскадном соединении ячеек). Это
создает известные трудности, особенно когда требуется одним вы-
Такт
овю
Такт
Рис. 2.8. Схема простей-
‚
Рис. 2.9. Схема ферриттранзис-
шей ферритдиодной
торнсй ячейки
ячейки
ходным импульсом перемагнитить несколько ячеек. Для перемаг-.
ничивания ячейки требуется значительное количество ампер-вит-
ков. Так как на ферритовых сердечниках с диаметром 3 мм нельзя
разместить более 50—100 витков в каждой обмотке, приходится
резко увеличивать величину импульсных токов в обмотках, что не
всегда допустимо. Поэтому возможности применения ферритдиод-
ных ячеек ограничены. Практически выходной импульс может пе-
ремагнитить не более 5—7 ячеек. Если необходимо управлять боль-
шим количеством ячеек, приходится усиливать импульсы тока.
Следует отметить и достоинство ферритдиодных ячеек— малое
количество электрических деталей и отсутствие активных элемен-
тов позволяют получить высокую надежность работы всего устрой-
ства в целом. Стоимость таких ячеек сравнительно невелика.
‘Рассмотрим другой вид ферритовых двоичных элементов —
ферриттранзисторные ячейки (рис. 2.9). В цепи связи
такой ячейки включен усилительный элемент — полупроводниковый
триод. Выходной импульс, появляющийся при считывании едини-
цы, подается в цепь базы триода. В коллекторной цепи триода
включена нагрузка... Обычно — это одна или несколько входных об-
моток других ячеек. Таким образом, выходной импульс усиливает-
ся и может легко управлять большим количеством ячеек. ,
Отметим еще одну особенность ячейки, показанной на рис. 2.9.
В коллекторную цепь транзистора Т1 включена дополнительная об-
мотка ГУ. Направление витков в ней выбрано так, чтобы получить
положительную обратную связь между коллектором и базой трио-
да. Это приводит к тому, что процесс перемагничивания, начав-
34

шись под действием тактового.
импульса в обмотке 1/1, затем
превращается в лавинообразный.
Время перемагничивания резко
уменьшается, и появляется воз-
можность использовать ячейку
при более высоких частотах. Для’
иллюстрации изложенного на
рис. 2.10 показана форма отрица- Рис. 210. Осциллограмма импуль-
тельного токового импульса на са на выходе ферриттранзистор-
рыХОоДе: и): ферриттранзи- ной ячейки. (Цена меток време-
сторнои ячеики. Метки времени
НИ — |] мксек.)
следуют через | мксек. Видно,
что длительность всего импульса не превышает 3 мксек. Верхняя
граничная частота работы этой ячейки может быть найдена таким
образом:
|
]
А
[51 79%
ООо
9
|макс —
Конструктивно ферритдиодные и ферриттранзисторные ячейки,
как и рассмотренные выше статические триггеры, выпускаются в
виде отдельных стандартизованных блочков, называемых часто
модулями. На рис. 2.11 и 2.12 представлены принципиальная схе-
2)
2ЗиЗин)ивтии
Ай
©
Рис. 2.1. Схемы ферритдиодного модуля:
а) принципиальная; б) монтажная
ма, монтажная схема и габаритные размеры двух стандартных
ячеек— ферритдиодной и ферриттранзисторной. Следует обратить
внимание на упрощенное условное изображение на рис. 2.124. Вви-
ду большого количества обмоток здесь удобнее. показать сердеч-
ник не в виде кольца, а развернуть его в прямую вертикальную
линию. Тогда отдельные обмотки будут изображаться горизонталь-
ными линиями с выводами определенных номеров. Такая система
условных обозначений иногда оказывается удобной при составле-
2"
35

нии схем устройств, содержащих большое количество однотипных
ячеек.
Перейдем теперь к рассмотрению важного вопроса о связи меж-
ду ячейками. В большинстве узлов электронной аппаратуры фер-
а)
ый)
И
5
оце70
2е7е[о
Рис. 2.12. Ферриттранзисторная ячейка типа 'Я-2:
а) принципиальная схема; 6) внешний вид
ритовые ячейки соединяются последовательно, образуя так назы-
‘ваемые регистры сдвига. Как будет показано далее, на кон-
кретных ‘примерах, во всех случаях необходимо разнести по вре-
мени два процесса — считывание информации с предыдущей ячей-
ки регистра и запись ее в последующую ячейку. Следовательно,
цепь связи между ячейками должна обеспечить некоторую задерж-
ку считываемого импульса во времени, после чего этот импульс мо-
жет быть переписан в следующую ячейку регистра.
х
По способу связи между ячейками все ‘регистры разделяют на
однотактные и двухтактные. В однотактных регистрах тактовые
обмотки всех ячеек соединены последовательно в общую цепь. Зна-
чит, считывание информации со всех ячеек происходит одновремен-
но. Если не будет задержки между считыванием и записью, то
считываемый импульс будет потерян — он не сможет быть зафик-.
сирован в следующей ячейке, где в этот момент тоже проиежоний
считывание (ячейка переводится в состояние «0»).
Для задержки единицы при переписывании в цепь связи чаще
всего включают простейшую линию задержки, схема которой по-
=:
казана на рис. 2.13. Предполо-
горе РО
‚жим, что в ячейку No 1 была
|
’‘ записана ‘единица. В момент
’действия тактового импульса
И
у
ах|
_
ТИ’ происходит ‘считывание со
оа
Вьы О а 'Появившийся в ре-
к
—— ’ зультате этого в ‘выходной ‘об-
т. 38 иСма Связи ферритдиодных ` мотке’ ячейки No1 отрицатель-
'ячеекс задержкой’ на. конденсаторе” ` НЫЙ“ импульс: через диод о, по-
36 з:
5
—-

ступает на конденсатор С и заряжает его. Пройти в обмотку запи-
си ячейки No 2 этот импульс не может, так как ключ Кл при дей-
ствии тактового импульса находится в разомкнутом состоянии.
После окончания такта ключ замыкается и конденсатор разряжает-
ся на обмотку записи, переписывая туда ранее полученную едини-
цу. Нужно иметь в виду, что ключ, управляющий разрядом кон-
‚денсатора, конечно, является электронным.
В двухтактных регистрах сдвига элементы задержки в цепях
связи между ячейками отсутствуют. Разнесение во времени про-
цессов считывания-и записи_осуществляется двумя последователь-
ностями тактовых-импульсов, сдвинутыми по фазе- относительно
друг друга. Рассмотрим часть двухтактного регистра:-на феррит-
транзисторных. ячейках (рис. 2.14)- В этом-регистре имеются две
Рис. 2.14. Связь между ячейками в двухтактном регистре сдвига
тактовые цепи: импульсыТИ! управляют считыванием всех“нечет-
ных ячеек, ТИ>› — всех четных. ячеек. Последовательность перепи-
сывания информации такова. Под действием ‘импульса ТИ, еди-
ница считывается ‘с ячейки No | и тут же, без всякой. задержки,
записывается в ячейку No 2. Спустя некоторое время после оконча-
НИЯ импульса ТИь, действует импульс ТИ». Единица” 'перепизывает-
ся в ячейку No 3. Таким' образом, задержка информации. ‘осущест-
вляется с помощью вспомогательной ячейки No,2, где. занисанная
единица хранится до окончания импульса. считывания. Другими
словами, роль элементов задержки в этой схеме играют четные
ячейки. Фазовый сдвиг импульсов ГИ! и ТИ» составляет от по-
ловину периода следования этих импульсов.
`В дискретных системах применяют как однотактные, таки двух-
тактные регистры. Двухтактные схемы позволяют получить надеж-
ный и постоянный сдвиг во времени между записью и считыванием.
Это делает их устойчивыми в работе и облегчает наладку схем.
Однако двухтактный регистр имеет вдвое больше ячеек, чем функ-
ционально` аналогичный @му однотактный. Следовательно,
_
одно-
менее ‘устойчива В О Уве +на частотах В десятки и Сотни
килогерц:
ГА
а

На функциональных схемах регистры сдвига часто обознача-
ются так, как это показано на рис. 2.15 (а — для однотактных
схем, б — для двухтактных).
а) No21
No07
No3
No24
No05
Вх..
Вых.
Рис. 2.15. Функциональные схемы регистров сдвига:
а) однотактных; 6) двухтактных
Перейдем теперь к рассмотрению некоторых, наиболее употре-
бительных практических схем, построенных на ферритовых ячей-
ках. На рис. 2:16 представлена схема триггера, выполненного на
двух ферриттранзисторных ячейках. Такая схема обладает всеми
свойствами ранее рассмотренного
триггера со счетным входом. Часто-
та следования импульсов на выходе
триггера будет вдвое меньше часто-
ты импульсов на входе. Обратная
связь осуществляется включением в
цепь коллектора триода одной ячей-
ки — обмотки No», а в цепь коллек-
тора другой ячейки
— обмотки No”.
Последовательность импульсов с
частотой следования [вх стремится
перемагнитить обе ячейки в состоя-
ние «0». В исходном положении
ячейка No | находится в состоянии
Рис. 216. Статистический триггер «1», ячейка No 2—в состоянии «0».
%.
‚ на ферриттранзисторных ячейках Первый входной импульс перемаг-
ничивает ячейку No 1 в состояние.
«0», появляется импульс в нагрузке и одновременно этот импульс,
действуя в обмотке ,, запишет «1» в ячейкуNo 2. Второй входной `
импульс вызовет открывание триода Т> и обмоткой No) в ячейку No |
снова запишется «1». Импульс на выходе схемы в этот момент бу-
дет отсутствовать, так как он появляется только при считывании
«1» с ячейки No |, а не при записи ее туда. Очевидно, на выходе
триггера— в резисторе Кн импульс будет появляться только при
38

©
открывании триода Г., т. е. в момент действия нечетных входных
импульсов. Следовательно,
Вых —0,5 [ьх.
(2.7)
На элементах с ППГ часто выполняют и динамические тригге-
ры. Динамический триггер отличается от статического тем,
что на его выходе появляется не напряжение постоянного тока, а
последовательность однополярных коротких импульсов. При пере-
брасывании та же последовательность появляется на другом вы-
ходе триггера. Гипичная схема динамического триггера показана
на рис. 2.17а. В исходном положении ячейка No [ за счет постоян-
2) Лодмагничивание
0)
Рис. 2.17. Динамический триггер:
а) принципиальная схема; б) временная диаграмма работы
ного подмагничивания по обмотке И. находится в состоянии «1».
Ячейка No 2 находится в состоянии «0» под действием непрерывно
следующих тактовых импульсов ТИ. Следовательно, до прихода
на вход триггера управляющих импульсов с ячейки No | будет
периодически считываться «1», с ячейки No 2 — «0». Это иллюстри-
руется диаграммой рис. 2.176. Когда на вход триггера поступит
сигнал в виде серии коротких положительных импульсов, ячейка
No 2 переводится в состояние «1» и на ее выходе появляются им-
‘пульсы в моменты действия ТИ. Эти импульсы, протекая по об-
мотке No, ячейки No 1, нейтрализуют тактовые импульсы, так как
направление первых противоположно направлению ТИ. Ячейка
3\No 1 остается постоянно в состоянии «1», считывания с нее не про-
исходит, и сигнал на ее выходе отсутствует. Таким образом, дина-
мический триггер превращает импульсный сигнал на входе в две
последовательности импульсов, взаимоисключающие друг друга.
„Легко заметить, что для обеспечения работы такого триггера необ-
ходимо соблюдать определенное условие: управляющие импульсы
‚39

на входе схемы не должны совпадать по ЕЯ с тактовыми им-
Е еами [7114].
‚
-
. Существует большое количество других статических, динамиче-
‘о и счетных схем триггеров, выполненных на элементах с ППГ.
-
Чаще всего двоичные элементы ‘с ПИГ применяются в составе
‚регистров сдвига, где они соединяются последовательно в цепочки.
‘Регистры сдвига в ‘основном выполняют в аппаратуре передачи.
‘дискретных сообщений следующие функции:
_ — уменьшение частоты следования импульсов в целое число раз;
— отсчет количества импульсов, поступивших на вход ре-
-гистра;
— запоминание информации в виде кодовых комбинаций дво-
ичного кода на любое время с последующим считыванием;
— выполнение алреораических операций сложения и вычита-
ния серий импульсов.
Разберем принцип работы некоторых конкретных” схем. регист-
ров. На рис. 2.18а представлена принципиальная схема’ регистра,
выполненного 'наЕ рИтЕНохВых ячейках с р тактовой цепью.
а)
НатВе внаО ‚7
ти© а
т
в
©>|—фи
ТК
=
7апр.
6)
И
Е
ПРЕТАЕДУ АЕРИИС
Г
$[мо |
а
>
Мо]
=——
Е
5
та
ИНБАКИ
х No37
ТА Бек риоя
чи т——Ё
<No}
ЕГиГ
м4
-е
|
Рис. 2.18. Однотактный регистр сдвига с ключевым триодом и схемой запрета;
{а схема; б) временная диаграмма работы в режиме деления частоты на 4:
40

Регистр выполняет роль. делителя частоты с коэффициентом делен
ния, равным 4. Исходным колебанием, частота которого подлежит
делению, являются тактовые импульсы ТИ, одновременно дейст-
вующие во всех ячейках регистра. Пепенк- а
в следую-:
щей. последовательности.
о
До начала поступления первого тактового импульса ячейка No 0.
регистра находится в состоянии «1», так как по ее обмотке записи
протекает постоянный ток. Остальные ячейки ‚регистра находятся.
в состоянии «0». Первый тактовый импульс переводит все ячейки,
в том числе и нулевую, в состояние «0». На выходе ячейки No 0
появляется короткий отрицательный импульс, который через диод
заряжает конденсатор. 'С1: Пройти дальше, на входную’ обмотку
ячейки No |, этот импульс не может, так как цепи всех входных
обмоток на время действия ТИ разомкнуты; ключевой триод Ткл
закрыт тактовым импульсом, подаваемым на базу в положитель-
ной полярности. По окончании первого ТИ. откроется ключевой
триод и единица перепишется в ячейку No 1. Второй ТИ аналогич-
ным образом перепишет единицу в ячейку No 2 (см. диаграмму.
на рис. 2.186), третий — в ячейку No З ит. д.
Важно заметить, что следующие единицы в регистр не записы-
ваются, хотя они и появляются на выходе нулевой ячейки с каж-
дым тактом. Дело в том, что параллельно конденсатору С! включен
так называемый триод запрета Тзапр, Который, в открытом. состоя-
нии, шунтирует конденсатор и запрещает тем самым запись в ре-
гистр следующей единицы. Зарядные токи всех конденсаторов ре-
гистра протекают через резистор запрета Кзапр И создают на нем
определенное падение напряжения.
Значит, если в регистре ‘уже записана хотя бы одна единица,
на базе триода Тзапр появится отрицательный потенциал, триод от-
кроется и запись следующих единиц будет запрещена. Из диа-
граммы видно, что следующая единица впишется в регистр, только‘
с четвертым тактом, т. е. тогда, когда ранее записанная единица,
пройдя по регистру, появится на его выходе в виде электрического,
импульса. Таким образом, частота следования импульсов на вы-.
ходе делителя будет вчетверо _меньше, чем частота тактовых иМ-
пульсов.
Рассмотренный нами регистр может ‘быть использован и для
других целей, например, в качестве запоминающего устройства. .
Для этого в схеме рис. 2.18а нужно произвести следующие изме-,
нения. Триод запрета Тир и резистор Кзапр следует исключить из.
схемы регистра. Во входную обмотку ячейки No 0 подается не по-_
стоянный ток записи единицы, а комбинация импульсов, которую
нужно запомнить (например, кодовую комбинацию 11010 можно.
подать на вход в виде серии электрических импульсов, ‘показанных.
на нижней диаграмме рис. 2.186). Нулевая ячейка в этом случае
будет, как и остальные, использоваться для запоминания инфор-,
мации, следовательно, в регистр можно записать пятиразрядную.
кодовую комбинацию.‘ Запись такой комбинации произойдет за
41-7

ааа
пять тактов, причем необходимо, чтобы информационные импульсы
располагались по времени между тактовыми.
В аппаратуре передачи дискретных сообщений часто бывает .
нужно трансформировать скорость двоичных сигналов, т. е. частоту
следования нулей и единиц. Эта задача легко решается с помощью:
регистра сдвига с раздельными цепями записи и считывания.
Принципиальная схема такого регистра и диаграмма преобра- +
зования скоростей представлены на рис. 2.19. Схема отличается от
0)
No1
No°?
No3
No94
No
_Вх
ТИ ап
ТИ чит
ТИзап
Ичи
6)
ь
з
ТИзат
[
Овх
Ё
_ ТИсчит
[
вых
{
Рис. 2.19. Регистр — преобразователь скорости передачи:
а) принциниальная схема; б) диаграмма работы
предыдущей наличием двух тактовых цепей, питаемых от разных
‘источников. Предположим, что скорость считывания информации
нужно увеличить. В этом случае кодовая последовательность из
пяти разрядов записывается в регистр за пять тактов ТИзап. Ча-
стота следования ТИзап равна частоте следования информации на
входе регистра [ьх. Затем, как это показано на диаграмме, ТИзап
выключаются, и в регистре начинается считывание с помощью им-
пульсов ТИсчит. Частота передачи кодовых импульсов на выходе
[вых ПОЛНОСТЬЮ ОПределяется частотой ТИ счит.
-
_ Если преобразование идет непрерывно, то на выходе регистра
` можно получить любую частоту импульсов, удовлетворяющую ус-
ловиЮ:
|
а пы>РВ
(2.8)
ы
ГДЕ [верх — предельная верхняя частота, с которой данный регистр
может устойчиво работать.
“В том случае, когда нужно понизить частоту следования инфор-
мации на выходе, условие (2.8) должно выглядеть таким образом:
Течит > Тзап (при Гоых — ох).
(2.9)
42

Здесь Течит И Гзан — соответственно время, за которое появляется
одна кодовая комбинация на выходе и на входе регистра.
Из условия (2.9) следует, что в режиме понижения скорости
информация должна поступать на вход регистра с некоторыми
интервалами между отдельными комбинациями. В противном слу-
чае произойдет перенакопление и, следовательно, потеря инфор-
мации, так как она не будет успевать считываться из регистра.
Рис. 2.20. Регистр — делитель частоты на ферриттранзисторных ячейках
Перейдем к рассмотрению двухтактных регистров. Пример та-
кого регистра, выполненного на ферриттранзисторных ячейках,
представлен схемой рис. 2.20.
Регистр представляет собой
делитель частоты с коэффи-
циентом деления, равным 5.
Условное схематическое обо-
значение ячеек ранее рас-
сматривалось (см. рис. 2.12).
Нумерация обмоток показа-
нанаячейкеNo1.Наос-
тальных ячейках номера вы-
водов аналогичны. Для уп-
равления работой регистра
служат две последователь-
ности тактовых импульсов
ТИ, и ТИ», сдвинутые отно-
сительно друг друга на по-
<
Рис. 2.21. Юсциллограмма тактовых им-
пульсов ТИ, и ТИ»> в схеме регистра
рис. 2.20
43

ловину периода их следования. Вид-тактовых импульсов показан’
на осциллограмме рис. 2.21.
‚г Цепь ТИ, на рис. 2.20 охватывает все нечетные ячейки регистра:
и ячейку No 2. Последовательность ГИ -управляет четными ячей-
ками регистра. Отметим, ‘что в ячейке No 2 импульсы ТИ» дейст-
вуют в направлении, ‘перемагничивающем ячейку в состояние «1».
Таким`образом,; ячейка No 2. является. своеобразным «генератором
единиц»: каждый ИЕ
ТИ. записывает единицу,а
следующий за ним импульс
ТИ, считывает. ее. В выход-
ной (коллекторной) цепи
ячейки No 2 с каждым так-
том ГИ, появляется импульс.
Этот импульс переводит
ячейку No 4 в состояние «1».
Со следующим тактом ТИ»
единица переписывается в:
ячейку No 3 и далее продви-
гается по регистру так, как
Рис. 2.22. Осциллограмма тактовых.(вверху) ЭТО было описано выше. Не-
и выходных (внизу) импульсов а
трудно подсчитать, Что на
делителя частоты |
_ выходе регистра, в коллек-
|
‚торной цепи ячейки No 9, им-
пульс появится ‘одновременно. с пятым тактом ТИ.. Это значит, что»
частота выходного сигнала в 5 раз меньше, чем частота тактовых
импульсов. Осциллограмма тактовых и выходных импульсов, на-
глядно показывающая процесс деления, приведена на рис. 2.22.
Рассматриваемый регистр может производить операцию деле-
ния частоты только при наличии схемы запрета. Сущность запрета:
‘была рассмотрена подробно для однотактного регистра сдвига
_(рис.. 2.18). В двухтактном регистре (рис. 2.20) запрет осущест-
вляется следующим образом. Общая цепь обмоток записи (5— 8)
ячеек No 3, No 5, No 7, No 9 включает также и обмотку 5—8 ячей--
ки No |. Следовательно, запись единицы в любую из вышеперечис-
ленных ячеек сопровождается записью единицы в ячейку No |. Это
происходит в момент действия такта ТИ.о. Со ии тактом
ТИ. единица из ячейки No 1 переписывается в ячейку No 2 (обмот-
ка 3—4 ячейки No 2). Этот же такт должен считать с ячейки No 2
единицу, записанную ранее с помощью обмотки 5—8 при поз
лении тактового импульса ТИ». Другими словами, на ячейку No 2
одновременно воздействуют импульсы в противоположно направ-
ленных обмотках 9— 11 и 3—4. Считывание единицы с ячейки No 2
следовательно, будет запрещено импульсом с ячейки No |. Запрет
действует все время, пока в регистре находится хотя бы одна еди-
ница. И лишь после того, как единица, пройдя по регистру, спишет--
ся на`его выход, с ячейки No 2 в регистр поступит следующая еди-
ница.
44

“Ферриттранзисторные ячейки удобно применять в многоступен-
чатых счетчиках или делителях с большими коэффициентами де-
ления. В этих случаях выходные импульсы предыдущей ступени
деления можно непосредственно использовать в качестве тактовых
импульсов последующей ступени.
|
г
В многоступенчатых регистрах можно значительно сократить
общее количество ячеек, т. е. минимизировать схему; построив ее
наиболее рационально. Предположим, что необходимо разделить
частоту исходных импульсов на 64. Двухтактный регистр с таким
коэффициентом деления состоит из 128 ячеек. Тот же коэффициент
можно получить, соединяя последовательно два делителя с коэф-
фициентами 2 и 32. Число ячеек в этом случае равно 2Ж2-32Ж2=
—64+4=68. Рассмотрим все возможные варианты и найдем ‘ми-
нимальное количество ячеек:
64 =64.1,
п=105,
64 = 39.2,
п —=68,
64 =16.4,
п —=40,
64 =8.8,
|
#—92
64 ==16.2.2,
п =40,
64 =8.2.4,
ПОС,
64 —9.2:2-2.
5,
64 —4.2.232.2,
ПА,
72
й —24.
Таким образом, оптимальной является схема, состоящая из
шести последовательных ступеней делителей на 2. Количество ячеек
удалось сократить по сравнению с одноступенчатым вариантом бо-
лее чемв5 раз.
24. ОСНОВНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ!
В оконечных устройствах, осуществляющих передачу и прием
двоичных сообщений, наряду с двоичными элементами и регистра-
ми сдвига широкое применение находят так называемые логи-
ческие схемы. С помощью таких схем осуществляются мате-
матические операции сложения, вычитания, умножения и т. д. чи-
сел, представленных в двоичной системе в виде комбинаций элек-
трических импульсов вида «1» и «0». Некоторые логические схемы,
как это будет показано в дальнейшем, используются и в различных
регистрах для осуществления деления, счета и инвертирования им-
пульсов. Широкое применение `логические схемы находят в уст-
ройствах кодирования и декодирования информации.
|
Математические действия над двоичными числами, представ-
ленными в виде сочетаний электрических сигналов, могут быть реа-
лизованы как с помощью механических переключателей, так и
45
=’

с помощью бесконтактных элементов (диодов, транзисторов, элек-
тронных ламп, элементов с ППГ). Познакомимся с основными ло-
гическими схемами, наиболее широко используемыми в системах
передачи двоичных сообщений.
Логическая схема И, реализующая операцию умножения дво-
ичных чисел, характеризуется таким признаком. Сигнал на выходе
схемы И появляется только в том случае, если одновременно дей-
ствуют сигналы на всех входах схемы. Схему И поэтому часто
называют схемой совпадений. Примеры построения схемы И
приведены на рис. 2.23. В схеме, построенной на диодах (рис. 2.23а),
6)
А
Рис. 2.23. Логическая схема И:
‚а) на диодах; 6) на транзисторах
при отсутствии положительного напряжения на входах оба диода
Д: и Д> будут открыты, и потенциал выходной клеммы относитель-
но земли будет приблизительно равен нулю. Появление положи-
тельного сигнала на одном из входов схемы закроет один' из дио-
дов, но другой диод при этом останется открытым. И только ‘при
совпадении двух положительных импульсов на входах Вх, и Вх»
оба диода одновременно закроются, и на выходе схемы появится
положительное напряжение, поступающее от источника --Е через
резистор К. Для получения достаточной разницы между сигнала-
ми «1» и «0» на выходе нужно выполнить следующее условие:
я
|
(2.10)
_ Другой пример схемы И, выполкенный на транзисторах, пред-
ставлен на рис. 2.236. Отрицательное напряжение на нагрузке Ю
может появиться только, если одновременно открыты оба триода
Т: и Т». Это условие будет соблюдаться лишь при одновременной
подаче на входы Вх! и Вх» отрицательных импульсов.
Следующая. логическая операция
— ИЛИ. Алгоритм работы схе-
мы ИЛИ можно сформулировать так: сигнал на выходе схемы по-
является при наличии сигнала на любом из ее входов. Таким обра-
зом, схема ИЛИ‘реализует алгебраическую операцию сложения,
поэтому ее часто называют схемой сложения. Сказанное можно
46

(&
©.
иллюстрировать двумя примерами, показанными на рис. 2.24. Схе-
ма ИЛИ, собранная на транзисторах (рис. 2.244), работает сле-
дующим образом. Напряжение на выходе появится при протека-
нии через резистор Ю. эмиттерного тока любого из триодов — Г: или
Рис. 2.94. Логическая схема ИЛИ:
а) на транзисторах: 0) на ферриттранзисторной ячейке
- То, т. е. при поступлении сигнала на любой вход схемы. Совпаде-
ние входных сигналов вызовет тот же эффект.
|
_ Схема рис. 2.246 выполнена на ферриттранзисторной ячейке,
имеющей две входные обмотки. Сердечник ячейки может быть
перемагничен в состояние!«1» по любому из двух входов. Под дей-
ствием тактового импульса на выходе появляется импульс тока.
На рис. 2.25 приведены два примера построения логической схе-
мы НЕТ, часто называемой схемой запрета. Схема НЕТ
АА!
6
0) бх,
)9х}
Вых.
=:
No
Вх2
;
ра
.Выхи
бметна
ВХ.
запрета
No7
Рис. 2.25. Логическая схема НЕТ:
а) на транзисторе; б) на элементах с ПИТ
имеет два входа и один выход. При отсутствии сигнала на запре-
щающем входе (в наших примерах
— Вх2) электрические импуль-
сы с запрещаемого входа проходят на выход. Запрещающий сиг-
нал, появившись, препятствует этому, открывая транзистор Гл (на
рис. 2.254). Работа схемы рис. 12.256 может быть рассмот-
рена самостоятельно.
Следующая логическая схема носит название схемы НЕ (схе-
мы инверсии). На выходе любой схемы НЕ сигнал появляется,
если отсутствует сигнал на входе схемы. Пример схем НЕ показан
4:

на рис. 2.26. В. этой схеме при отсутствии на-.
пряжения на входе триод Ти, закрыт, и на вы-
ходе будет напряжение —Рк. Входной сигнал
вызывает открывание триода, который шунти-
рует выходную цепь.
|
Рассмотренные выше логические схемы яв-
ляются простейшими и реализуют основные
математические операции над двоичными чис-
лами. В ряде случаев эти исходные схемы при-
РЕК | меняются при построении более сложных уст-
Рис. 2.26. Логическая ройств. В частности, в узлах кодирования и
схема НЕ
декодирования ‘дискретных сообщений широко
-_ Применяются составные логические схемы, реа-
лизующие математическую операцию «сложение по модулю два».
Математическиэта операция обозначается знаком (, а правило
сложения может быть записано следующим образом:
01$1=1.|”_
Е
ыы
И=0
__ Логическая схема сумматора по модулю 2 может быть построе-
на из двух схем НЕ, двух схем И и одной схемы ИЛИ. Рассмотрим
два конкретных примера сумматоров, схемы которых показаны на
рис. 2.27. Сумматор-рис. 2.27а выполнен на двух транзисторах—Т!
и Т2; выходным сигналом здесь является падение напряжения на
резисторе Квых. Складываемые двоичные числа в виде импульсов
‘отрицательной полярности («1») и отсутствия напряжения («0»)
подаются на входы Вх! и Вх». Рассмотрим случай, описанный верх-
ней строкой условия (2.11). При суммировании двух нулей элек-
трический потенциал всех точек схемы, в том числе и‘клеммы Вых,
будет, естественно, равен нулю.
|
|
|
‚Разберем далее случай 041. На коллекторе триода Т. и базе
триода [1 появится отрицательное напряжение. Так как триод Т>
закрыт, то образуется цепь: минус на входе 2, резистор Кк», диод
Д» резистор Квых, земля. На выходе схемы появится сигнал, пред-
ставляющий собой часть напряжения входа 2. Аналогично схема
‘будет работать и при сложении 10.
о поет
’В последнем возможном случае (1 ФГ) отрицательное напря-.
жение подается на коллекторы и базы обоих триодов. Следова-
тельно, резистор Квых будет шунтирован сопротивлениями участка
коллектор—эмиттер двух открытых триодов Т. и Т.. Выходной
сигнал, как это и должно быть по условию (2.11), будет равен
нулю.
|
Обязательным условием работы такой схемы является полное |
совпадение складываемых сигналов по времени.
48

54
у
_ Следующий пример
— сумматор по. модулю2, реализованный
на ферриттранзисторных ячейках (рис. 2.276). Схема состоит из
четырех ячеек, объединенных общей последовательной тактовой
цепью. В случае сложения двух нулей сигнал на входы схемы не.
поступает. и все ячейки остаются.в состоянии. «0». При действии
1) Вх, Ант
Д!
Д?
|
Ик?
Рис. 8.27. Логическая схема сумматора по модулю В:
а) на двух транзисторах; 6) на ферриттранзисторных ячейках
последующего тактового импульса перемагничивания не будет, и
импульс на выходе не появится. Таким образом, выполняется ус-
ловие
00 =0.
Признаком нуля на выходе схемы является постоянное напряже-
ние —Ек.
|
Предположим, что происходит сложение по модулю 2 единицы
(вход Г) и нуля (вход 2). Входной сигнал перемагнитит в состоя-
ние «1» ячейки No |1 и No 4. При считывании появится импульс в
49

я
коллекторной цепи ячейки No |, т. е. на выходе схемы сумматора-
Операция сложения 0Ф! осуществляется аналогичным образом,
но сигнал на выход в этом случае поступает с ячейки No 3. Нако-
нец, при поступлении единиц на оба входа импульсы появятся в.
коллекторных цепях всех ячеек. При этом ячейки No.2 и No 4 будут
запрещающими для ячеек No 1 и No 3. Через открытые триоды
ячеек запрета положительный потенциал подается на базы трио-
дов ячеек No | и No 3. Эти триоды ‘закроются, и, хотя перемагни-
чивание произойдет, сигнал на выходе не появится. Следователь-
но, и операция 11 =0 реализуется схемой.
При некоторых изменениях такие схемы могут реализовать опе-
рацию проверки кодовой комбинации на четность. Эта задача час-
то встречается в устройствах обнаружения ошибок. При четном
количестве единиц в кодовой комбинации сигнал на выходе сум-
матора должен отсутствовать, нечетное количество единиц должно
сопровождаться выходным сигналом. После рассмотрения схем
рис. 2.27 эту задачу нетрудно решить самостоятельно.

ГЛАВА 3
ПЕРЕДАЮЩИЕ
ОКОНЕЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
3.1. БЛОК-СХЕМА
Передающие оконечные устройства преобразуют сообщения,
подлежащие передаче, в электрические сигналы. В технике пере-
дачи дискретных сообщений, как этс было показано выше, сигна-
лами обычно являются двоичные посылки какого-либо вида, чаще
всего посылки постоянного тока. Двоичные посылки группируются
в кодовые комбинации кода, выбранного для передачи. Таким об-
разом, можно сказать, что передающие оконечные устройства пре-
образуют сообщение в кодовые комбинации двоичных посылок по-
стоянного тока (однополюсных или двухполюсных). В дальнейшем,
при передаче по каналу вид посылок обычно изменяется при мо-
дуляции. Говоря же об оконечных устройствах передачи и приема,
будем иметь в виду, что они работают посылками постоянного тока.
К числу передающих оконечных устройств можно отнести:
— передающие части телеграфных аппаратов;
— всевозможные датчики информации, подлежащей обработке
в ЭВМ;
— трансмиттеры, автоматически передающие информацию, за-
готовленную ранее на перфорированной ленте;
— выходные устройства ЭВМ, приспособленных для передачи
результатов вычислений по каналу связи;
— передающие части устройств защиты от ошибок, используе-
мых в аппаратуре передачи’ данных.
|
Все эти устройства отвечают признаку, сформулированному
выше, т. е. преобразуют сообщения в кодовые комбинации двоич-
ных посылок.
|
Передающее оконечное устройство должно выполнять следую-
щие основные функции:
1) преобразование передаваемого знака в двоичную комбина-
цию в соответствии с кодовой таблицей. Знаком, подлежащим пе-
редаче, может быть буква, цифра или команда:
|
2) включение в состав кодовой комбинации служебных разря-
дов, необходимых для обеспечения правильного приема комбина-
ции, например, для обнаружения и исправления ошибок;
51

3) развертка кодовой комбинации во времени, т. е. осущест-
вление последовательной (поочередной) передачи всех разрядов
комбинации;
4) формирование электрических посылок заданного вида и амМ-.
плитуды, передача их в дискретный канал.
Эти задачи обычно выполняются в той же последовательности,
в которой они здесь перечислены.
На основании изложенного можно представить пример блок-
схемы. передающего оконечного устройства в виде, показанном на
рис. 3.1. В отдельных случаях некоторые узлы, показанные на этом
.
рисунке, могут отсутство-
вать. Рассмотрим после-
т
ЕЕ 147 1 довательность работы
| блок-схемы при передаче
рарнв. м
знака. Из источника со-
т
о
И
вводное устройство посы-
|
ВАН ОВ
| лается сигнал на опреде-
ленный вход шифратора
Послебоват.!
(кодировщика). Этот сиг-
в
нал может быть как элек-
о
рупоре НИНАИРИИВИВИНИИ - трическим, так и механи-
ческим. Иногда количест-
Рис. 3.1. Пример блок-схемы передающе-
во входов шифратора
ОДОКОНеЧНОнО ПристВа
(выходов источника сооб-
|
щений) равно количеству
знаков, на передачу которых рассчитано все устройство. На выхо-
дах шифратора в наборном устройстве под действием этого сигна-
ла появляется определенная кодовой таблицей комбинация нулей
и единиц. Все разряды кодовой комбинации появляются на отдель-
ных проводах (параллельный код). |
С выходов наборного устройства параллельная кодовая комби-
нация поступает в распределитель. Сюда же подаются служебные
разряды, включаемые в комбинацию. Служебные разряды обычно
служат для синхронизации и фазирования приемного оконечного
устройства. В системах передачи данных эти разряды могут нести
сведения, позволяющие на приеме обнаружить наличие ошибки в
основной информации и даже исправить ее.
В распределителе осуществляется развертка параллельной ко-
довой комбинации во времени, т. е. преобразование ее в последо-
вательную комбинацию. Все разряды (в виде двоичных нулей и
единиц) подаются на выходное устройство поочередно, через опре-
деленные интервалы времени. В дальнейшем эти интервалы опре-
деляют длительность элементарных посылок й, т. е. электрическую
скорость передачи информации.
|
_ Управляющее устройство вырабатывает отметки времени, необ-
ходимые для работы всего передатчика в целом. В частности, ре-
52

жим работы распределителя обусловлен управляющими сигнала-
ми, соответствующими характеристическим моментам модуляции.
(ХММ).
‘Выходное устройство передатчика, управляемое последователь-
ной кодовой комбинацией с распределителя, формирует посылки
постоянного тока заданного вида и амплитуды. Эти посылки и на-
правляются в дискретный канал.
В некоторых. случаях передатчик может не развертывать ком-
бинацию во времени. Это случаи, когда информация передается
параллельным кодом, по нескольким каналам одновременно или
по одному каналу с помощью параллельного модема. Такой метод
используется при передаче комбинаций на короткие расстояния,
например, в пределах узла связи или вычислительного центра, по
городской телефонной сети.
Перейдем к рассмотрению основных характеристик и конкрет-
ных примеров построения узлов передающих оконечных устройств.
3.2. ИСТОЧНИКИ СООБЩЕНИЙ И ВВОДНЫЕ УСТРОЙСТВА
Источники сообщений и вводные устройства удобно характери-
зовать количеством отличающихся друг от друга символов, кото-
рые подлежат передаче. В телеграфии такие символы называют
знаками
— это буквы, цифры и некоторые знаки препинания. Со-
временный буквопечатающий телеграфный аппарат может пере-
дать 31 букву русского алфавита, 26 букв латинского алфавита,
10 цифр и 11 знаков препинания, т. е. всего 78 отличных один от
другого знаков. Кроме этого, как указывалось выше, в гл. | имеется
возможность передавать так называемые функциональные коман-
ды — возврат каретки, перевод строки, пробел, запрос «Кто там?>,
а также регистровые комбинации.
Цифровые ЭВМ в качестве символов, подлежащих передаче,
вырабатывают комбинации какого-либо машинного кода (не обя-
зательно двоичного). Символом можно также считать какую-либо,
команду, посылаемую на исполнительное устройство.
Таким образом, вводными устройствами можно считать:
а) клавиатуру телеграфного аппарата;
|
б) выходные цепи электронной вычислительной машины:
в) считывающие устройства, работающие с перфорированной
лентой или другим промежуточным носителем информации.
Рассмотрим подробнее эти элементы. Клавиатура современного.
телеграфного аппарата аналогична клавиатуре пишущей машин-
ки, но отличается от нее несколько иным расположением знаков..
а также наличием служебных и регистровых клавиш. Клавиатура:
аппаратов, работающих только латинским алфавитом, обычно со-
стоит из трех рядов клавиш; отечественные аппараты, могущие.
вести передачу как русского, так и латинского текстов, имеют че-
тырехрядную клавиатуру. Особенностью телеграфных клавиатур
можно считать очень малое усилие, которое нужно приложить к
55

жлавише для передачи знака (примерно 100—150 г). В большин-
стве аппаратов клавиатура имеет запорное устройство, управляе-
мое регистровыми клавишами. Так, например, при нажатии кла-
`виши русского регистра автоматически запираются (блокируются)
все клавиши цифрового регистра. Таким образом, исключается воз-
можность случайного нажатия клавиши ненужной; кроме того.
«оператор получает напоминание о том, что следует нажать регис-
тровую клавишу при переходе с букв на пифры или наоборот.
Имеется также устройство, которое не позволяет вести передачу
со скоростью, большей, чем предельно допустимая. Клавиатура
запирается после нажатия любой клавиши и освобождается толь-
ко после окончания передачи знака. Все это исключает возмож-
ные ошибки оператора при работе на клавиатуре.
Следует отметить интересную тенденцию, намечающуюся В нНе-
которых последних моделях телеграфных аппаратов. Стремясь
сделать клавиатуру аппарата совершенно одинаковой с клавиату-
‘рой пишущей машинки, разработчики убирают регистровые клави-
ши. Комбинации перевода регистров вырабатываются в передат-
чике автоматически в нужные моменты времени и транслируются
в линию. На время передачи регистровой комбинации полезная ин-
‚формация сохраняется в специальном запоминающем устройстве,
после чего передается. Такая унификация. клавиатуры позволяет
‘вести передачу любому канцелярскому работнику, не имеющему
‘специальной подготовки телеграфиста и знакомому лишь с кла-
виатурой пишущей машинки.
В ЭВМ информация часто вводится и выводится при помощи
перфоленты или перфокарт. Однако в ряде случаев необходимо
‚осуществлять оперативный обмен информацией между машинами
по каналам связи. При этом данные выводятся из машины сериями
электрических импульсов. Параметры этих импульсов — форма,
‘амплитуда, скорость следования
— обычно не` соответствуют во3з-
‘можностям канала связи. Поэтому при непосредственной передаче
данных из машины в канал нужно специальное устройство согла-
‘сования. Это устройство, принимая информацию от ЭВМ, преобра-
зует ее в электрические двоичные посылки, которые затем переда-
ются по каналу. В ходе такого преобразования информация может
‘быть перекодирована; возможна также трансформация скорости
передачи.
) Как в телеграфии, так и в технике передачи данных очень часто
передатчик получает информацию в виде перфорированной ленты.
“Отрывок такой ленты показан на рис. 3.2. Стандартная .5-доро-
жечная перфолента шириной 17,5 мм имеет 6 дорожек — 5 инфор-
мационных и одну для протягивания ее. На пяти дорожках фикси-
‘руются комбинации стандартного кода в виде отверстий. Каждое
‘пробитое отверстие соответствует «1!» в данном разряде кодовой
комбинации, отсутствие отверстия означает «0».
Следовательно, кодовая комбинация размещается в поперечном
‘ряду ленты. Шаг между рядами равен 2,5 мм.
54

Ё
б
—
—
—
—
===
——>=——————————--—
©
В ряде систем передачи данных применяется более широкая:
перфолента с восемью информационными дорожками.
Перфолента может заготавливаться оператором предваритель-
но, с помощью специального устройства
— перфоратора. Далее-
передача с ленты ведется автоматически, с максимально возмож-
ной скоростью, что улучшает использование канала. Запись на пер--
фоленту применяется также в случаях, когда принятую информа--
оо оо
©)
\®)
о000оооо
\®)
ооо ооооо0 обооооо
©)
\®)
Рис. 3.2. Перфорированная пятидорожечная лента’
цию нужно транслировать далее с другого передатчика. Принятые:
электрические посылки фиксируются на перфоленте реперфорато-.
ром. Последующая передача` их ведется без участия оператора..
автоматическим передатчиком-трансмиттером. Запись и передача.
с использованием перфоленты широко применяются во всех систе-
мах передачи дискретных сообщений, увеличивая производитель--
ность труда и достоверность передачи, улучшая использование ка--
налов.
3.3. ШИФРАТОРЫ (КОДИРОВЩИКИ) И НАБОРНЫЕ
УСТРОИСТВА
Как указывалось выше, назначение шифратора любого пере--
датчика состоит в преобразовании знака, поступившего из источ-
ника сообщений, в двоичное число, т. е. в определенную кодовой
таблицей комбинацию нулей и единиц. На выходах шифратора эта’
кодовая комбинация может быть представлена либо в виде элек..
трических сигналов, либо как сочетание механических деталей,
каждая из которых может занимать одно из двух возможных по-.
ложений. Механические шифраторы находят наибольшее приме-
нение в низкоскоростных аппаратах, электронные — в более ско--
ростных системах. Наборное устройство осуществляет промежуточ-
ное «запоминание» кодовой комбинации в параллельном виде. Е
Шифратор может иметь т входов и п выходов, где 0 — коли-
чество передаваемых кодовых комбинаций; п — количество посы-.
лок в кодовой комбинации, т. е. количество разрядов выбранного:
кода. Соотношение между т и п определяется выражением
т=9”илип=т.
(3.1
[62
Если используется избыточное кодирование с целью защиты от
ошибок, то соотношение (3.1) не выполняется.
|
55,

_‹ На выходах шифратора, как правило, кодовая комбинация по-
является в параллельном виде: все разряды представлены одно-
временно.
РИ
Рассмотрим несколько примеров построения шифраторов и на-
борных устройств на электронных и механических элементах. Про-
стейшим примером является диодный матричный шифратор, прин-.
‘ципиальная схема которого приведена на рис. 3.3. Шифратор имеет
В ходь!
выхады
9 разряд
Рис. 3.3. Пример диодного матричного шифратора
8 входов и, следовательно, вырабатывает кодовые комбинации
-трехэлементного кода (т=8, п=3). Аналогичным образом можно
создать шифратор для кода с другим количеством разрядов.
Для шифрации одного из восьми возможных знаков на соответ-
ствующий вход шифратора подается положительный потенциал.
‚Это можно осуществить, например, с помощью системы контактов,
каждый из которых замыкается при нажатии определенной кла-
виши или кнопки. Каждая вертикальная шина шифратора соеди-
нена диодами с некоторыми горизонтальными шинами. Поэтому
положительное напряжение появится на определенных выходах
шифратора. Например, сигнал на входе / вызовет появление поло-
жительного потенциала на выходе / (первый разряд), сигнал на,
входе 5 — на выходах 2 и 3. Следовательно,при передаче зна-
ка No 5 шифратор закодирует этот знак в виде 0- +, или, поль-
зуясь ранее принятой системой записи, можно сказать, что На,
выходе шифратора появится параллельная кодовая комбина-.
ция 011.
Диоды в схеме матричного шифратора выполняют роль элемен-.
`тов развязки — предотвращают паразитные связи между отдель-
ными входами через общие цепи выхода. Гак как величина обрат-,
ного сопротивления диодов составляет несколько сотен КИЛООМ, ТО.
взаимное влияние входных цепей друг на друга незначительно..
‘`Однако в случае многоразрядных кодов количество диодов в схеме
увеличивается, что приводит к появлению паразитных связей ме-
жду входами и, следовательно, к небольшой разнице между напря-
жением «нуля» и «единицы» на выходах. Из-за этого недостатка
применение таких шифраторов для многоразрядных кодов невоз-
МОЖНО.
56
Га

-.` Количество диодовв схеме матричного шифратора может быть.
определено из выражения
No (диодов) = 01 Со
вы.
|
ий (3.2)
где С „— число сочетаний из и по 7:
п — разрядность кода.
|
Несомненным достоинством матричных диодных шифраторов:
является простота принципа работы. Однако число элементов в та-
ких шифраторах велико по сравнению с другими типами шиф-
раторов.
Матричный шифратор может быть выполнен также и на фер-
ритовых сердечниках с ППГ. На рис. 3.4 показан такой шифратор
для того же трехэлемент-
ного кода, что и в преды-
дущем примере. Информа-
ция, которую нужно зако-
дировать, подается на
входы шифратора в виде
коротких однополярных
импульсов, перемагничи-
вающих сердечники в со-
стояние «1». Входные об-
мотки ячеек соединены
между собой согласно ко-
довой таблице. При по-
—
ступлении импульса на.
вход [/ единица будет за-
ир
9
писана лишь в первую с.
ячейку; если, к примеру, рис. 34. Пример матричного шифратора на
импульс поступит на вход ячейках с прямоугольной петлей гистерезиса:
о, единица запишется в
ячейки No 2 и No Зит д. После записи в общей тактовой цепи
‘(на схеме не показана) действует импульс считывания, переводя-
щий ячейки в состояние «0». На выходных обмотках тех ячеек, ко-
торые ранее были переведены при записи в состояние «1», появляет-
ся импульс, являющийся кодовым сигналом. Как и в диодном шиф-
раторе, при кодировании сигнала, например, со входа 5 на выход-
ных обмотках шифратора появится комбинация 011.
Как и диодный шифратор, описываемая схема не может быть
использована при многоразрядных кодах. Причина этого имеет
чисто технологический характер— на ферритовом сердечнике ма-
‘лого диаметра не удается разместить большое количество обмоток.
Для устранения этого недостатка в шифраторах с п=4 применяют
-различные схемные усложнения.
г
Следующая схема электронного шифратора построена на ста-
тических триггерах (рис. 3.5). Этот шифратор имеет один вход.
-По‘ существу, такой шифратор представляет.собой двоичный дели-
‚тель — три триггера, соединенных последовательно «по счетному
757
Входы

входу». Эта ‘схема была ранеё подробно рассмотрена в $ 2.2. Воз-
вратимся к табл. 2.1, иллюстрирующей последовательность работы
‚делителя. Нетрудно видеть, что в зависимости от количества вход-
ных импульсов триггеры займут определенные положения. Это
‘свойство схемы и используется при шифрации. Выходами шифра-
-тора являются коллекторы правых триодов всех триггеров. На каж-
дом выходе в зависимости от положения триггера может быть либо
напряжение —Ехк (единица), либо отсутствие напряжения (ноль).
Подадим на вход шифратора 5 импульсов. По табл. 2.2 видно, что
‘триггеры займут такое состояние, при котором на выходах шифра-
тора появится кодовая комбинация 101. Следует иметь в виду, что
первый выход (соответствующий старшему разряду) расположен
<права, а последний — слева на схеме рис. 3.5.
3 разряй
2 разряд
1разряй
НАЯт.
|
ый
|
|
|
ры
|
|
р
|
|
ры
|
|
|
|
|
|
|
ы
г
[ИКинь ВЕи О бб ое иски. 5
Григгер 1
Триггвр 2
Триггер9
Рис. 3.5. Пример шифратора на триггерах, соединенных по счетному
входу
|
Достоинством описанной схемы является то, что она непосред-
ственно преобразует любое десятичное число (количество входных
импульсов) в соответствующее двоичное число. Для кодирования
любого знака нужно подать на вход шифратора заранее известное
‘десятичное число — пачку импульсов. Длина кодовой комбинации,
в отличие от предыдущих схем, здесь практически ничем не огра-
ничена. Некоторым неудобством можно считать то, что перед ко-
дированием каждого знака все триггеры нужно принудительно
возвратить в исходное положение. _
Перейдем к механическим шифраторам телеграфных аппара-
тов. Наибольшее распространение в телеграфии получил шифратор
© комбинаторными линейками. Принцип действия этого механизма
иллюстрирован рис. 3.6. Имеется пять комбинаторных линеек, каж-
дая из них может занимать два положения — левое ‘и правое. Свер-
ху линейки имеют вырезы различной для каждой линейки конфи-
турации. Эти вырезы образуют скосы. Число скосов равно числу
клавиш. При нажатии на клавишу No | ее клавишный рычаг, опус-
каясь, давит на скос первой линейки, отчего она перемещается
:58

вправо. При нажатии на клавишу No 2 линейка перемещается вле-
во. Скосы на всех линейках расположены в соответствии с кодовой
таблицей аппарата. Таким образом, нажатие клавиши приводит"
к тому, что пять комбинаторных линеек размещаются в определен-
Клавиши
Т И. ный рычаг
Момбинаторныие линейки
|
бий 660
Вий спереди
Рис. 3.6. Механический шифратор с комбинаторными
линейками
ном сочетании. Кодовая комбинация будет представлена в виде
пространственного расположения механических деталей — пяти
комбинаторных линеек.
Рассмотренная конструкция хотя и является преобладающей в
современных телеграфных аппаратах, отнюдь не единственно во3-^
можная. В швейцарском аппарате Ашеса шифратор выполнен сле-
дующим образом. Для каждой передаваемой комбинации имеется
отдельный кулачковый диск, профиль которого соответствует этой
комбинации. При нажатии клавиши к нужному диску прижимается
контактная пружина, и диск начинает вращаться. Движения кон-
тактной пружины управляют замыканием и размыканием линей-
ной цепи, в результате чего формируются токовые и бестоковые.
посылки в заданной комбинации.
В электронно-механических телеграфных аппаратах шифраторы
выполняются не механическими, а электронными (за исключением
клавишных рычагов).
3.4. РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ
Основная задача, выполняемая распределителем передающего
оконечного устройства, — превращение параллельной кодовой ком-
бинации, поступающей с шифратора, в последовательную (развер-
нутую во времени). Одновременно в кодовую комбинацию, как
правило, включаются служебные посылки. Кроме того, распреде-
литель отмечает границы между кодовыми комбинациями.
Работа распределителя определяет важнейший параметр дво-
ичных посылок — их длительность. Распределители могут быть
однократными и многократными. Цикл работы однократного рас-
|
59

пределителя по времени равен ‘длительности полной кодовой ком-
бинации:
|
Тцикла == Ткомб —Ткод-Г Гслуж или, иначе, |
икла ня: (Икод-Е Пела) И0°
(3.3)
"Здесь, как и ранее, No — длительность элементарной посылки.
|
В многократных системах за один цикл работы распределителя
поочередно передается несколько кодовых комбинаций от разных
‘источников информации. В этом случае
цикла ==А [(Икод не ИЯ Е],
|
(3.4)
где # — количество крат системы, т. е. число независимых передач.
Из выражения (3.4) нетрудно сделать вывод о том, что в много-
кратных системах длительность элементарных посылок умень-
шается в А раз, поэтому электрическая скорость передачи в бодах
соответственно увеличивается (при неизменной длительности
цикла).
|
|
По способу управления распределители можно подразделить
на синхронные и стартстопные. Принципиальной разни-
цы между этими распределителями нет. Режим работы: распреде-
лителя, а следовательно, и способ передачи — синхронный или
стартстопный — определяются работой 'управляющего устройства:
Рассмотрим несколько наиболее характерных примеров распре-
делителей передачи. Начнем с электр онного распредели-
леля пятиэлементного кода, построенного на элементах < ПИГ.
Функциональная схема такого распределителя показана. На
рис. 3.7а, а временная диаграмма его работы— на рис. 3.76. Рас:
пределитель представляет собой регистр сдвига, на` выходе кото-
рого включен формирующий триггер. В состав.распределителя вхо-
дит также логическая схема НЕТ, осуществляющая операцию
запрета.
|
зв
УВ
Кодовая комбинация с шифратора поступает в регистр парал-
лельным кодом, ‘во все ячейки одновременно. На диаграмме. пока-
зано формирование двух кодовых комбинаций
— 10011 и. 01101.
Запись в регистр первой кодовой комбинации происходит в мМо-
мент В. В результате записи сердечники ячеек No 1, No4и No5
‘перемагничиваются в состояние «1». Первый же тактовый импульс,
‘следующий после записи, сдвинет всю кодовую последовательность
‘слева направо по регистру. Единица с ячейки No |1 в виде корот-
кого импульса положительной полярности: поступитна ‘левый’ вход
триггера и одновременно на 1-й вход схемы НЕТ (точка А); Триг-
гер перебросится`в рабочее состояние,‘и на его'выходе начнется
‘отрицательная посылка. первой комбинации. Эта’ люсылка будет
длиться до ’прихода' второго тактового ‘импульса; ‘вовремя’ дейст-
вия которого с ячейкиNo |’спишется второй (нулевой) разряд ком-
‘бинации. В точке А сигнал будет отсутствовать. 'Но’‘в! данный! мо-
‘мент триггер должен ‘быть возвращен В’ состояние покоя. ‚Эту:оне-
рацию выполнит тбл Зкё тактовый 'ИМНУЛЬсС, ‘пройдя ‘1602370! входа
.60
|

на выход схемы НЕТ и на правый вход триггера. Это будет воз-
можным потому, что на 1-м входе сигнал запрета в данный момент
отсутствует. Гаким образом, на триггер в любом случае будет по-
дан управляющий импульс: при считывании «1» — на левый вход
триггера, при считывании «0» — на правый.
_@)
От ши фратора
Выхой
6)
ТИ
2
Моменть
р
запиги
С,
р.
Точка!
в
Вых.
}
АЯ
Выход
|
{
комбинация
—
-
=
-
2 комбинация
|
Рис. 8.7. Пример электронного распределителя пятиэле-
р.
ментного кода:
а) функциональная схема; 6) временные диаграммы
преобразования кодовых комбинаций 100ТЬ и
ОП ЕЮ
_.‚ Длительность посылок на выходе схемы будет определяться пе-
риодом ‘следования тактовых импульсов, а состояние посылки —
наличием или отсутствием импульса в точке Д. Через пять тактов
- в регистр распределителя может быть записана следующая кодо-
вая комбинация 01101 в момент Ь. Следующими пятью тактами
эта комбинация будет также развернута во времени. Необходи-
мым для работы схемы условием является то, что запись инфор-
мации в распределитель должна происходить обязательно в про-
межутке` между тактамиги не чащелчем черезопять тактовых?им-
пульсов:-При невыполнении этого условия возможна потеря ‘ин-
формации.” нЕБвОСН
Я
1 вННУжЖВУЗЫ ОТВ воатнрз@г онетаевое
"т Достоинствами `такого распределителя; как? и’ вообще: любой
электронной схемы, являютеяготсутетвиегнеобходимости эксплуата-
-61
у
4

ционных регулировок, возможность вести передачу © высокими
скоростями в десятки и сотни килобод. Распределитель может ра-
ботать как стартстопно, так и синхронно, это зависит от режима
работы источника тактовых импульсов.
Среди механических распределителей широкое паспространение
получил так называемый дисковый р аспределитель. Он
представляет собой два концентрических металлических кольца,
укрепленных на изолирующей плате. Наружное кольцо (рис. 3.8}
разрезано на несколько изолированных
друг от друга сегментов, выполняющих
роль контактов. В нашем случае количе-
ство контактов распределителя равно де-
сяти. В такой распределитель включают
шифраторы двух независимых нередатчи-
ков пятиэлементного кода, имеющие вид
контактной системы из пяти пар контак-
Выхой ТОВ. Внутреннее кольцо распределителя
сплошное.
Развертывание параллельных кодовых
комбинаций осуществляется щеткой, ко-
2се]ктор
торая при своем вращении поочередно
соединяет все контакты распределителя
со сплошным кольцом, т. е. с линией. За
.
полный цикл (оборот щетки) последова-
Рис. 3.8. Дисковый механи тельно передаются две пятиэлементные
ческий распределитель дву-
5
кратного передатчика комбинации. Для примера, показанного
на рис. 3.8, за один оборот щетки будут
переданы комбинации вида + +00-- и 00-00.
|
В некоторых системах кодовые посылки различных секторов
передаются с чередованием. Например, можно выходы шифратора
первого сектора подключить к нечетным контактам, а второго сек-
тора — к четным контактам распределителя. Такое включение от-
части улучшает условия приема, так как вся кодовая комбинация
имеет вдвое большую длительность, хотя длительность отдельных
посылок остается той же.
|
Рассмотренный нами распределитель является двукратным-
Длительность элементарных посылок, формируемых дисковым рас-
пределителем, определяется длиной контактного сегмента и ско-
ростью вращения щетки:
|
в — _Гоборота_ ‚или В Ех
Е.
п
NoМп
где п — число контактов распределителя;
М — скорость вращения щетки (оборотов в минуту}.
|
Одним из достоинств механических дисковых распределителей
является то, что они вносят очень малые собственные искажения.
Нетрудно убедиться, что искажения сформированных посылок за-
висят только от точности изготовления контактов распределителя
и от стабильности скорости вращения щеток.
62

<
Как и в предыдущем примере, здесь также возможна работа
35
в синхронном или стартстопном режиме. В последнем случае в ис-
ходном положении щетка неподвижна и находится в начале пер-
|
вого контакта. Совершив полный оборот, щетка снова стопи-
руется.
Очень часто стартстопные распределители механических теле-
графных аппаратов выполняются в виде набора кулачков. На валу
. передатчика жестко закреплены распределительные кулачки—
металлические диски со скосами (рис. 3.9). Скос каждого после-
дующего кулачка (всего их
о
шесть) сдвинут относительно
предыдущего на 60°. К по-
верхностям кулачков прижа-
ты шесть пар контактных
пружин, каждая из которых
«формирует определенную по-
сылку кодовой комбинации.
Контактная пара может
|
быть замкнута только тогда, когда против нее оказывается скос.
Таким образом, за полный оборот муфты передатчика все шесть
тар контактных пружин получат возможность поочередно замк-
нуться. Этим осуществляется последовательная передача всех ко-
мовых посылок, а также служебных (стартовой и стоповой). Слу-
жебные посылки формируются шестым кулачком. В начале цикла
он, размыкая свой контакт, формирует бестоковую стартовую по-
сылку. После передачи всех кодовых посылок шестой кулачок за-
мыкает контакт и передает токовую посылку стопа. В этом поло-
жении муфта останавливается. до передачи следующего знака. Ос-
тановка производится седьмым и восьмым кулачками.
`В некоторых моделях аппаратов контактные кулачки имеют не
скосы, а, наоборот, выступы. Принцип работы распределителя от
этого не меняется, видоизменена лишь контактная система. Общим
недостатком всех кулачковых распределителей, имеющих ‘много-
контактную систему, является трудность их регулировки, и, как
следствие этого, большие собственные искажения передатчика.
\Ввиду того что идеально отрегулировать моменты замыкания и
размыкания контактных пар не удается, передатчики с кулачко-
зыми распределителями могут искажать длительность отдельных
‘посылок примерно до 10 процентов. Кроме того, контакты такого
тина окисляются, обгорают (особенно при работе на индуктивную
‘нагрузку — электромагнит, реле) и требуют периодической чистки
‘и регулировки. (Последнее относится и к дисковым распредели-
. телям.)
:
Оба эти недостатка частично устраняются, если передающий
‚распределитель имеет не шесть пар контактов, а одну. Однокон-
`тактные передатчики будут рассмотрены ниже в 6 3.6.
«=,
==.
Рис. 3.9. Пример вала кулачкового рас-
пределителя
&
63

>
3.5. УПРАВЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
При описании блок-схемы передающих оконечных устройств в
$ 3.1 указывалось, что управляющие устройства служат для обес-
печения заданного темпа передачи информации и взаимодействия
по времени всех узлов передатчика. Основным параметром, по ко-
торому рассчитывается управляющее устройство, является элек-
‘трическая скорость передачи, выраженная в бодах.
|
` Управляющие устройства подразделяются на две группы: сиН-
хронные и стартстопные. Принципы синхронной и стартстопной
передач выше уже рассматривались. Познакомимся теперь с ос-
йовными требованиями к управляющим устройствам и с конкрет-
ными примерами этих узлов в электронных и механических пере-
датчиках.
Главным требованием, которое предъявляется к любому син-
хронному управляющему устройству, является требование обеспе-
чить максимальную стабильность скорости распределителя. Такое
требование можно объяснить следующим. Известно, что в реаль-
ных каналах (телефонных и телеграфных) часто происходят крат-
ковременные самопроизвольные перерывы связи длительностью от
долей секунды до нескольких минут. Во время действия такого
перерыва распределители передачи и приема продолжают рабо-
тать, но фаза приемного распределителя не подстраивается. По-
этому при низкой стабильности работы распределителей перерыв
связи может вызвать полное рассогласование фаз передатчика и
приемника. После окончания перерыва потребуется заново про-
извести настройку необходимого фазового соотношения и ЛИШЬ
затем можно будет продолжать передачу. Если же генераторы,
‚управляющие распределителями, высокостабильны, то рассогласо-
вание фаз будет незначительным и после окончания перерыва мож-
но сразу продолжать передачу информации.
С
|
Величина фазового сдвига за время действия перерыва зависит
‚не только от стабильности генераторов и длительности перерыва,
=
А
но и от скорости, с которой ведется передача. Если к.= ге
ген
относительная нестабильность генератора; о — скорость передачи
‚в бодах; Шер — длительность перерыва связи в секундах, то фазо-
вый сдвиг передающего распределителя по отношению к прием-
ному определится следующим образом:
лФ(%)
=Экор: 100% =2 Аеее. 100%.
(3:6)
ген
В выражении (3.6) величина Аф выражена в процентах от длитель-
‘ности элементарной посылки. Предельно допустимое расхождение
фаз, при котором возможен правильный прием, составляет 50%
(если нет искажений). Практически можно допустить сдвиг не бо-
лее 30-40%. Поэтому предельно допустимое время перерыва, при
°
64

®
котором полного рассогласования фаз еще не произойдет, можно
найти так:
р —_А Фиакедоп _ 30 40%
пер макс
9 ко. 100%
2 ко. 100%
Множитель «2» в числителе ф-лы (3.6) и в знаменателе ф-лы (3.7)
введен для учета самого неблагоприятного случая, когда частота
одного генератора больше, а другого — меньше номинального зна-
чения.
Для иллюстрации изложенного в табл. 3.1 приведены рассчи-
танные по ф-ле (3.6) значения длительности перерывов, которые вы-
зывают рассогласование на 5, 10 и 404. Величина к равняется 10-5.
Таблица показывает, что особенное значение вопросы стабили-
зации частоты приобретают в случаях передачи с повышенными
скоростями.
(3.7)
Таблица 31
Допустимая длительность перерыва при скорости передачи, бод
Аф
ое)
50
| 150
600
2400
Ее
=>В
5
100 ЕК
16,6 сек
4,25 сек
1,06 сек
10
1мин40сек
33,2 сек
8,5 сек
2,12 сек
0.
6мин40сек 2мин13сек
34,0 сек
8,5 сек
|
В синхронных системах высокостабильные колебания для уп-
равления работой распределителей получают от генераторов, ста-
билизированных с помощью камертона или кварца. Такие гене-
раторы обеспечивают постоянство частоты с величиной относитель-
ной нестабильности 10-5—10-—6 Для уменьшения влияния темпе-
ратуры окружающей среды генераторы иногда помещают в тер-
мостаты.
Все эти меры значительно усложняют и удорожают аппаратуру.
Намного проще решается задача управления распределителем в
стартстопном режиме передачи. Здесь фазовое расхождение, по-
явившееся между распределителями передачи и приема, уничто-
жается в конце каждого цикла передачи (оборота), так как рас-
пределители и передатчика, и приемника останавливаются. Поэто-
му управляющие устройства могут быть выполнены очень просто,
без применения специальных мер по. стабилизации их работы. Так,
например, в механических телеграфных аппаратах допускается от-
клонение скорости вращения распределителей от номинальной на
1%. Это значит, что коэффициент нестабильности генератора уп-
равляющего устройства может составлять
К = 1072.
3—193
65>

Такая величина относительной нестабильности обеспечивается
в электронных системах простейшими генераторами, а в механиче-
ской аппаратуре
— электродвигателями постоянного или перемен-
ного тока.
Однако, как будет показано в дальнейшем, стартстопные систе-
мы обеспечивают худшее качество при передаче по каналам с по-
мехами, чем синхронные.
Перейдем к примерам. На рис. 3.10 показана блок-схема управ-
ляющего устройства синхронной системы с дисковыми распреде-
Гинхранный
ыйп
ВЕС двигатель
Скорость вращения
М=К 2 (06/мин)
[Е
Усилитель
мощности
Делитель
| УбстОть!
|
Камертон.
| генератор
Рис. 3.10. Блок-схема управляющего устройства для синхронного меха-
нического передатчика
лителями. Стабильное по частоте переменное напряжение выраба-
тывается камертонным генератором. С генератора управляющее
напряжение подается на делитель частоты с коэффициентом де-
ления, равным п. Затем колебания с частотой |/п усиливаются уси-
лителем мощности и поступают в обмотку синхронного двигателя,
вращающего щетки распределителя. Скорость вращения щеток,
таким образом, определится частотой | колебаний высокостабиль-
ного камертонного генератора. С целью уменьшения геометричес-
ких размеров камертона обычно рассчитывают генератор на повы-
шенную частоту колебаний с дальнейшим делением. Кроме того,
стабильность генератора с повышением частоты ›увеличивается.
На рис. 3.10 к — постоянный коэффициент пропорциональности.
Рассмотрим теперь схему управляющего устройства для элек-
тронного передатчика, работающего в стартстопном режиме. Такое
устройство должно при поступлении сигнала пуска включиться,
выдать в схему распределителя определенное количество управ-
ляющих импульсов и затем остановиться. Количество управляющих
импульсов должно быть равно числу посылок в кодовой комбина-
° ции, а период следования должен соответствовать длительности
элементарной посылки ®. Остановка управляющего устройства
должна осуществляться им самостоятельно, без воздействия извне.
Блок-схема такого управляющего устройства показана на
рис. 3.1Ша, временная диаграмма работы— на рис. 3.116. После-
довательность работы такова. Задающий генератор ЗГ работает
в режиме непрерывного генерирования колебаний с частотой |.
Эти колебания преобразовываются формирователем тактовых им-
пульсов ФТИ в вид, необходимый для управления последующими
элементами (см. диаграмму рис. 3.116). Ключ Кл закрыт, поэтому
тактовые импульсы не проходят в делитель. Стартстопное устрой-
66

ство ССУ, получив от источника информации сигнал пуска, пере-
ключается в рабочее положение и открывает ключ Кд. Импульсы,
генерируемые задающим генератором и формирователем, полу-
тают возможность поступить в схему делителя частоты, имеющего
@)
6) ы.
ВхобКЛ.
Е
рп40т-та
ГАК
гой
/
ПСК
[
рКЛ
р
Вы/х09
Л -ЛЯ
1
Вых.
счету,
$
Рис. 3.Ш. Стартстопное управляющее устройство:
а) блок-схема; б) временная диаграмма работы
коэффициент деления, равный я. На выходе делителя появляются
импульсы с частотой следования в п раз меньшей. Эти импульсы
используются для управления работой распределителя, т. е. фор-
мирования границ элементарных посылок. Должно соблюдаться
соотношение
[п=илип=.
Одновременно управляющие импульсы поступают на счетчик, ко-
эффициент пересчета которого равен количеству посылок в кодовой
комбинации. При использовании пятиэлементного кода в старт-
стопном режиме передачи кодовая комбинация, как было показано
в гл. |, будет состоять из семи посылок общей длительностью
7,9 ®. При поступлении на вход счетчика седьмого импульса на его
выходе появляется сигнал «Стоп», который переводит ССУ в по-
ложение покоя, чем выключает схему до прихода следующего сиг-
нала пуска.
3*

Следует пояснить назначение делителя. В принципе, можно бы-
ло бы включать и стопировать непосредственно сам генератор.
Однако в этом случае, особенно на низких частотах, в контурах
генератора при его включении возникают переходные процессы,
меняющие частоту генератора в пределах стартстопного цикла.
Возможен и другой вариант
— непрерывно работающий генератор
с низкой частотой = включается и выключается ключом. Одна-
ко этот вариант тоже нельзя использовать, так как моменты пуска
не связаны по времени с импульсами генератора. Следовательно,
после получения сигнала «Пуск» и открывания ключа первый так-
товый импульс может появиться с любым запаздыванием, лежа-
щим в пределах от 0 до &. Такое неопределенное запаздывание не-
допустимо на приеме, если передача ведется непрерывно, знак за
знаком.
Пбэтому единственно возможным является рассмотренный на-
ми вариант с высокочастотным генератором, ключом и делителем.
Коэффициент деления делителя п выбирается обычно равным 50—
100. При таком коэффициенте неопределенность запаздывания со-
ставляет 1—2 Ц, т. е. является вполне допустимой. На диаграмме
рис. 3.116 это запаздывание показано на графике «выход ключа»:
первый импульс на выходе ключа сдвинут относительно сигнала
пуска примерно на один период высокочастотной последователь-
ности.
3.6. ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА
Выходные устройства в передатчиках дискретной информации
служат для формирования прямоугольных однополюсных или двух-
полюсных посылок постоянного тока заданной амплитуды. Как и
остальные, рассмотренные выше узлы передающих оконечных уст-
ройств, выходные устройства могут быть механическими или элек-
тронными.
Известно большое количество схем электронных выходных уст-
ройств, работающих в широком диапазоне скоростей передачи.
В последнее время электроника начинает находить применение и
там, где ранее использовались исключительно механические кон-
такты и телеграфные реле. Однако все электронные реле имеют
‘один общий недостаток, особенно проявляющийся при работе их
по физической линии. Из-за того, что на реальных линиях часты
посторонние перенапряжения и короткие замыкания, существует
постоянная опасность перегрузки электронных ключевых элемен-
тов (особенно транзисторов) и выхода их из строя. Поэтому элек-
тронные выходные цепи передатчиков необходимо защищать от
больших напряжений и токов. Это не всегда возможно, так как
защитные устройства, например, плавкие предохранители зачастую
не могут мгновенно реагировать на перегрузки, выводящие из строя
электронные ключевые элементы. Несмотря на этот недостаток,
использование электроники в выходных цепях дает значительный
68
сы

эффект, а в ряде случаев, на скоростях больше 100 609, является
единственно возможным.
В механических низкоскоростных передатчиках в качестве вы-
ходных устройств обычно применяют механические контакты или
поляризованные телеграфные реле. В передатчиках телеграфных
аппаратов нашли применение как одноконтактные, так и много-
контактные выходные устройства. Многоконтактный передатчик
состоит из нескольких контактных пар, соединенных параллельно
и нормально разомкнутых. Количество пар контактов равно пяти,
так как каждая пара формирует одну определенную посылку ко-
довой комбинации. Шестая пара служит для передачи служебных
посылок — стартовой. и стоповой.
,
В одноконтактном выходном устройстве все семь посылок старт-
стопной комбинации формируются одной единственной контактной
группой. Обычно одноконтактные передатчики могут работать как
в однополюсном, так и в двухполюсном режимах. В последнем
случае контактная группа состоит не из пары, а из трех контактов.
Одноконтактный передатчик следует признать более удачной кон-
струкцией, чем многоконтактный. Это мотивируется тем, что ме-
ханическая регулировка контактной системы из шести пар пружин
довольно сложна — моменты размыкания одной и замыкания со-
седней пары должны совпадать. Поэтому, как указывалось выше,
многоконтактный передатчик может вносить значительные иска-
жения в передаваемые посылки (до 5—10%).
Так как передатчик телеграфного аппарата коммутирует зна-
чительные по величине токи (40—50 ма) и часто работает на ин-
дуктивную нагрузку, то приходится предусматривать специальные
меры по предотвращению искрообразования на контактах. Обычно
параллельно контактам передатчика включают искрогасительный
контур, состоящий из последовательно соединенных резистора и
конденсатора.
Рассмотрим пример электронного выходного устройства. На
рис. 3.12 показана принципиальная схема индивидуального согла-
сующего устройства телеграфного аппарата (ИСУ-ТА). Устройство.
предназначено для преобразования однополюсных посылок пере-
датчика телеграфного аппарата в двухполюсные, посылаемые в
канал связи. Преобразование происходит следующим образом.
При работе передатчика в однополюсном режиме его контакты
Пер размыкаются или замыкаются. Если контакты передатчика
замкнуты (передается токовая посылка), положительное напряже-
ние --100 в подается через диоды Д: и Ди резистор No в цепь
база—эмиттер транзистора Т\ и закрывает его. Транзистор Ть от-
крывается, а Гз — закрывается. Открытый к—э-переход транзисто-
ра Г› создает цепь для прохождения прямоугольных импульсов от
генератора ГПИ к первичной обмотке трансформатора Три. Во вто-
ричных обмотках индуктируется напряжение, которое после вы-
прямления открывает транзисторы Ту и Ть. Через транзистор Т/
на один выход устройства (клемма /Л!) поступает напряжение
69

— 60 в, на второй выход (клемма /?2) — +60 в через транзистор Т..
При трансляции с передатчика бестоковой посылки контакты
Пер разомкнуты, транзисторы Ти и Гз открыты, и импульсы посту-
пают в обмотку трансформатора Тр>. Соответственно открываются
транзисторы Гз и Тт, и полярность посылки на выходе меняется на
Д;
Рис. 3.19. Принципиальная схема индивидуального согласующего устрой-
ства телеграфного аппарата '(ИСУ-ТА)
противоположную (—60 в — на клемме Л, +60 в — на клем-
ме /).
Рассматриваемое устройство имеет важное преимущество перед
аналогичными схемами, выполненными на электромагнитных реле.
При работе по кабельным парам городских телефонных сетей от-
сутствие потенциала земли на обоих жилах пары позволяет резко
уменьшить влияние телеграфных посылок на соседние пары, по
которым ведется телефонная передача.
70

No
ГЛАВАИ
ПРИЕМНЫЕ ОКОНЕЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
И НАДЕЖНОСТЬ ОКОНЕЧНЫХ УСТРОЙСТВ
4.1. БЛОК-СХЕМА
Приемное оконечное устройство в значительной степени влияет
на основные характеристики связи: скорость передачи информа-
ции, надежность и достоверность. С точки зрения технической реа-
лизации приемное устройство обычно более сложно по сравнению
< передающим. Приемники преобразуют комбинации электричес-
ких посылок, поступившие из канала, в соответствующие этим ком-
бинациям сообщения. Составляющие сообщения знаки — буквы,
цифры, команды, элементы машинного языка и т. п. — направля-
ются затем к потребителю сообщений. Отличительным признаком
приемного оконечного устройства, как и передающего, является то,
что для работы используются посылки постоянного тока, однопо-
люсные или двухполюсные.
К числу приемных оконечных устройств можно отнести:
— приемные части телеграфных аппаратов;
— реперфораторы-устройства, записывающие принятые двоич-
ные сигналы в виде комбинаций отверстий на перфорированной
ленте;
— различного рода печатающие устройства для печати дан-
ных с высокими скоростями на бумаге;
— входные устройства ЭВМ, приспособленные для приема ин-
формации непосредственно из канала связи:
— приемные части устройства защиты от ошибок, используе-
мые в аппаратуре передачи данных.
Приемное оконечное устройство должно выполнять следующие
основные функции:
1. Прием из дискретного канала электрических посылок по-
стоянного тока и преобразование их в вид, удобный для управле-
ния узлами приемника.
2. Регистрация (распознавание) полярности принятых посылок.
Иногда этому сопутствует также проверка правильности принятой
посылки или кодовой комбинации по определенному признаку, на-
пример, для обнаружения и исправления ошибок.
71

3. Определение номера каждой посылки в кодовой комбинации,
т. е. определение начала и конца комбинации.
|
4. Преобразование последовательной кодовой комбинации в па-
раллельную, выполняемое обычно путем накопления всех разря-
дов кодовой комбинации с последующим одновременным считы-
ванием.
5. Дешифрация зарегистрированной кодовой комбинации. В про-
цессе дешифрации определяется знак (буква, цифра), которому
соответствует по кодовой таблице принятая комбинация.
6. Отпечатывание расшифрованного знака на каком-либо носи-
теле, чаще всего на бумаге. В ряде случаев этот этап работы может
отсутствовать, например, при электрическом вводе принятой ин-
формации в ЭВМ или при выдаче электрических либо механичес-
ких команд в исполнительные устройства. При приеме на перфо-
‘ленту печать заменяется пробиванием отверстий (пуншированием)
на бумажной ленте. Следует отметить, что здесь отсутствует этап
дешифрации, так как на ленту пуншируются не знаки, а сами ко-
довые комбинации. В ряде реперфораторов запись на перфоленту
и печать на бумагу осуществляются одновременно, что позволяет
оператору удобнее контролировать правильность приема.
В соответствии с перечисленными функциями пример блок-схе-
мы приемного оконечного устройства можно представить так, как
ай
ЯБЕ ЕН8 О ВЕЗИИЕНЕ
Ноборное устрои
РерерИ
р. ТИ
Потребителе сообщений
Рис. 41. Пример блок-схемы приемного оконечного
устройства
ПИЯЕЕКИрн
ПОНИНИВА
:|||||||||| ||||||||||||
она показана на рис. 4.1. В отдельных случаях некоторые узлы,
показанные на этом рисунке, могут отсутствовать.
Принимаемые посылки постоянного тока, двухполюсные или
однополюсные, поступают во входное устройство, которое преобра-
72

зует их в электрические или механические сигналы, удобные для
последующей обработки. Преобразованные сигналы поступают в
наборное (регистрирующее) устройство, где осуществляется их ре-
гистрация. Под термином «регистрация» объединяют четыре от-
дельные операции:
а) определение состояния («1» или «0») каждой посылки в
комбинации;
6) отделение кодовых посылок от служебных;
в) определение номера каждой посылки в кодовой комбинации;
г) запоминание состояния зарегистрированных посылок до окон-
чания приема всей комбинации.
Операция определения номера кодовой посылки в комбинации,
как уже указывалось в гл. 1, необходима для правильной дешиф-
рации. Эта операция, так же как и определение состояния посыл-
ки, происходит при участии распределителя приема, который пере-
дает в наборное устройство необходимые отметки времени. Можно
сказать, что распределитель управляет моментом регистрации каж-
дой кодовой посылки.
Таким образом, к концу приема кодовая комбинация оказы-
вается накопленной в наборном устройстве, откуда считывается
параллельным кодом в дешифратор (декодировщик). Дешифратор,
определив, какому знаку соответствует комбинация, посылает че-
рез определенный выход сигнал в выводное устройство, которое
зарегистрирует (стпечатает) нужную букву или цифру.
Управляющее устройство, часто называемое также коррекцион-
ным, осуществляет согласование работы распределителей передачи
и приема, подстраивая фазу приемного распределителя в соответ-
ствии с фазой передающего. Как известно, без синфазности рас-
пределителей правильный прием невозможен.
Следует упомянуть о ряде второстепенных операций, выполняе-
мых элементами приемника наряду с вышеперечисленными основ-
ными. Например, при печатина бумажный рулон со стандартной
шириной 215 мм приемник в конце каждой строки должен выпол-
нять операции возврата каретки и перевода строки. Это происхо-
дит под_действием специальных кодовых комбинаций, передавае-
мых периодически между комбинациями текста. В некоторых мо-
делях приемников возврат каретки и перевод строки осуществляет-
ся автоматически при окончании строки.
В телеграфных аппаратах вспомогательной является операция
перевода регистра. Под действием регистровых комбинаций печа-
тающее устройство переключается в режим печати русских или ла-
тинских букв или цифр. В ленточных телеграфных аппаратах не-
обходимо также протягивать шагами бумажную ленту.
При необходимости оконечные приемные устройства могут вы-
`полнять так называемые функциональные операции. При
приеме определенной кодовой комбинации может включаться, на-
пример, перфорирующее устройство или звонок, или другой вспо-
73

могательный механизм. Это расширяет возможности связи и соз-
дает дополнительные удобства для потребителей сообщений.
Как и ранее, рассмотрим подробно с конкретными примерами
основные узлы приемных оконечных устройств.
4.2. ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА
В электронных приемниках входное устройство является бес-
контактным. Преобразование сигнала в вид, удобный для. регистра-
ции, осуществляется электрическим или электромагнитным путем.
В качестве примера рассмотрим входное бесконтактное устройство
с привязкой сигнала к тактовой частоте (рис. 4.2). Этот узел при-
Рис. 4.2. Пример принципиальной схемы электронного
входного устройства с привязкой к тактовой частоте
емника преобразует входящие однополюсные или двухполюсные
посылки в последовательность сигналов вида «—Ек» и «ноль», сни-
маемую с коллектора транзистора. Особенностью устройства яв-
ляется то, что фронты преобразованных посылок на выходе строго
совпадают по времени с импульсами тактовой последовательности
высокой частоты. Тактовые импульсы являются общими для всей
схемы приемника.
|
Прием двухполюсных посылок осуществляется следующим об-
разом. В зависимости от полярности принимаемой посылки, во
входных обмотках ферритовых ячеек NoNo | и 2 ток записи проте-
кает в одном из двух направлений. Входные обмотки включены
навстречу друг другу. Поэтому с началом отрицательной посылки
`в ячейку No [ будет записана «1», а в ячейку No 2 — <0». В обмот-.
ках считывания ячеек протекают тактовые импульсы, источник ко-
торых является общим для всего приемника. В момент первого
такта, следующего сразу после начала посылки, на выходе ячейки
No | появится импульс. Через диод Д.: этот импульс поступит на
базу левого транзистора Т, триггера и откроет этот транзистор.
Это вызовет закрывание Т› и на выходе схемы появится посылка
«—ЁЕк». Начало ее будет определяться моментом действия первого
после начала посылки на входе тактового импульса. В дальнейшем
74

х
(
с ячейки No | все время будут считываться импульсы, подтверж-
дающие состояние «—ЁЕ„» на выходе. Если далее на вход поступит
положительная посылка, то триггер перебросится в противополож-
ное состояние под действием импульса с ячейки No 2. На выходе
начнется бестоковая посылка (Ик=0).
Для приема однополюсных сигналов переключатель Ш. пере-
водят в правое положение. Прием токовой посылки, как и ранее,
вызовет импульсы на выходе ячейки No | и появление «—Ек» на
выходе. Одновременно управляющие импульсы поступают на базу
транзистора Гз, который реализует операцию запрета: импульсы
ГИ через резистор Ю› и участок коллектор — эмиттер транзистора
Гз замыкаются на землю. При приеме бестоковой посылки обе ячей-
ки NoNo 1 и 2 останутся в состоянии «0» и сигнала на их выходах
не будет. Отсутствует и запрещающее напряжение на’ базе То.
Первый же тактовый импульс ТИ через резистор В» поступит на
правый вход триггера и переключит его в положение, при котором
выходное напряжение равняется нулю.
Привязка фронтов посылок к тактовой частоте позволяет син-
хронизировать работу всех узлов приемника, в частности, повы-
сить точность управления работой распределителя. Как будет по-
казано далее, это создает лучшие условия для регистрации посы-
лок в условиях действия краевых искажений. Желательно, чтобы
частота следования тактовых импульсов была в 50—100 раз боль-
ше, чем частота следования двоичных посылок (скорость передачи
их). При выполнении этого условия зона неопределенности запаз-
дывания воспроизводимых посылок на выходе схемы относительно
входа будет небольшой — не более 1—2% от &.
В электромеханических приемниках, в частности в телеграфных
аппаратах, электрические посылки нужно преобразовать в состоя-
ние определенных деталей приемника. Поэтому входные устрой-
ства будут представлять собой электромеханический преобразова-
тель. Гаким преобразователем является электромагнит, якорь ко-
торого в зависимости от полярности посылок будет отпущен или
притянут. Приемные электромагниты телеграфных аппаратов мо-
гут быть поляризованными либо неполяризованными. Это опреде-
ляется тем, какие посылки принимаются аппаратом — двухполюс-
ные или однополюсные.
Основной отличительной особенностью приемного электромаг-
нита является малое время срабатывания. При скоростях передачи
50 и 75 600 и длительности элементарной посылки 13—20 мсек
время срабатывания электромагнита не должно превышать не-
скольких миллисекунд. Так, например, приемный электромагнит ап-
парата СТ-2М имеет время срабатывания 5,2 мсек. Это условие
конструктивно выполняется следующим образом. Выбирается якорь
с возможно меньшим весом и, следовательно, с малой инерцион-
ностью. Кроме того, величина тока входящих посылок выбирается
довольно большой. Обычно она составляет 40—50 ма. Обмотка
электромагнита имеет обычно значительное количество витков и,
75

следовательно, большую индуктивность. Электромагнит аппарата.
СТ-2М имеет такие данные [Л?2]: количество витков обмоток
2Ж4300; сопротивление обмоток 2Ж225 ом; индуктивность 7,5 гн.
Все эти меры нежелательны, так как увеличивается расход то-
ка, снижается дальность телеграфирования и ухудшаются условия
приема посылок. Особенно вредно влияние индуктивности прием-
ного электромагнита, сильно сглаживающей прямоугольные фрон-
ты посылок и вызывающей искажения их длительности.
Повысить скорость и надежность срабатывания электромагни-
та можно путем принудительного подталкивания якоря к сердеч-
нику при приеме каждой элементарной посылки. Принцип работы
механизма подталкивания иллюстрируется рис. 4.3. Под ‘действием
|
- стартовой посылки распределительный
вал приемника начинает вращаться, и
подталкивающие кулачки будут действо-
вать на рычаг якоря электромагнита, под-
водя якорь в нужные моменты времени
@)
к сердечнику. При приеме токовой по-
сылки якорь останется притянутым к сер-
дечнику, а при приеме бестоковой
— отой-
Рис. 4.3. Электромагнит с Дет от него под действием пружины.
принудительным подталки-
Применение такого . подталкивателя
ванием якоря
позволяет примерно вдвое уменьшить ве-
личину тока принимаемых посылок. Вре-
мя срабатывания электромагнита при этом уменьшается до 3 мсек.
В телеграфном аппарате Т-100 фирмы Сименс приемный элек-
тромагнит имеет двухъякорную систему. Первый якорь с большим
размахом хода служит только для пуска и остановки распреде-
лителя приема. Во время приема кодовых посылок первый якорь
принудительно отводится, и регистрация осуществляется вторым
якорем, имеющим малые размеры и небольшой ход. Такая конст-
рукция улучшает условия приема искаженных по. длительности по-
сылок и позволяет уменьшить индуктивность обмотки до [ ги.
Некоторые входные устройства стартстопных приемников име-
ют защиту от ложного пуска. Механический или электронный при-
емник, оборудованный такой защитой, остается в стоповом поло-
жении, если длительность стартовой посылки меньше 0,5 &. Это
позволяет частично исключить ложные пуски при действии помех
‚и кратковременных перерывов. Если же длительность стартовой
полярности превысит 0,5 No, то стартстопный приемник начнет цикл
приема. .
49. МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ И НАБОРНЫЕ УСТРОЙСТВА
Наборное устройство является узлом, в наибольшей степени
определяющим качество приема посылок, т. е. величину достовер-
ности. Основной задачей наборного устройства является опреде-
ление состояния каждой посылки в кодовой комбинации. Эта зада-
76

Еабе
ча нетрудна, если принятая посылка не искажена по форме и дли-
тельности по сравнению с переданной. В реальных же условиях
.‹ двоичные посылки при передаче их по каналам связи могут пре-
терпевать значительные искажения двух видов, рассмотренных ра-
нее в гл. |: краевые искажения и дробления. Следовательно, нз-
борное устройство приемника должно обладать известной защи-
щенностью от действия искажений. Другими словами, приемник
должен правильно определять состояние посылок, если степень их
искажений не превышает некоторой, заранее определенной вели-
чины. Эта величина максимально допустимых краевых искажений
или дроблений, при которой еще возможен правильный прием, ис-
пользуется обычно в качестве основной характеристики наборного
устройства.
|
Краевые искажения и дробления совместно действуют в кана-
лах всех видов. Однако удельный вес их искажающего действия
на передаваемые посылки для разных видов каналов будет раз-
личным. Так, например, при передаче информации по каналам ТЧ
со скоростью, близкой к максимальной, возникают значительные
краевые искажения, в то время как количество дроблений может
быть относительно невелико. На коротковолновых радиотелеграф-
ных каналах, наоборот, ‘краевые искажения практически отсутст-
вуют, а подавляющее большинство ошибок вызывается дробле-
ниями. Значит, при разработке дискретного приемника необходимо
учесть характер мешающих воздействий в том виде канала, кото-
рый в дальнейшем будет использоваться. Такой учет искажающих
свойств канала сводится к выбору оптимального метода регистра-
ции посылок.
Существует два классических метода регистрации, известных из
курса телеграфии,— метод стробирования и интегральный метод.
Кроме того, в последние годы разработаны способы регистрации,
основанные на совместном использовании достоинств двух основ-
ных методов.
|
Метод стробирования использует регистрацию посылок
в их средней части. Этот метод распространен наиболее широко
как в электромеханических, так и в электронных приемных оконеч-
ных устройствах. При этом методе определение состояния элемен-
тарной посылки происходит в тот момент, когда принимается ее
* средняя часть. Края посылки отсекаются и не действуют на набор-
ное устройство. Легко убедиться, что такой способ приема является
‘наилучшим, если в канале велики краевые искажения посылок.
На рис. 4.4 показаны две посылки кодовой последовательности,
Г
10
ЕН
|
05
0500
и
Рис. 4.4. Расположение моментов регистрации относительно
неискаженных посылок при методе стробирования
77

каждая длительностью 1. Расположим моменты регистрации В
и 15 строго посередине неискаженных посылок. Если передний или
задний фронты любой посылки под действием искажений будут
смещаться, это не вызовет ошибки в определении полярности.
Ошибочная регистрация произойдет только при очень больших
сдвигах фронтов, захватывающих середину посылки. Вероятность
такой ошибки Рош численно будет равна вероятности того, что сме-
щение характеристического момента восстановления (ХМВ) 6 пре-
высит половину длительности посылки:
Рош =Р (6 > 0,54).
(4.1)
Следовательно, при приеме с таким методом регистрации можно
допустить искажения:
Окс доп —5)
(4.2) |
и при этом посылка будет зарегистрирована без ошибки.
Нужно заметить, что не всегда оптимальным является выбор
момента регистрации посередине посылки. На связях, где имеют-
ся значительные регулярные (постоянные по величине и знаку) со-
ставляющие искажений, сдвигают момент регистрации от середи-
ны неискаженной посылки к середине реально принимаемой с ре-
гулярными искажениями посылки. Большинство телеграфных ап-
паратов, например, имеют специальное устройство
— фазоустано-
витель, позволяющее смещать момент регистрации в пределах эле-
ментарной посылки. Однако следует помнить, что сдвиг момента
регистрации дает эффект только тогда, когда величина искажений
длительное время постоянна. При изменении величины и особенно
знака регулярной составляющей условия приема становятся хуже
по сравнению с регистрацией посередине неискаженной посылки.
Формулы (4.1) и (4.2) справедливы для случая практически
мгновенной регистрации посылок, когда наборное устройство
безынерционно. Такой случай имеет место в электронных дискрет-
ных приемниках, где регистрация осуществляется очень коротким
стробирующим импульсом с выполнением условия
И,
Ч
А
(4.3)
В механических наборных устройствах
в силу их инерционности величина макси-
мально допустимых искажений будет
меньше, чем допустимо по ф-ле (4.2).
Это можно пояснить на следующем при-
мере. Рассмотрим устройство регистрации
посылок, применяемое в механических
Рис. 4.5. Включение ре- системах с дисковыми распределителями
гистрирующего электро-
С
ана Ва В приемник (рис. 4.5). Состояние посылки длитель
телем
ся регистрирующим электромагнитом РЭ.
78

Электромагнит подключается к линии с помощью щетки и контак-
та кольца, длина которого 'А{ значительно меньше длины контакта
передачи &. Заштрихованная часть кольца выполнена из электро-
изоляционного материала. Фазовое положение щетки выбрано та-
ким образом, что она пробегает по укороченному контакту 1) во
время приема средней части посылки. Следовательно, состояние по-
сылки фиксируется электромагнитом РЭ в ее средней, наименее
искаженной части.
Ширина укороченного контакта ДГ определяется временем, не-
обходимым для срабатывания регистрирующего электромагни-
па РЭ.
|
Из рис. 4.5 можно определить максимально допустимую вели-
чину искажений бмакс доп, Выразив ее в процентах длительности эле-
ментарной посылки #:
ое О.
(4.4)
о
Ширина зоны регистрации (укороченного контакта) ДЕ хотя и мень-
ше, чем длительность элементарной посылки й, но соизмерима
с ней; Поэтому в электромеханических приемниках предельно до-
пустимые искажения, которые еще не вызывают ошибки, обычно
составляют всего 35—40%. Увеличение скорости передачи, как это
видно из ф-лы (4.4), снижает величину бмакс доп. Это еше одна из
причин, исключающих применение механических систем на скоро-
стях, больших 200 600.
В теории и технике передачи дискретных сообщений величина
предельно допустимых краевых искажений используется в качестве
основной характеристики приемника и определяет величину ис-
правляющей способности. [о определению исправляю-
щая способность характеризует свойство приемника правильно ре-
гистрировать искаженные по длительности посылки. Численно ве-
личина исправляющей способности ‘и равна максимально допусти-
мому искажению бмакс доп ИЗ выражения (4.4)
No, = бакс доп АЕ 100%.
(4.5)
р
Величина исправляющей способности р, как и величина крае-
вых искажений, выражается в процентах от длительности элемен-
тарной посылки И.
Исправляющая способность приемника зависит от целого ряда
факторов: времени срабатывания регистрирующего устройства, точ-
ности корректирования фазы приемного распределителя, расхож-
дения скоростей передатчика и приемника и ряда других. Некото-
рые из этих факторов являются постоянно действующими, так как
они были заложены при разработке и конструировании аппарату-
ры. Другие могут меняться в условиях эксплуатации в значитель-
ных пределах.
Омакс доп =:
1) Метод стробирования иногда называют методом укороченного контакта.
79

Поэтому нельзя характеризовать приемник единственной вели-
чиной исправляющей способности. Различают три вида исправляю-
щей способности [/115].
Теоретическая исправляющая способность ЦТ *
является расчетной величиной, не учитывающей никаких погреш-
ностей, возникающих в реальных условиях эксплуатации. Предпо-
пагается также, что погрешности изготовления отсутствуют. Сле-
довательно, величина ит зависит только от времени срабатывания
регистрирующего устройства, ранее обозначенного через ДЁ:
=5—А? 100%.
(4.6)
Ит 21
В электромеханических приемниках величина Л} определяется дли-
ной укороченного контакта. Выше указывалось, что время сраба-
тывания устройств регистрации составляет около 20—30% от &.
Поэтому в электромеханических приемниках, в частности в теле.
графных аппаратах, и. не превышает 35—40%. В электронных
приемниках с регистрацией стробирующими импульсами при ско-
ростях не более нескольких тысяч бод обычно выполняется условие
(4.3) и теоретическая исправляющая способность близка к 50%.
Величина ДЕ здесь равна длительности стробимпульса плюс время
срабатывания электронного регистрирующего устройства. По ана-
логии с электромеханическими системами эту величину часто назы-
вают «условным укороченным контактом».
Теоретическая исправляющая способность характеризует рабо-
ту приемника в идеальных условиях, т. е. позволяет оценить сам
метод регистрации. Для практической оценки пользуются эффек-
тивной исправляющей способностью Цэфф, Которая из-
меряется в условиях действительной эксплуатации приемника. Эта
р величина учитывает погрешность работы распределителя браспр и
погрешность фазирования бфаз. Эти погрешности реальной системы
вызывают некоторый сдвиг зоны регистрации ДЁ по отношению
к середине идеальной посылки. Поэтому считают, что длина зоны
регистрации (условного укороченного контакта) увеличивается
на величину погрешностей: АД =АЕ-браспр
+ бфаз. Соответственно
эффективная исправляющая способность будет меньше теорети-
ческой:
Иэфф —Иг— Ораспр— Офаз.
(4.7) а
Произведем сравнение эффективной исправляющей способно-
сти синхронного и стартстопного приемников. Управление фазой
распределителей обоих приемников осуществляется специальными
коррекционными посылками (или комбинациями), которые, пройдя
по каналу, искажаются в такой же степени, как и информационные.
Погрешность фазирования определится величиной этих искажений:
Офаз ==К 6,
(4.8)
где 0 — величина искажений посылок в канале: к — коэффициент,
80
ее
их

отражающей степень влияния искажений коррекционных посылок
на устройство фазирования приемника. Можно показать, что в
стартстопных системах величина к равна единице. Поэтому у старт-
стопного приемника
Иэфф ==Ит— браспр— 8.
° (4.9)
При синхронном способе передачи влияние искажений коррек-
ционных посылок значительно меньше. и к=0,01—0,04. Следова-
тельно, для синхронного приемника с достаточной для практики
степенью точности третьей составляющей выражения (4.9) можно
пренебречь:
ых
Иэфф —Ит— ох
(4. 10)
Следовательно, исправляющая способность синхронного приемни-
ка, в отличие от стартстопного, не будет зависеть от искажений
посылок в канале связи.
Номинальная исправляющая способность В
представляет собой минимальное значение величины Цэфф, ПОолУучен-
ное для группы однотипных приемников в нормальных условиях
эксплуатации.
В современных синхронных приемниках с электронными устрой-
ствами регистрации эффективная исправляющая способность до-
стигает 45—484$, а в электромеханических (в частности, в теле-
графных аппаратах) — лежит в пределах 28—40%. Учитывая, что
краевые искажения в каналах редко превышают 15—20%4, можно
сделать вывод о том, что метод стробирования дает надежную
защиту информации от искажений краев посылок.
Исправляющая способность характеризует качество работы при-
емника. Для оценки всей связи в целом удобнее пользоваться кри-
терием, который называется запасом устойчивости связи.
Запас устойчивости А показывает, насколько исправляющая спо-
собность приемника превышает суммарные искажения бобщ пере-
датчика и канала связи:
|
А
(4.11)
Величина А является переменной, так как исправляющая спо-
собность и искажения меняются во времени. Поэтому при расчетах
следует пользоваться минимальным значением запаса устойчиво-
сти Амин для заданного сеанса передачи. Очевидно, что условие
безошибочной регистрации посылок при действии только краевых
искажений можно записать следующим образом:
Амин>0или и.>добщ-
(4.12)
Рассмотрим несколько примеров реализации метода приема
со стробированием. На рис. 4.6 показана функциональная схема
устройства регистрации с помощью стробимпульсов и временная
днаграмма работы схемы при приеме искаженных посылок. При-
нятые с укорочением или удлинением однополюсные посылки по-
81

ступают на вход устройства регистрации. Входной триггер, как
это показано на диаграмме, будет переключаться в точном соответ-
ствии с фронтами посылок искаженной последовательности. Два
выхода этого триггера через схемы И связаны с двумя входами
регистрирующего триггера. Схема И представляет собой электрон-
ный ключ, открывающийся только в момент действия стробимпуль-
аа 6х. триггер
Вегистрир. триггер
|
6х00
|
1.
Вь!х00
0
Гтрбимпульсы
6)
Педейча
2
5
,
мы
2
и
ЕЕ
Триггер
:
(троб-
|
Регистр
триггер
ЕЙ
о6,
Рис. 4.6. Устройство регистрации стробимпульсами:
а) функциональная схема; б) диаграмма работы при приеме иска-
женных посылок
са, т. е. строго посередине неискаженных посылок. Следовательно,
регистрирующий триггер сможет занять то же положение, что и
входной, лишь спустя некоторое время после начала посылки. Так
как стробимпульсы следуют с интервалом, равным {о то регистри-
рующий триггер восстановит длительность каждой посылки, сохра-
нив ее знак. Поскольку длина условного укороченного контакта
(стробимпульса) весьма мала, исправляющая способность близка
к 500, т. е. к максимально возможной величине.
Из диаграммы рис. 4.6 видно, что кодовая последовательность
на выходе схемы запаздывает относительно входной неискаженной
_ ровно на 0,5 &. Такое постоянное и одинаковое запаздывание никак
не будет влиять на качество приема.
|
Основной трудностью при реализации метода приема строби-
рованием является получение из принятой искаженной последова-
тельности отметок времени, точно соответствующих серединам не-
искаженных посылок. Эта операция выполняется устройством фа-
зирования распределителя.
В телеграфных аппаратах стартстопного типа регистрация осу-
ществляется несколько иначе, с помощью механизма блокировки
якоря электромагнита. Работу этого механизма можно пояснить
82

>
с помощью рис. 4.7а. Блокировочный диск / запускается с началом
стартовой посылки и за время приема кодовой комбинации делает
полный оборот, после чего останавливается. По рабочей поверхно-
сти диска, имеющей 5 вырезов, скользит одно из плеч блокировоч-
ного рычага 2. Другое плечо рычага взаимодействует с призмой 9,
укрепленной на вилке якоря 4 электромагнита. Якорь может пере-
мещаться под действием принимаемых посылок при условии, что
блокировочный рычаг отведен от призмы, как это показано на
рис. 4.74. Развернем рабочую поверхность блокировочного диска
@)
3.>,а
“>Рис. 4.7. Механизм блокировки якоря электромагнита:
а) конструкция; б) диаграмма работы
в прямую линию, как это показано на рис. 4.76. Выберем момент
пуска диска так, чтобы вырезы оказывались напротив блокировоч-
ного рычага во время приема средней части неискаженных посы-
лок. При этом якорь электромагнита будет блокироваться в зоне
А{6л, заштрихованной на диаграмме рис. 4.76. Во время блокиров-
ки положение якоря запоминается наборным устройством. Таким
образом, знак посылки определяется в ее средней, наиболее устой-
чивой части.
В большинстве приемников предусмотрена регулировка исход-
ного положения блокировочного диска. Тем самым можно смещать
все зоны блокировки относительно принимаемых посылок. В нашем
случае, на рис. 4.7а начальная фаза диска выбрана так, что якорь
заблокируется в самом начале посылки, как только диск начнет
движение. Смещение зоны регистрации относительно середины
посылок применяют, когда в канале действуют односторонние ис-
кажения (в нашем примере
— искажения задних фронтов посы-
лок). Для случая двусторонних искажений оптимальным является
среднее положение зон регистрации Ал (без учета времени запус-
ка диска Г).
|
Исправляющая способность приемника с блокировкой якоря
определяется так же, как и при приеме на укороченный контакт:
и= А |00%.
2
Графически величина п, показана на диаграмме рис. 4.76.
83

Как уже указывалось, метод регистрации знака посылки стро-
бированием дает хорошие результаты в каналах, где действуют
большие краевые искажения. Однако при этом устройство регист-
рации плохо защищено от действия дроблений. Следует напомнить,
что дроблением называется кратковременное изменение полярно-
сти посылки, происходящее в любой ее части, в том числе и в се-
редине.
ен МТ
No2?
No3
М4
й
6
р
Принято
Зоне!
регистрации 2
7=д
А
Рис. 4.8. Диаграмма приема посылок, пораженных дроблениями, при ме-
тоде стробирования
На рис. 4.8 показаны элементарные посылки, искаженные в ре-
зультате действия дроблений. Ниже изображены зоны регистра-
ции, расположенные в середине неискаженных посылок и имеющие
некоторую конечную длительность А?. Рассмотрим, какая поляр-
ность будет зарегистрирована наборным устройством для каждой
из посылок No |—No 4. Посылка No | подвержена дроблению дли-
тельностью Ё,,. Однако к моменту начала регистрации дробление
уже закончилось, следовательно, полярность посылки будет опре-
делена как отрицательная, т. е. правильно. Посылка No 2 также
раздроблена, но здесь дробление длительностью #,, совпало по
времени с зоной регистрации. Полярность посылки будет зареги-
стрирована отрицательной, т. е. неверно.
`Из рассмотрения этих примеров можно сделать следующие вы-
‚воды. Во-первых, в приемниках с регистрацией посылки стробиро-
ванием дробление любой, даже короткой длительности может вы-
звать ошибку (если р>ДИ. Условием ошибки является совпадение
дробления с моментом регистрации. Во-вторых, устойчивость при-
емника к коротким дроблениям можно повысить, если расширить
зону регистрации АЕ. При этом следует помнить, что увеличение
зоны ДЕ соответственно снизит исправляющую способность прием-
ника. В качестве третьего вывода следует привести величину мак-
симальной длительности дробления, которая не всегда вызывает
ошибку. Очевидно, что такое дробление должно начаться и закон-
84
)

читься между двумя соседними зонами регистрации. Из рис. 4.8
находим эту величину:
ееа. иАр
(4.13)
Следовательно, условие того, что дробление обязательно вызовет
ошибку, можно записать так:
Рош =Р[р > (%—А48].
(4.14)
Дробления, длительность которых меньше пи—/+ вызывают ошиб-
ку с вероятностью, меньшей единицы.
|
Перейдем теперь к рассмотрению другого метода регистрации
— интегрального метода. Приемник с интегральным методом ре-
гистрации посылок называют обычно просто интегральным прием-
ником. В таком приемнике полярность посылки определяется в ре-
зультате анализа всей принятой посылки, а не только ее средней
части. Процесс регистрации складывается из следующих этапов \):
а) определяется суммарное количество электричества положи-
тельной полярности, полученное приемником за время одной эле-
ментарной посылки No;
6) одновременно та же операция производится для отрицатель-
ной полярности;
в) в конце посылки производится алгебраическое сложение по-
ложительного и отрицательного зарядов и по знаку полученной
суммы делается вывод о том, какую полярность имеет принятая
посылка.
Так как количество электричества О=ИЬ а И=‹сопз* для лю-
бой части двоичной посылки, то в интегральном приемнике по ве-
личине (С) определяют время положительной и отрицательной частей
посылки. Если окажется, что за промежуток к положительная по-
лярность принималась в течение времени, большего, чем 0,5 8, то
такая посылка регистрируется как положительная. Таким образом,
условие регистрации положительной посылки можно записать как
<
(4.15)
а условие регистрации отрицательной посылки — как
=
В;
(4.16)
где 1+ и Г — суммарное время приема соответственно положитель-
ной и отрицательной полярности.
Поясним сказанное на конкретном примере. На рис. 4.9 пока-
зана схема интегрального приемника и временная диаграмма при-
ема нескольких. искаженных посылок. Так же, как и схема рис. 4.6,
интегральный приемник состоит из двух триггеров, связанных через
ключевые транзисторы Т\ и Т>. Однако в схеме перехода от вход-
ного к регистрирующему триггеру включены интегрирующие цепоч-
') Рассматриваются двухполюсные посылки с одинаковыми амплитудами,
полученные на выходе релейной схемы.
85

а) Вх триггер
Вегистрир. триггер
К|
7,
Тр1
|
9х
вых.
9
а Стробимпульсы
0)
/Ге
ыы
No2
редача
у
=
[
р ИЕН
и
ЕоБАИЯ
Дробление
М
=
{
Г,
1,
[3
О.
а
Ее
!
Итнрывающие
импульсы
1
Еа
рига
27
ри
$
Рис. 4.9. Интегральный приемник:
а) схема; б) временная диаграмма работы
ки В.С! и Ю.С». Величины резисторов и конденсаторов выбраны так,
чтобы кривая заряда была близка к линейной. Это позволяет вы-
разить время Ё+ и Ё_ в виде пропорциональной электрической вели-^
чины — напряжения на конденсаторах С\ и С-.
На входной триггер поступают принятые с искажениями посыл-
ки, причем посылка No 2 подверглась также и действию дробле-
ния (см. диаграмму рис. 4.9). Цикл интегрирования начинается с
. началом неискаженной посылки (момент И). Ввиду запаздывания
переднего фронта посылки No | некоторое время происходит заряд
конденсатора С1. Затем полярность посылки становится отрица-
тельной, входной триггер переключается, и начинается заряд кон-
денсатора С5. В конце посылки дополнительно заряжается конден-
сатор С1. Таким образом, к концу посылки оба конденсатора заря-
жены каждый до определенной величины, пропорциональной дли-
тельности положительной и отрицательной частей посылки No 1.
Затем на базы ключевых транзисторов Т! и Г› подается открываю-
щий импульс и оба конденсатора разряжаются на первичную об-
86
<
No}

мотку трансформатора Гри. Во вторичной обмотке появляется раз-
рядный импульс, направление которого определится тем, какой
конденсатор имел больший заряд. Для нашего случая Ис, >И с.
поэтому регистрирующий триггер перейдет в положение, соответ-
ствующее минусу на его выходе. Затем за отрезок времени 5—&
будет анализироваться посылка No 2. Несмотря на дробление, к
моменту 13 напряжение Ис будет превышать Ос, и знак посылки
No 2 определится как положительный. Таким образом, на выходе
схемы получаем последовательность посылок, исправленных по
длительности и не имеющих дроблений. Как в приемнике с услов-
ным укороченным контактом, выходная последовательность будет
смещена относительно принятой. Величина смещения равна &.
Рассмотрим характеристики интегрального приемника. Из усло-
вий (4.15) и (4.16) следует, что искаженная посылка будет заре-
гистрирована правильно, если от нее осталось не менее половины.
Исправляющая способность интегрального приемника _
Ц инт 05 те }100%.
` (4.17)
Величина ДГ здесь определится двумя составляющими. Это, во-
первых, время разряда конденсаторов на обмотку трансформатора.
Во-вторых, нужно учитывать, что для управления регистрирующим
триггером требуется, чтобы разностное напряжение, полученное
после сравнения Ис и Ис, отличалось от нуля, иначе регистри-
рующий триггер не сработает. Обозначив через Ис мин минималь-
ное разностное напряжение, необходимое для уверенного перебра-
сывания регистрирующего триггера, можно записать:
АЕ р-р
(4.18)
Где {зар — время заряда конденсатора до напряжения Ис мин. Коэф-
фициент 0,5, стоящий перед скобкой в выражении (4.17), вводится
потому, что расчет исправляющей способности должен произво-
диться для самого неблагоприятного случая, когда регистрируемая
посылка укорочена с обоих сторон. На рис. 4.9 таким искажениям
подверглась посылка No |.
В идеальном случае, при АЁ>0 условием правильной регистра-
ции посылки в интегральном приемнике будет неравенство
та —-0,5о.
(4:19)
0
Поэтому для интегрального приема
О.
(4.20)
Практически с учетом времени ДЁ (4.18) исправляющая способ-
ность интегральных приемников составляет 15—20%. Сравнивая
выражения (4.5) и (4.17), можно сделать вывод о том, что исправ-
ляющая способность интегрального метода приема вдвое меньше,
87

чем исправляющая способность метода регистрации стробирова-
нием. Поэтому, если в канале действуют большие краевые иска-
жения, прием методом стробирования предпочтительнее.
Второй характеристикой интегрального приемника является сте-
пень его защищенности от действия дроблений. Выше, на диаграм-
ме рис. 4.9, было показано, что дробления определенной длитель-
ности не вызывают ошибок, в какой бы части посылки они не про-
исходили. Из условия (4.19) следует, что в идеальном случае дроб-
ление или пачка дроблений длительностью до
| рмакс =0,5
(4.21)
не приводит к ошибочной регистрации. Практически
{прмакс = 0,5 —АЁ=(0,3 = 0,4) &,.
(4.29)
Следовательно, интегральный метод приема даст лучшие результа-
ты на связях с большим количеством коротких дроблений и срав-
нительно небольшими краевыми искажениями.
`Было бы целесообразно для увеличения качества приема объ-
единить достоинства обоих способов регистрации и получить при-
емник с высокой исправляющей способностью, но нечувствитель-
ный к коротким дроблениям.
|
Рассмотрим комбинированный метод регистра-
ции — регистрацию в трех точках. Важной особенностью этого
метода является то, что он не только дает возможность бороться
с искажениями и дроблениями, но и позволяет обнаруживать ошиб-
И
ки, если искажения и
дробления велики (ус-
тройство, сигнализирую-
щее о появлении недопу-
стимо больших искажений
и дроблений, часто назы-
вают детектором‘ ка-
чества). В приемнике,
реализующем этот способ,
определение полярности посылки производится в трех точках, от-
стоящих друг от друга на 0,25 п. Расположение моментов регистра-
ции показано на рис. 4.10.
Посылка считается принятой правильно, если полярность ее во
всех трех точках одинакова. Во всех остальных случаях принятая
посылка бракуется и данный знак приемником не печатается 1).
Маменть регистрации
Рис. 4.10. Регистрация посылки в трех точках
') Возможен и другой вариант— знак выдается потребителю информации
в сопровождении специального сигнала «ошибка». В системах с обратным кана-
лом этим сигналом можно повторно. запрашивать неправильно принятую инфор-
мацию.
88
“)

>)
Результаты тройного стробирования могут быть таковы:
1111
000->0
100
110010 ошибка.
ИТД:
Критерием оценки качества приемника с регистрацией в трех
точках, как и в предыдущих случаях, является исправляющая спо-
собность и и максимально допустимая длительность дроблений
[др макс. Однако здесь нужен несколько иной подход к определению
этих параметров. Величины и и ЁБрмакс нужно рассчитывать для
случая, когда приемник не в состоянии обнаружить ошибку.
Ошибка не будет обнаружена, если приемник зарегистрирует
три единицы вместо трех нулей или наоборот. Из рис. 4.10 легко
видеть, что для этого двусторонние краевые искажения посылки
должны превысить 50%. Следовательно, исправляющая способность
приемника с регистрацией в трех точках илтеор=50%, т, е. составит
такую же величину, как и при регистрации методом стробирования.
В то же время приемник обнаружит любое дробление, если оно не
поразило всех трех точек регистрации. Поэтому Вр макс =0,5.
Приемник, регистрирующий посылку в трех точках, может ра-
ботать не только в режиме обнаружения ошибок, но также и в ре-
жиме мажоритарного приема (прием с голосованием по большин-
ству). Состояние посылки в последнем случае определяется по
большинству полученных результатов регистрации:
1111
000— 0
011-1 0010
1011
0100
110-— 1 100 —0
Возвратясь к рис. 4.10, можно определить характеристики мажо-
ритарного приемника следующим образом:
и=25% (для двусторонних искажений); р макс =0,95.
В принципе, в таком приемнике может быть не только три точки
регистрации, но и больше. Важно, однако, чтобы количество точек
было нечетным. Это позволит точно определить состояние посылки
для результатов вида 1 100,0 1 1 Ои аналогичных.
Мажоритарный прием применяется для исправления ошибок в
тех случаях, когда потеря информации (стирание) недопустима,
а обратный канал, по которому можно было бы повторно запра-
шивать информацию, отсутствует.
|
В заключение следует кратко остановиться на методе мажори-
тарного приема с помощью весовой функции. Сущность его за-
89

ключается в том, что результаты стробирования различных частей
посылки имеют разный удельный вес при определении состояния
посылки голосованием. Так, например, результаты стробирования
средней, наиболее устойчивой, части посылки в большей степени
влияют на определение состояния посылки, чем результаты стро-
бирования краев, подверженных искажениям. Дискретный прием-
ник, осуществляющий мажоритарный прием с учетом веса, сле-
дует считать наиболее близким к идеальному.
44. ДЕШИФРАТОРЫ (ДЕКОДИРОВЩИКИ)
Функцией дешифратора в приемных оконечных устройствах яв-
ляется определение символа (буквы, цифры, команды) по приня-
той и зарегистрированной кодовой комбинации. Схема дешифра-
тора, как и схема шифратора в передатчике, всегда строится на
основе кодовой таблицы.
Большинство дешифраторов рассчитано на прием. информации
в параллельном коде, когда все разряды кодовой комбинации по-
ступают на дешифратор одновременно. Следовательно, количество.
входов дешифратора определяется числом разрядов кода п (см.
рис. 4.1). Желательно, чтобы после расшифровки кодовой комбина-
ции сигнал появлялся на одном, вполне определенном выходе де-
шифратора. Тогда общее количество выходов Ш= 21.
В некоторых частных случаях дешифратор может реагировать
не на все возможные комбинации, а на одну или несколько задан-
ных. Это имеет место, главным образом, при дешифрации служеб-
ных сигналов, например, фазирующей комбинации, сигнала «ошиб-
ка» ит. п. Иногда оказывается конструктивно удобнее иметь в
приемнике два дешифратора: один для управления отпечатыва-
нием знаков и другой
— функциональный. Этот последний реаги-
рует на комбинации перевода регистров, возврата каретки и пере-
вода строки, пробела ит. д.
В качестве примеров можно рассмотреть принцип действия не-
которых наиболее характерных дешифраторов, электронных и ме-
ханических. В гл. 3 была показана схема диодного матричного
шифратора. Аналогичным образом матрица может быть исполь-
зована для дешифрации кодовых комбинаций. Схема диодного мат-
ричного дешифратора представлена на рис. 4.11. Перед дешифра-
цией кодовая комбинация четырехэлементного кода записывается
на управляющие триггеры, количество которых равно числу разря-
дов кода. Если соответствующий разряд имеет значение «|», то
триггер переходит в положение, при котором напряжение на пра-
вом выходе равно —ЁЕк. На левом выходе в это время появляется
нулевой потенциал. При нулевом значении разряда триггер зани-
мает противоположное положение: напряжение на правом выходе
равно нулю, а на левом —Ек. Таким образом, в соответствии с при-
нятой кодовой комбинацией на четырех парах вертикальных шин
матрицы появятся в определенном сочетании напряжения 0 и — Бы.
90
Я

Так, например, для показанной на рисунке комбинации 1001 под
напряжением —Ек окажутся правые вертикальные шины крайних
триггеров и левые — средних. При этом диоды Д.—Д, будут за-
крыты, и на выход / через резистор Ю и верхнюю горизонталь по-
ступит напряжение —ЁЕк. Все остальные горизонтали матрицы бу-
дут шунтированы, так как хотя бы один из диодов, подключенных
Вых. |
9еих.2
В6/х.9
(. 1.д.
Рис. 4.11. Пример диодного матричного дешифратора
четырехэлементного кода
к каждой горизонтали, будет открыт. Условием открывания диода
будет появление нулевого потенциала (земли) на вертикали, к ко-
торой этот диод подключен. Через сопротивление открытых диодов
и открытых транзисторов триггера все выходы, кроме первого,
будут замкнуты на землю.
Если состояния управляющих триггеров составят другую ком-
бинацию, появится сигнал —Ёк на другом, вполне определенном
выходе. [По схеме рис. 4.1] можно проследить, что на выходе 2
сигнал появляется при приеме комбинации 0011, а выход 3 соот-
ветствует кодовой комбинации | 110. Количество выходов (гори-
зонтальных шин) для нашего примера будет 2*=16, к каждой шине
подключено по 4 диода. Общее количество диодов матрицы
NoМ—п9”.
(4.23)
При п=4 получится NoМ=4х2“=64 диода. .
Достоинством матричного дешифратора является простота прин-
ципа работы. Однако число элементов в таких дешифраторах ве-
лико по сравнению с другими типами дешифраторов.
Область применения его для многоразрядных кодов ограниче-
на по причинам, рассмотренным выше в гл. 3 при анализе работы
матричного шифратора. Кроме того, схема дешифратора очень
неэкономична.по расходу энергии. Действительно, во всех горизон-
тальных шинах, кроме одной единственной, выходной сигнал зако-
рачивается на землю, увеличивая этим расход энергии источника
—-Ек. Для нашего примера 15/16 энергии источника напряжения
9]

—Ек затрачивается бесполезно, вызывая лишь нагревание резисто-
ров К.
Еще одна особенность рассматриваемой схемы. Для того чтобы
надежно отличить сигнал на выходе дешифратора от помехи, необ-
ходимо выполнение условия К »NoЮшщунта, Где Юшунта
= Адиода |Атранз
`° (в открытом состоянии). При невыполнении этого условия шунти-
рование выхода будет неполным, и вместо нуля на выходе будет
некоторое остаточное напряжение.
Следующим примером бесконтактного дешифратора является
схема пирамидального дешифратора, выполненного на
ферритовых сердеченках с ППГ (рис. 4,12). Для простоты предета-
Входы >
09,Е
17)
м
хо йы
Рис. 4/2. Пример пирамидального дешифратора двух-
элементного кода на элементах с ПИГ
вим, что схема рассчитана на дешифрацию простейшего, двухэле-
ментного кода с общим количество выходов (кодовых комбинаций),
равным 4. Отличительной особенностью такого дешифратора яв-
ляется то, что кодовая комбинация может поступать на вход по-
следовательно, т. е. не требуется дополнительного устройства для
накопления всех разрядов до дешифрации.
Перед началом дешифрации в ячейку No | записывается еди-
ница. После этого действует тактовый импульс (тактовые цепи
на рисунке не показаны). Одновременно с тактовым импульсом на
один из входов схемы подается информационный импульс. Если
в первом разряде комбинации принят ноль, то импульс появится на
входе «0». Этот отрицательный импульс откроет диод Дь, и еди-
ница с ячейки No | перепишется в ячейку No 2. Если бы управляю-
щий импульс пришел на вход «1», то единица через диод Д» пере-
писалась бы в ячейку No 2’. Вторым информационным импульсом
выбирается ячейка No 3 или No 37’. С третьим тактом на определен-
ном выходе дешифратора появляется сигнал. Таким образом, дей-
92
||
||

ловимся, что расположение выре-
формационные импульсы осуществляют выбор пути ее продвиже-
ния к нужному выходу. Пирамидальная схема дешифратора может
быть построена и при большем количестве разрядов кода, чем в
рассмотренном случае, где п=2. Количество ячеек с ППГ может
быть определено по такой формуле:
а
(4.24)
т—=0
Для нашего примера с п=2 имеем NoМ=20--21--22=7 ячеек. Обяза-
тельным условием дешифрации является одновременность такто-
вых и информационных импульсов.
В электромеханических телеграфных аппаратах наибольшее рас-
пространение получил способ дешифрации с помощью линеек, ана-
логичных комбинаторным линейкам передатчика. В отличие от по-
следних, дешифраторные линейки имеют вырезы прямоугольной
конфигурации. Принцип дешифрации можно пояснить рис. 4.13.
Дешифраторные линейки 1—5
дГ.т
располагаются`друг над другом и
в зависимости от полярности ко-
довых посылок могут смещаться
влево или вправо каждая. Пер-
пендикулярно линейкам располо-
жены тяговые рычаги, количество
которых равно количеству кодо-
вых комбинаций, т. е. 32. Каждый
рычаг может погрузиться в выре-
зы дешифраторных линеек только
в том случае, если вырезы во всех
линейках под этим рычагом сов-
падут и образуется общий паз.
Это движение вызывает отпеча-
тывание определенного знака. УСс-
{
зов на рис. 4.13 соответствует ну- Рис. 4.13. К принципу дешифрации с
левому расположению всех ли- помощью дешифраторных линеек
неек. Для того чтобы отпечатать
|
букву А, нужно сдвинуть линейки 2 и 3 вправо, т. е. принять ко-
довую комбинацию 0 1100. При приеме комбинации 10001 общий
паз окажется под вторым рычагом
— отпечатается буква Б ит. д.
После печати все тяговые рычаги принудительно отводятся от ли-
неек, и последние могут перемещаться под действием посылок сле-
дующей комбинации.
По такому же принципу построен дешифратор на кольцах, яв-
ляющийся разновидностью дешифратора с линейками. Область при-
менения — телеграфные аппараты с печатающим колесом. Как
будет показано в следующем параграфе, в таких аппаратах кодо-
93

вая комбинация должна быть превращена в заданную величину
угла поворота печатающего колеса. Это превращение и осущест-
вляет дешифратор. Вырезы сделаны не на плоских линейках, а на
внутренней поверхности пяти колец, каждое из которых занимает
одно из двух возможных положений (рис. 4.14). В образующийся
общий паз западает один из
тяговых рычагов, параллель-
ных оси печатающего колеса.
Наткнувшись на этот рычаг в
определенном месте, колесо ос-
танавливается и отпечатывает
на бумаге знак.
Оригинальное решение де-
шифратора нашли конструкто-
ры малогабаритного телеграфного аппарата «Майт» (США). Ап-
парат предназначен для установки на подвижных объектах, поэто-
му основным требованием ко всем его узлам является требование
максимальной легкости. На рис. 4.15 приведена упрощенная кине-
Рис. 4.14. Дешифраторные кольца
Место печати
Лента
Пружина Е побая колойка
Грасик
Рис. 4.15. Кинематическая схема дешифрации в телеграфном
аппарате «Майт»
матическая схема дешифратора и печатающего устройства, поз-
воляющая пояснить принцип дешифрации. Дешифратор состомт
из пяти шкивов [—0, каждый из которых может занимать верхнее
‚или нижнее положение. Положение каждого шкива определяется
полярностью принятой посылки. Между шкивами натянут гибкий
тросик, левый конец которого закреплен, а правый присоединен
_Кк печатающей (типовой) колодке. Тросик делает вокруг каждого
шкива один оборот, благодаря чему каждое перемещение шкива
вверх вытягивает типовую колодку вправо. В конце приема кодовой
комбинации все пять шкивов расположатся в определенном про-
странственном сочетании. Тросик вытянет колодку вправо на со-
ответствующее ре ание и против бумажной ленты займет место
94

гравировка нужной буквы. Прижатием ленты к колодке отпеча-
тается знак.
Для правильной расшифровки необходимо, чтобы шаг переме-
щения каждого шкива был вдвое меньше, чем у предыдущего:
==
44=8=16.
(4.25)
Если все шкивы находятся, как это показано на рисунке, в ниж-
нем положении, на ленте отпечатается буква Я. Для отпечатыва-
ния же, например, буквы А нужно, чтобы колодка заняла крайнее
правое положение. Это произойдет в том случае, когда шкивы /,
Зи 0 переместятся вверх, а шкивы 2 и 4 останутся. внизу. Тросик
расположится зигзагообразно и максимально вытянет колодку.
Следовательно, отпечатывание буквы А будет иметь место при
приеме кодовой комбинации вида 10101.
|
Тросик должен быть гибким и не должен вытягиваться с тече-
нием времени. В аппарате «Майт» тросик изготовлен из синтети-
‚ческих материалов.
Приведенные примеры в достаточной степени иллюстрируют
принцип дешифрации двоичных кодовых комбинаций и показы-
вают все многообразие возможных решений этого узла приемника.
4.2. ВЫВОДНЫЕ УСТРОЙСТВА
Выводные устройства обычно записывают информацию в какой-
либо форме, например, осуществляют печать расшифрованных зна-
ков на бумаге. Печатающие устройства обычно являются чисто ме-
ханическими и могут использоваться лишь в телеграфии или при
низкоскоростной передаче данных.
Основным показателем печатающих устройств является ско-
рость печати, выражаемая максимальным количеством знаков, от-
печатываемых за единицу времени (секунду или минуту). В соот-
ветствии с этим главное направление совершенствования печатаю-
щих механизмов телеграфных аппаратов — это увеличение ско-
рости печати. В нашей стране стандартизованы две скорости пере-
дачи — 400 и 600 зн/мин (соответственно 6,66 и 10 зн/сек). При
передаче стандартным кодом No 2 электрическая скорость будет
составлять в этих случаях 00 и 75 600. В принципе, возможна ме-
ханическая печать и с более высокими скоростями. Предельным
значением, достигнутым к настоящему времени в телеграфных ап-
паратах, является скорость 25 зн/сек (1500 зн/мин), что соответ-
ствует электрической скорости 200 600.
Все печатающие механизмы можно подразделить по виду бу-
мажного носителя на два класса — ленточные или рулон-
ные. В ленточных аппаратах печать ведется на бумажную ленту
шириной 10 мм, затем лента наклеивается на бланк. Преимущест-
вом. этого способа является то, что при необходимости оператор
может вырвать отрезок ленты с неправильно принятым сообще-
95

нием и вклеить другой, без ошибок. Недостаток
— дополнительная
операция наклейки.
В рулонных аппаратах печать производится на рулон бумаги
шириной 215 мм и длиной около 100 м. В каждой строке уклады-
вается обычно 69 знаков. При печати на рулон возникает допол-
нительная трудность — в конце строки нужно очень быстро осу-
ществить возврат каретки и перевод строки, чтобы не потерять
часть принимаемых знаков. Рулонные аппараты очень удобны в
сфере деловой связи и менее — на телеграфной сети общего поль-
зования.
Возможны два варианта печати на рулон. В некоторых аппа-
ратах бумага неподвижна, а печатающая каретка перемещается
вдоль строки. Иногда же каретка неподвижна, а движется бумаж-
ный рулон.
Рассмотрим теперь способы печати, применяемые в современ-
ных телеграфных аппаратах. Известно большое количество раз-
личных печатающих механизмов. Их можно классифицировать по
виду шрифтоносителя на пять основных групп:
|
а) печать типовыми1) рычагами;
6) печать типовым колесом;
в) печать типовым барабаном или многогранником;
г) печать типовой коробкой;
д) печать типовой сферой или полусферой.
Печатающее устройство с типовыми рычагами не требует пояс-
нений, так как оно мало отличается от аналогичного устройства
обычной пишущей машинки. Достоинством печати с помощью ры-
чагов является высокое качество оттиска и возможность получить
несколько копий одновременно. В то же время печатающее уст-
ройство с типовыми рычагами состоит из большого количества ме-
ханических деталей и поэтому имеет значительный вес. Вес ти-
повой корзинки для разных моделей аппаратов колеблется в пре-
делах от 0,4 до 2 кг. Время возврата каретки с типовыми рычагами
составляет 0,2—0,4 сек, т. е. больше, чем время приема кодовой
комбинации. Поэтому в рулонных аппаратах с типовыми рычага-
ми приходится предусматривать дополнительный накопитель, ‘что-
бы исключить печать во время возврата каретки. В ленточных.ап-
паратах этого затруднения не возникает.
Но сравнению с другими способами печать типовыми рычагами
требует большей мощности двигателя и создает значительный шум.
Большие ударные нагрузки, возникающие-при печати, вызывают
частые отказы печатающего устройства.
Широкое распространение также получил способ печати с по-
мощью типового колеса. Здесь отпечатывание знака происходит
следующим образом. По окружности типового колеса размещены
типы, т. е. литеры с гравировкой букв или цифр (рис. 4.16). Колесо
') Термин «тип», «типовой» происходит от английского глагола {фо фуре —
печатать.
96.

’
Г’— а
вращается, и все типы поочередно проходят над бумажной лентой.
В нужный момент ударник прижимает бумагу к типовому колесу
и происходит отпечатывание знака. На момент печати колесо оста-
навливается. Остановкой управляет дешифратор, который, как ука-
зывалось в предыдущем парагра-
фе, должен преобразовать принятую
комбикацию в величину угла пово-
рота типового колеса. Этим выби-
рается нужный тип. Несмотря на
малый вес колеса’ (80—100 г), его
остановка и пуск требуют некоторо-
ие
90е
Ирасящее
Типо
КОЛЕСб
ин,
румажная
>
7 лента
ВЕБ Уйарнин
Рис. 4.16. Печать с помощью типового
Рис. 4.17. Печатающее устрой-
колеса
ство с типовым барабаном
то времени, что ограничивает скорость печати. Значительное уве-
личение скорости можно получить, если ‘колесо вращается непре-
рывно, а печать происходит ‘на ходу, когда над лентой проходит
нужный тип. Однако оттиски букв и цифр здесь получаются не-
сколько смазанными.
.
_ Типы размещены по окружности колеса в два или три ряда,
по количеству регистров. Переход с регистра на регистр осущест-
вляется смещением колеса вдоль своей оси. При этом под ударник
подставляется ряд типов выбранного регистра.
Разновидностью этого способа печати является печать типовым
барабаном. Барабан, изображенный на рис. 4.17, состоит из 16 ря-
дов типов, по 4 литеры в каждом ряду. Общее количество отпеча-
тываемых знаков, таким образом, составляет 64, а передача ведет-
ся шестиэлементным кодом. После приема и дешифрации первых
четырех посылок кодовой комбинации барабан поворачивается во-
круг своей оси до тех пор, пока против ударника не оказывается.
ряд с нужным символом. Под управлением пятой и шестой посы-
лок барабан перемещается вдоль своей оси. Перемещение может
происходить на один или два шага, вправо или влево относительно
исходного положения. Таким образом, к концу приема кодовой ком-
бинации напротив ударника окажется выбранный тип, и на бумаге,
расположенной между ударником и барабаном, отпечатается знак.
По сравнению с типовым колесом диаметр барабана, а следова-
тельно, и его инерционность уменьшаются в несколько раз.
4+—193
97

Следующий способ — печать типовой коробкой. Этот способ
реализован, например, в американских телеграфных аппаратах
Т-28, Т-35, Т-37. Печатающим устройством является коробка с вы-
движными типами, количество которых равно 64 или 96. Все типы
расположены в восьми горизонтальных рядах.
Коробка может перемещаться по вертикали и ‚горизонтали.
Первые три кодовых посылки управляют вертикальным переме-
щением коробки, выбирая ряд. Следующие четыре посылки сме-
щают коробку вдоль ряда, выбирая нужный тип. После этого печа-
тающий молоточек ударяет по выбранному типу, который ударяет
через красящую ленту по бумаге. Возврат коробки в исходное по-
ложение отсутствует, поэтому время ра Васса только на пе-
реход от одного знака к другому.
В последнее время появились печатающие устройства с типо-
вой сферой. Такие устройства применяются не только в телегра-
фии, но и для печати алфавитно-цифровой информации в устрой-
ствах вывода данных из ЭВМ, а также в конторских аппаратах.
В печатающих узлах такого типа все литеры (типы) выгравиро-
ваны на внешней поверхности небольшого полого шара, диамет-
ром около 3 см. Такой шар (сфера) под управлением сигналов
дешифратора может поворачиваться вокруг вертикальной или го-
ризонтальной оси, чем :производится
выбор нужного типа. Повороты шара
происходят по двум координатам од-
новременно относительно его непод-
вижного центра. Управление осущест-
вляется тросами, проходящими через
полую штангу (рис. 4.18). Легкий
Рис. 4.18. Эскиз печатающего
Рис. 4.19. Печатающее устрой-
устройства с типовой ‘сферой
ство карусельного типа
удар сферы через красящую ленту по бумаге. оставляет на ней
нужный знак.
Печать сферой до недавнего времени можно было считать луч-
шим из всех известных способов механической печати. Этот способ
позволяет получить максимальную скорость печати. Объяснением
этому может. служить известное из геометрии положение о том,
98

что поверхность шара больше поверхности любого другого тела та-
ких же размеров. Поэтому при одинаковом количестве типов раз-
меры и вес печатающей сферы будут значительно меньше, чем,
например, у типового барабана или колеса). В то же время ка-
чество печати остается высоким.
Еще более легким и быстродействующим является печатающее
устройство карусельного типа фирмы Оливетти (Италия). Прин-
цип действия его может быть пояснен рис. 4.19. На общей штанге
расположены четыре печатающих цилиндра очень небольших раз-
меров (с диаметром около 7 мм). На боковой поверхности каж-
дого цилиндра нанесены в два горизонтальных ряда гравировки
знаков, по 8 в каждом ряду. Дешифрация, т. е. выбор нужного’
типа, производится одновременно. по трем координатам. Поворо-
том вокруг общей оси выбирается один из цилиндров; перемеще-
нием вверх или вниз выбирается горизонтальный ряд; наконец,
поворотом выбранного цилиндра вокруг его оси выбирается тип.
Все три движения происходят одновременно. После этого штанга
поворачивается и легким ударом карусели отпечатывается знак.
Нетрудно подсчитать, что общее количество различных знаков, пе-
чатаемых устройством, составит 2Ж8Х4=64 знака.
Для управления карусельным печатающим устройством кодо-
вая комбинация должна содержать шесть посылок: первые две уп-
равляют выбором цилиндра, третья выбирает ряд, три послед-
ние — знак в этом ряду. Гакой механизм применен в устройстве
вывода данных из ЭВМ. Сейчас рассматривается возможность ис-
пользования его в телеграфных приемниках.
В заключение остановимся кратко на способах немеханической
высокоскоростной печати. Высокоскоростные печатающие устрой-
ства применяются при выводе данных из ЭВМ, в различных регис-
трирующих приборах и т. п. Строго говоря, такие устройства нель-
зя называть печатающими, так как соприкосновения шрифтоно-
сителя с бумагой в них не происходит. Однако для удобства обыч-
но пользуются термином «печать». Все известные методы немеха-
нической печати можно разделить на три группы:
1) методы, основанные на записи светом;
2) методы, использующие цветные реакции при протекании
тока через специальные бумаги;
3) методы, использующие запись электрическим или магнит-
ным полем с последующим проявлением порошком.
4.6. НАДЕЖНОСТЬ ОКОНЕЧНЫХ УСТРОЙСТВ
В настоящее время одним из главных критериев качества ра-
боты любой аппаратуры связи является надежность. Для передат-
°иков и приемников дискретных сообщений надежность задается
“) В печатающем устройстве американской корпорации ИБМ, например,
сфера весит всего лишь около 9 г.
5°— 193
|
|
99

&
и рассчитывается наряду с такими параметрами, как достоверность
и скорость передачи. `
Вопросы расчета надежности и ее повышения подробно осве-
щены в специальной литературе. Поэтому ниже изложены лишь
основные определения и методика расчета параметров надежности
с учетом специфики аппаратуры передачи дискретных сообщений.
Надежностью называется свойство системы или элемента
выполнять заданные функции при определенных условиях эксплуа-
тации. В нашем случае системой является приемопередающая ап-
паратура, а ее функции — передача и прием двоичных сообщений
в заданный отрезок времени и с заданной достоверностью. Условия
эксплуатации регламентируются обычно инструкциями обслужи-
вающему персоналу и различными нормами.
мы
Отказом будем называть нарушение нормальной работы, при
котором элемент или система частично или полностью теряют спо-
‘собность выполнять заданные функции. Следовательно, при отказе
элемент или система либо полностью теряют работоспособность,
либо продолжают работать с худшим качеством. При передаче
дискретных сообщений отказом следует считать как полное пре-
кращение передачи, так и передачу с пониженной достоверностью
или скоростью (ниже заданных величин). Например, уменьшение
исправляющей способности приемника и, как следствие этого, уве-
личение количества ошибок является отказом, хотя связь продол-
жает действовать.
Здесь следует остановиться на важном вопросе о критерии от-
каза. Дело в том, что в процессе передачи информации допуска-
ются ошибки, количество которых определено заданной достовер-
ностью. Эти ошибки не являются признаком отказа, т. е. достовер-
ность лежит в пределах нормы. Возникает вопрос: в каком случае
группы ошибок нужно считать отказами‚ а в каком — лишь допу-
стимой потерей достоверности. В настоящее время, согласно реко-
мендации МККТТ, границей между ошибками и отказами выбрана
величина 300 мсек. Все ошибки, вызванные возмущением длитель-
ностью до 300 мсек, не считаются отказом и учитываются: при опре-
делении величины достоверности. Если же группа ошибок имеет
длительность более 300 мсек, то это считается отказом. При рас-
чете достоверностиэти ошибки не учитываются, так как в это
время связь не работала. Однозначный выбор порога между от-
казами и ошибками величиной 300 мсек нельзя считать удачным,
так как при этом не учитывается скорость передачи, т. е. количе-
ство информации, переданное за 300 мсек. Перерыв, например,
длительностью 9290 мсек при передаче со скоростью 1200 600 вы-
зовет
7.
0
No и = перерыла — 29 — 348 ошибок.
При скорости же 50 ‘бод количество ошибок будет всего лишь
No ш=290/20=15 ошибок. Следовательно, при выборе критерия
100

отказа необходимо учитывать еще скорость передачи инфор-
мации.
Специфической особенностью систем связи является большое
количество кратковременных самопрекращающихся отказов.
‚
Перейдем к определению численных характеристик надежности.
Прежде всего, следует отметить, что, как и в других областях
техники, отказы в дискретных приемопередатчиках являются слу-
чайными событиями. Это можно объяснить тем, что причины отка-
зов весьма многочисленны и трудно учитываемы. Поэтому коли-
чественные характеристики должны опираться на математический
аппарат теории вероятностей.
г.
Наиболее важным критерием надежности является вероят-
ность безотказной работы элемента р(Ё) или системы
элементов Р(1) за определенный промежуток времени # Величины
р(1) и Р(1) определяют вероятность того, что за время Ё в элементе
или системе не произойдет ни одного отказа. Величина р(Ё) может
быть определена экспериментально по следующей формуле:
_Мп
аи
|
(4.26)
В ф-ле (4.26) No есть общее число работающих однотипных элемен-
тов, а п — число элементов, отказавшихся за время #.
|
Часто пользуются также понятием вероятности отка-
ао):
|
п
(И =1—р@=—.
(4.27)
|No
Переходя к системе, состоящей из М элементов, вероятность
безотказной работы можно определить таким образом:
|
|
о
Р(0 = ри(0р»(063(0...р»(9= Пр (0.
(4.28)
1—1
|
Выражение (4.28) получено на основании предположения о не-
зависимости отказов отдельных элементов. На основании теоремы
умножения общая вероятность Р(Т) независимых событий равна
произведению вероятностей р(1). Если все элементы одинаковы, то
Е) — 25 (2) = „рм(Ю=ь(®. Тогда
Р=рГ. .
(4.29)
Вероятность отказа системы в целом составит величину
9(0=1—Р(=1— [1—9 (0.
(4.30)
Для практических расчетов надежности разрабатываемой аппа-
ратуры обычно пользуются функцией интенсивности отка-
зов (1). Эту функцию часто называют «лямбда-характеристикой»
элемента или системы
Е
(4.31)
|
(Мп АЦ
о
|
101

где ^ — общее количество работающих однотипных элементов;
Ап: — количество элементов, отказавших за время '®..
Физически интенсивность отказов характеризует собой, как из-
меняется частота отказов во времени. Измерив несколько значе-
ний Ап; за одинаковые отрезки времени АЁ, можно получить эту
зависимость в виде гистограммы, приведенной на рис. 4.20. Так как
5|
|
значение 1, само по себе есть величина
переменная, то для дальнейших расче-
тов выбирают ту ‘интенсивность отка-
зов, которая наблюдается во время
нормальной эксплуатации элемента
‚ или системы (уч
4.20). Периодом нормальной эксплуа-
тации считают время после приработ-
ки и до начала старения аппаратуры.
За этот период интенсивность отказов Л является величиной, прак-
тически неизменяющейся. Следует подчеркнуть, что значения
^-характеристик для всех элементов, входящих в состав аппа-
ратуры передачи дискретных сообщений, определяются только
практически, на основе статистических измерений количества от-
казов.
Если система, надежность которой нужно рассчитать, состоит
из Л различных элементов с разными /-характеристиками, то ин-
тенсивность отказов всей системы в целом
1,
[
Рис. 4.20. Гистограмма интен-
сивности отказов
хо=У
А
(4.32)
При выводе выражения (4.32) считаем, что отказ любого из М эле-
ментов приведет к отказу всей системы.
Расчет характеристик надежности проектируемой системы или
устройства обычно производится в такой последовательности:
|. Экспериментально определяют значения интенсивности отка-
зов для всех М видов элементов схемы (транзисторов, диодов,
трансформаторов и пр.). Иногда эти значения берут готовыми на
основе результатов ранее проведенных исследований. Примерные
значения /^-характеристик (No: в 1/4) некоторых элементов приве-
дены ниже.
Ферритовый сердечник с обмотками . . (0,5-0,8) .10°
Транзисторы маломощные. . . ‘. . (2-4) .10
`Полупроводниковые диоды. . . . . (2-=4).10°
Конденсаторы о -. т.
=. (0,15—0,35) 4055
Резисторы типа МЛТ. -. >.
025.105
Переключатели... . .. в, 0 06-10
Плавкие предохранители . . . . . 10.103
АИ
Е...
>.
00050
102.
|
|
на рис..

2. Находят значения общ для группы, состоящей из одинако-
вых элементов:
ЕКА
(4.33)
3. Определяют суммарное значение интенсивности отказов для
всей системы или устройства в целом:
М
мВ
общ=У}Аоб яКМ. В
(4.34)
=1
=1
4. Находят из результата (4.34) и заданного отрезка времени
вероятность безотказной работы:
|
|
к
Ре
(4.35)>
Формула (4.35) выводится, исходя из того, что для разных зна-
чений { вероятность безотказной работы будет меняться по экспо-
ненциальному закону в пределах 1>Р(1)>0. Быстрота убывания
Р(1) при увеличении { зависит от общей интенсивности отказов
системы `Лоби.
5. Зная вероятность безотказной работы, находят вероятность
отказа за отрезок времени Ё [см. (4.30)]:
0 -—1-20.
6. Определяют основной показатель надежности системы —
среднее время наработки на 1 отказ:
Ть=[РФ[ем=ен
` (4.36)
0
0
общ
Величина То показывает время нормальной работы в среднем меж-
ду двумя соседними отказами (для экспоненциального распреде-
ления отказов).
7. Находят коэффициент готовности К,. Этот коэффи-
циент представляет собой вероятность того, что система или уст-
ройство будут исправны в любой, произвольно взятый момент |
мени. Он определяется по следующей формуле: —
К
_
(4.37)
у То-Ть
где Гв—время восстановления, состоящее из времени об-
наружения причины отказа и времени устранения отказа:
И = Гобн НЕ Густр-
(4.38)
Время обнаружения Ть и устранения Тустр неисправности зависит
от квалификации обслуживающего персонала и ремонтопригодно-
сти аппаратуры.
|
103

ГЛАВА 5
—_—_
АППАРАТУРА КАНАЛООБРАЗОВАНИЯ
5.1. КЛАССИФИКАЦИЯ КАНАЛОВ
Под термином «дискретный канал» или просто «канал» в тех-
нике передачи дискретных сообщений понимают весь комплекс
устройств, обеспечивающих передачу электрических посылок от
передающего оконечного устройства до приемного оконечного уст-
ройства. В этот комплекс входит как канальное оборудование, так’
и устройства, преобразующие двоичные посылки в вид, удобный
для передачи по каналу. Обычно последние ‘устройства состоят из
модулятора на’передаче и демодулятора на приеме. Совокупность
модулятора и демодулятора сокращенно называют модем.
Все каналы, по которым осуществляется передача двоичных со-
общений, принято подразделять в зависимости от скорости пере-
дачи на три основные группы. Шкала скоростей рекомендована
МККТТ. К первой группе относятся: низкоскоростные каналы
со скоростями передачи 00, 100. и 200 бод. Кроме этих значений,
в нашей стране применяется еще скорость 75 609. Среднеско-
ростные каналы: позволяют передавать двоичную информацию
с электрической скоростью 600 и 1200 бод. В предварительном по-
рядке рекомендуются также значения скоростей 1800, 2400 бод и
далее по закону 600.2", где п=3, 4, 5... Для передачи со средними
скоростями обычно используют стандартные каналы вч телефони-
рования с полосой частот 300-3400 гц. Высокоскоростная
передача данных при необходимости осуществляется по широко-
полосным каналам с полосой частот шириной.48 кгц (двенадцати-
‚канальная группа вч телефонирования) или 240 кгц (шестидесяти-
‘канальная группа). Величины скоростей в этих каналах пока не
регламентированы.
|
_ Гакая унификация скоростей позволяет осуществлять передачу
дискретных сообщений между различными странами.
Следует отметить одну важную отличительную особенность низ-
`коскоростных каналов: как правило, образующая их аппаратура
является многоканальной, т. е. позволяет получить пучок незави-
симых двусторонних связей. При работе же со средними и высо-
кими скоростями система обычно одноканальная.
104

$
5.2. ВИДЫ МОДУЛЯЦИИ И ОСОБЕННОСТИ СПЕКТРОВ
ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ
Дискретные каналы обычно образовывают на тех же принци-
пах, что и каналы для передачи аналоговой информации (напри-
мер, телефонные). Однако специфика дискретных сигналов обус-
ловливает некоторые особенности спектрального состава электри-
ческих колебаний в линии. Поэтому, прежде чем приступить к рас-
смотрению аппаратуры каналообразования, следует кратко оста-
новиться на особенностях. спектров при передаче дискретных сиг-
налов. Предварительно отметим следующие положения.
Подавляющее большинство междугородных каналов’ связи в
настоящее время получено уплотнением физических кабельных,
воздушных или радиорелейных цепей и являются каналами пере-
менного тока. Двоичные же посылки имеют постоянную состав-
ляющую — их спектр частот начинается от нуля. Поэтому непо-
средственную передачу двоичных посылок по каналу осуществить
не удается. Необходимо произвести модуляцию определенной
несущей частоты двоичными посылками постоянного тока. В пунк-
те приема обязательно обратное преобразование сигнала, т. е. де-
модуляция — превращение модулированных колебаний несущей
частоты в посылки постоянного тока.
Основной отличительной особенностью модуляции 4) дискретны-
ми сигналами следует считать то, что изменение величины какого-
либо параметра несущей обычно производится скачком, непосред-
ственно из одного возможного значения в другое. Такое. скачкооб-
разное воздействие на несущее колебание приводит’ к значитель-
ным изменениям спектрального состава сигнала: по сравнению, на-
пример,с модуляцией синусоидой.
а
Возможны четыре основных способа передачи двоичных `сооб-
щений по каналам связи:
|
а) сигналами постоянного тока;
6) амплитудномодулированными сигналами АМ
в) частотномодулированными сигналами .(11М),;.-
лы
т) фазовомодулированными сигналами (ФМ). И _
Кроме этих четырех основных способов, известен. также ‚ряд.КОМ
бинированных способов передачи. Некоторые из них будут рас-
смотрены ниже. Характер сигналов в канале при передаче раз-
ными способами можно иллюстрировать РИС то. В
Для каждого случая спектральный состав сигнала; в. ‚канале
имеет характерные особенности. Рассмотрим спектры -вышепере-
численных двоичных сигналов, начиная с посылок постоянного. то-
ка. Известно; что периодическая последовательность прямоуголь-
ных посылок постоянного тока может быть раздовеа В ряд Фурье,
.
') Иногда еще пользуются термином «манипуляция». Это слово ‘лучше
отражает физическую сущность процесса при скачкообразном изменении моду-
лирующего сигнала, но употребляется оно в литературе значительно реже, чем
термин «модуляция».
|
105

содержащий только нечетные составляющие: для двухполюсных
посылок получится
«= [то
пЗО+--_Я15ОЕ+..
(5В
для однополюсных посылок
|
и
+(опзо
и5Я+..).
(5.2)
Постоянная составляющая в ф-ле (5.1) равна нулю. Это спра-
ведливо для двухполюсных посылок. При однополюсной ‘передаче
спектр посылок будет содержать постоянную составляющую с ам-.
‘плитудой, равной половине амплитуды посылок (0. В выражении
ЕеваяНАРН
р
Сигналы
|
|
.
||||||||
пост. така.
|
ВЕРЫЕав
[
аа Вы [ВН [ее
ИМ сигналы
ПАДАЛ „АЙ
ПАДАЛ
АД
{
ДЛЛ 1000 ДЛ НАЛ
|
:
чм 4АИЛААЛААДААИд
аАПАТИАУУИИО
|
|
|
|
МАМАМ _,,
УДТАААИ
И
Д
о9
|
|
ПАМААМАМ
М сигнам КАНАЛА АРА
Рис. 651. Различные типы двоичных сигналов
(5.1) круговая частота © является частотой модулирующего коле-
бания. При передаче по каналу чередующихся посылок длитель-
ностью & (сигнал 1:1) она определится следующим образом:
а
или ЕРгц] = 0,5 (Гбод].
0
Передаваемые кодовые комбинации могут содержать посылки
длительностью 2&, ЗК ит. д. В этом случае спектр будет содер-
жать в себе не только нечетные, но и четные гармоники.
Из анализа спектра можно сделать три важных вывода, кото-
рые будут использоваться в дальнейшем. Во-первых, спектр пря-
моугольных посылок постоянного тока любой комбинации беско-
нечен. Во-вторых, этот спектр является дискретным — вся энергия
переносится колебаниями определенной величины (гармониками).
Это утверждение справедливо, если передается повторяющаяся
106
Яо

где Аф — величина изменения начальной фазы под действием мо-
кодовая комбинация. Третий вывод —‘амплитуда гармоник убы-
вает с возрастанием номера гармоник.
Перейдем теперь к спектру амплитудномодулированного коле-
бания. В модулятор подается несущее колебание, которое можно
записать так: и(1)= И зт (во фо). После модуляции амплитуда
несущего колебания под воздействием модулирующего сигнала
((1) может быть представлена так:
и) =ЦиП-тимО (0 9 (в + Фо),
_— (5.3)
Где Тлдам — коэффициент модуляции. При передаче двоичных сиг-
налов глубина модуляции обычно составляет 1004 и, следователь-
но, ТаАм=|1. С учетом этого`и, приравнивая для простоты фо=0,
получаем
и (И)=(И-И (0] п в Ё,
(5.4)
Подставим в (5.4) ее
Е сигнал (0({), изменяющийся
от0до—1: .›
|
и(=1=ео
ВВ: |)
==п®,2——С[оз(9,—62)[—с0$(+8)Я—
д
ыы.= [0$(—3о)1— 0$(в,—9)Й—
= 0,5Изп в, Ё- 0,318И[со (вь--9){— соз (а,— 9)
-- 0,106 О [с0$. (в, -—- 3 (2) Е— с0$ (&,—308) +...
(5:5)
Так как модулирующий сигнал ((1), как было показано выше,
имеет бесконечное количество составляющих, то и модулированный
_
сигнал и(1) будет иметь бесконечно широкий спектр. Каждая со-
ставляющая ((1). образует свою пару боковых частот вида во-+К^О.
и 0—0, где Е — любое целое положительное число. Спектр ам-
плитудномодулированного ‘сигнала будет | иметь вид, показанный
на рис. 5.2.
|
0952 —07352 2 0 6+
&+352 @ 0+9 52
Рис. 5.2. Спектр частот амплитудномодулированного дво-
ичного сигнала при передаче «точек»
При фазовой модуляции мгновенное значение напряжения сиг-
нала может быть записано так:
и (= Озие РО @ФАФ,
(5.6)
107
$>

дулирующего колебания 0 (1). В двоичных системах, где фазовый
‘угол может принимать одно из двух возможных значений, Аф= 180°..
При осуществлении двойной и тройной фазовой модуляций (об
этих видах модуляции будет сказано ниже) изменение начальной
фазы будет иметь другие значения. Преобразованием выражения
(5.6) можно показать, что, как и при амплитудной модуляции,
спектр ФМ сигнала состоит из бесконечного ряда составляющих.
Третий вид модуляции, нашедший широкое применение в кана-
лообразующей аппаратуре при передаче дискретных сообщений,—
частотная модуляция. Следует отметить, что частотная ‘и фазовая
модуляции очень близки по своему характеру и представляют со-
бой две разновидности так называемой угловой модуляции. Изме-
нение частоты всегда связано с изменением фазы, так как мгно-
венное значение частоты есть производная фазового угла по
времени:
®—4$/4.
(5.7).
_В случае частотной модуляции результирующее колебание мо-
жет быть описано выражением
и) —Изт [оНЕ г И ()— Оз Е тьи И(01. (5.8)
В ф-ле (5.8) Ло есть девиация частоты, т. е. величина ее откло-
нения от в под действием модулирующего напряжения ((1);
‘чм — индекс модуляции, представляющий отношение девиации
Ло к модулирующей частоте 42.
|
Обобщая рассмотренные выражения (5.1), (5.5), (5.6) и (5.8),
можно сказать, что при любом способе передачи прямоугольных
двоичных посылок спектр сигнала занимает всю полосу частот
от 0 до бесконечности. Поскольку практически передавать беско-
нечно широкий спектр невозможно, то в реальных дискретных ка-
налах всегда имеет место ограничение спектра, при котором про-
исходит подавление высших гармоник. При выборе ширины полосы
пропускания канала приходится учитывать два прямопротивопо-
ложных положения. Во-первых, подавление высших составляющих
спектра приводит к сглаживанию фронтов посылок, полученных
после демодуляции. В пределе при передаче только несущей во и
первой пары гармоник во-=@ прямоугольная последовательность
превращается в синусоиду с частотой ©®. Следовательно, с точки
зрения сохранения формы посылок полоса частот должна быть
возможно шире. Однако расширение полосы частот канала ведет
к плохому использованию спектра. Для многоканальных систем
это равносильно уменьшению количества каналов. В одноканаль-
ных системах передача высших гармоник требует уменьшения ско-
рости передачи.
Итак, при выборе ширины канала приходится искать некоторое
‘оптимальное значение, при котором наряду с хорошим использо-
ванием спектра можно получить удовлетворительную форму по-
108
ВЕАлаЗА

(-‹
®
сылок после демодуляции. На практике обычно ширину полосы
пропускания канала стараются выбирать такой, чтобы пропустить
несущую 00 и. гармоники до третьих (,-=39) включительно.
В качестве иллюстрации к вышесказанному рассмотрим вопрос
выбора индекса модуляции т для канала с частотной модуляцией.
Выражение (5.8) при модулирующем сигнале`синусоидальной фор-
мы может быть записано следующим образом:
и(1=0 чт[оЁ--тИ (0]=И[пв,03 (тэт621)
-- С0$ 6, Ё. 31 ($18.
Разлагая его с помощью функций Бесселя, получаем
и(0)=О[ВЯпо,#--В,эт(в,| 9)— В;зп(в—0)#-
--Вмп(в,-—-20){—Взт (в, —29)1+... В,з (в к9)/—
— Вьзт (%—к О).
(5.9)
Коэффициенты функции Бесселя Вьи В; имеют определенный фи-
зический смысл; они показывают, какая доля энергии модулиро-
ванного сигнала передается данной гармонической составляющей.
Численные значения коэффициентов В.В. приведены в табл. 5.1.
Таблища 5.8
Коэффициенты нкции Бесселя
они
ФУ
Ширина канала
т
В,
В;
Ва
кан
0.4 0.96 0.20 | 002 0.001 0`0001
ор
0.8 0.85 0.37 ее | 0.01 0.001
ор ЖЕ
:
м
|
ро 0.67 0,50 0.16 0.03 0.005
оеЕ
ВАА АЛИ ББВААНИИИ
|
18 0,34 0.58 0.31 00| 0023
ие ОЛ
=
ВЕ
20 0,22 058 035 0.13 0.034
ЗА ЕЕ
0,31 0,13 | 4= 82.
Из табл. 5.1 легко видеть, что спектральный состав ЧМ сигна-
ла зависит от величины индекса модуляции т. При малых т ббль-
шая часть энергии сигнала будет передаваться несущей и первой
парой боковых. Увеличение индекса модуляции приведет к «рас-
ползанию» спектра — амплитуды высших гармоник увеличиваются.
Если т<0,8, достаточно передать частоты No и = Р, чтобы полу-
чить на приеме не менее 96—97 % общей энергии сигнала. Сглажи-
6—193
|
109

вание фронтов демодулированного колебания в этом случае будет
практически отсутствовать. Однако в этом случае девиация часто-
ты АР зависящая от 1, мала и помехозащищенность канала будет
низкой {). Увеличение же величины т улучшает помехозащищен-
ность, но требует расширения полосы передаваемых частот.
При практических расчетах ширины канала пренебрегают гар-
мониками с амплитудой, меньшей 0,1. Граница между полосой про-
пускания и полосой непропускания канала, полученная, исходя из
этого условия, показана в табл. 5.1 жирной линией. В правом
столбце таблицы приведена ширина полосы канала для различ-
ных значений т. Чтобы обеспечить достаточно высокую помехо-
защищенность ЧМ сигнала, обычно выбирают индекс модуляции
в пределах т=1,5--2,0. При этом, как видно из таблицы, полоса
частот канала должна позволять передачу несущей и трех пар
боковых частот, отсюда ширина канала будет равна
дри-=бЕ.
- (5.0)
Рассмотрим теперь связь между шириной канала А[кан И мак-
симальной скоростью ‚передачи информации 9макс. Как показано
в табл. 5.1, срезание высших гармоник модулированного колеба-
ния возможно без заметного искажения формы сигнала на приеме-
Предельно сужение полосы частот Ар.ан можно производить, ис-
ходя из условия:
|
У
(5-69
где т — длительность переходного процесса частоты в канале при
частотной модуляции, равная 1/А{кан (для передачи с. двумя боко-
выми полосами частот); & — длительность двоичной посылки. Из
условия (5.11) следует, что максимальная скорость передачи в дво-
`ичном канале может быть определена следующим образом:
|
1|
|
|
Ми
ке Аа
|
(5.12)
0
Соотношение (5.12) называют критерием Найквиста. Можно пока-
зать, что это соотношение справедливо не только для ЧМ, но и для
остальных рассмотренных видов модуляции. При частотной моду-
ляции критерием Найквиста можно пользоваться только для малых
индексов модуляции, когда т<Г. Увеличение т требует расшире-
ния полосы частот канала.
Дальнейшее увеличение скорости передачи информации . воз-
можно при переходе на многопозиционные способы передачи. По-
ясним это на простейшем примере. При передаче двоичной инфор-
1) Чем меньше девиация, тем больше будет случайное относительное изме-
нение частоты, вызванное действием помех. Подробнее см. [16].
110

мации постоянным током амплитуда сигнала может принимать
одно из двух значений:
ОЕ |) (двоичная передача).
Введем третье возможное значение сигнала:
р
|
О (1 =1 0,5 (троичная передача).
0
|
При троичной передаче пятью элементарными посылками можно
передавать уже не 2°=32, а 35=243 различных кодовых комбина-
ций. Следует, однако, иметь
в виду, что электрическая
скорость передачи в бодах
при этом остается прежней
и Подчиняется критерию
Найквиста.
Повышается
лишь скорость передачи ин-
формации и пропускная спо-
собность канала. Но, с дру-
Гмакс, бИт/сек
макс =*(Ре-Рпом)
4Ткан =9 кеЦц
ан
294У
гой стороны, в нашем при-
мере перепад напряжения
сигнала, а следовательно, и
помехозащищенность умень-
ШИлисЬ.
Рсигн -Рпом ‚Ней
Рис. 5.3. Расчетная зависимость про-
пускной способности от разности уров-
ней сигнала и помехи для стандартного
канала ТЧ
В пределе, с учетом дей-
ствия помех, максимальная пропускная способность канала шири-
ной А[хан может быть найдена по известной формуле Шеннона:
Сакс
аяГо»(1еерые ,
(5.13}
„Рам сек
Где Реигн И Риом — соответственно мощности сигнала и помехи.
На рис. 5.3 приведена рассчитанная по формуле Шеннона зави-
симость пропускной способности от разности между уровнями сиг-
нала и помехи. Кривая построена для стандартного канала тональ-
ной частоты (ТЧ) шириной 3100 гц. Практически по такому каналу
сейчас удается передать не более 5400 бит/сек. Сравнивая эту
цифру с кривой рис. 5.3, можно сделать вывод о том, что возмож-
ности реальных каналов по скорости передачи информации в на-
стоящее время далеко не исчерпаны.
`5.3. НИЗКОСКОРОСТНЫЕ КАНАЛЫ
Низкоскоростными каналами, как было показано в $ 5.1, при-
нято считать каналы, скорость передачи по которым не превышает
200 609. Большинство таких каналов рассчитано на передачу ин-
6*
|
ПИ

формации с двумя стандартными скоростями: 50 и 75 бод. Можно
отметить три основные области применения низкоскоростных дво-
ичных каналов:
|
|
|
1) организация магистральных телеграфных связей сети обще-
го пользования Министерства связи и ведомственных сетей;
2) передача данных с использованием оконечных телеграфных
аппаратов при скоростях передачи 50—75 600;
3) передача сигналов телеуправления и телесигнализации для
среднескоростных каналов передачи данных.
В настоящее время распространение нашли следующие основ-
ные виды каналов низкой скорости:
а) каналы тонального телеграфирования (ТТ), образуемые пу-
тем частотного деления стандартного канала ТЧ со спектром от
300 до 3400 гц. Этот вид каналов используется в основном для
организации магистральных связей с большим количеством кана-
лов в пучке.
Каналы ТТ могут быть также образованы частотно- временным
уплотнением стандартного канала ТЧ. Частотно-временной прин-
цип уплотнения позволяет получить еще большее количество кана-
лов в пучке (по сравнению с частотным уплотнением);
б) каналы надтонального телеграфирования (НТ), занимающие
свободный участок спектра от 3,5 до 6,3 кец на воздушных физи-
ческих цепях. В спектре НТ можно получить не более четырех низ-
коскоростных каналов, к тому же дальность их действия невелика.
Поэтому каналы НТ, как правило, применяются на сравнительно
коротких и малозагруженных внутриобластных связях;
в) на низовых звеньях для передачи дискретных сообщений ис-
пользуются также физические цепи, провода и средние точки ка-
бельных пар. Передача ведется постоянным током.
Рассмотрим последовательно принципы построения различной
каналообразующей аппаратуры.
Наиболее распространенным видом низкоскоростных каналов
сейчас являются каналы ТТ. Это объясняется большой дальностью
их действия, высокой помехоустойчивостью, возможностью выделе-
ния в промежуточных пунктах части каналов, а также их деше-
визной. Кроме того, по каналам ТТ можно вести передачу как син-
хронным, так и стартстопным методом (при частотном делении
каналов).
|
Принципы организации нескольких каналов ТТ в общем канале
ТЧ можно иллюстрировать рис. 5.4. Весь спектр общего канала
© помощью узкополосных канальных фильтров разбивается на п
вторичных каналов. В каждом таком канале передается свое не-
сущее колебание, модулируемое своим источником информации.
Совокупность оборудования для образования п двусторонних ка-
налов в одном канале ТЧ называется системой ТТ. Каждая систе-
ма. включает в себя оборудование как для передачи, так и для
приема сигналов.
112

Блок-схема передающей части системы ТТ показана на рис. 5.5,
приемной части.— на рис. 5.6. Разделение общего спектра канала
.
ТЧ на ряд каналов ТТ осуществляется фильтрами передачи Фнер и
|
ПУР
ЛАЙ
/Кан.2
———м
————— —
Частота
|
|
И
03 нгц
ь
-
2.4 Н2Ц
—— Общий телетонный канал —5.
)
Рис. 5.4. Образование каналов ТТ в общем спектре канала ТЧ
| Гистема ТТ (перейача)
|
|
|
ы
Л
|
|
Е
|
|
р
|
Пер. Теле
трансф. |канал
9
|
4
й
|
|
|
|
|
|
|
98М
6/х0д
Я перл
|
|
|| |/ИЛ
Источники
информации
Рис. 5.5. Блок-схема передающей части системы ТТ
|
Система ТТ (прием)
|
ТГ
[ле
На Не Черт
раавы
д
Потребители
информации
|
Я
Пя Ноно Н
|Рис. 5.6. Блок-схема приемной части системы ТТ
113

приема Фи. Двоичные посылки преобразуются в модулированные
колебания несущей модуляторами Мод. Обратные преобразования
на приеме производятся в демодуляторах ДМ. Предварительно
Рис. 6.7. Параметры канала ТТ
сигналы усиливаются
усилителями. Ус. На
выходе демодуляторов
включены релейные ус-
тройства РУ, которые
формируют из демоду-
лированных сигналов
1-1
п ‚Ежец прямоугольные двоич-
а
ные посылки.
Из рис. 05.4 можно
видеть основной недостаток частотного уплотнения — значитель-
ная часть общего спектра тратится на расфильтровку между со-
седними каналами и для`передачи сигналов не используется. Не-
обходимость некоторого разнесения каналов объясняется трудно-
стью изготовления узкополосных фильтров с крутыми характери-
стиками затухания.
Принципы действия аппаратуры ТТ и ее схемы описываются в
любом учебнике. по телеграфии [716]. Поэтому ниже рассматрива-
ются лишь основные характеристики систем тонального телегра-
фирования и обосновывается выбор этих характеристик.
Главнейшим параметром канала ТТ обычно считают его ши-
рину А/:ан. Эта величина определяет, во-первых, количество ка-
налов в одной системе, а во-вторых — скорость передачи двоичных
посылок и степень искажения их формы после демодуляции.
В предыдущем параграфе рассматривался вопрос о выборе ши-
рины канала в зависимости от скорости передачи.
Для эксплуатируемых в настоящее время систем ТТ с ЧМ стан-
дартизованы два значения ширины канала 'А[кан. В первом ширина
канала`ТТ составляет А[‹ан=80 ги. При этом полоса частот, затра-
чиваемая на расфильтровку,— 40 гц;. расстояние между несущими
соседних каналов [= 120 гц;. скорость передачи посылок мак-
симально Омакс=50 600; количество каналов в одной системе
NoМкан=24. (Приведенные обозначения можно иллюстрировать
рис. 5.7.) Такой канал позволяет передать основное колебание мо-
дулированного сигнала No и первую пару боковых =Р, а также
` частично о-2РА. Частота модулирующего сигнала, как и преж-
де, равна Ё=0,5 о, б60д. Увеличение скорости передачи выше
50 б0д вызовет значительные искажения формы огибающей на
приеме.
|
Второй стандарт канала ТТ имеет такие данные: АГ;ан= 140 ги,
и-ф{и-1=180 гц, омакс=75 609, Мкан=17. Нетрудно подсчитать, что
при максимальной скорости 75 600 по такому каналу также пере-
даются частоты К, о=ЁРи о-2Е (где Е=37,5 гц). Если скорость
передачи равна 50 600, то будет передаваться и третья пара боко-
вых ро-ЕЗР.
|
114

>
Следующая характеристика системы ТТ — распределение
несущих частот {». В многоканальной системе несущие ча-
стоты выбираются не произвольно, а с учетом следующих’ трех
требований:
1) Несущие частоты всех каналов ТТ должны лежать в полосе
пропускания стандартного канала ТЧ:
0,3кгц<|,<3,4 кгц.
(5.14)
2) Разность между несущими частотами соседних каналов долж-
на быть одинаковой для всех каналов и равной одной из двух стан-
дартизованных величин — 120 или 180 гц:
1—1 = 120 (180) гу.
(5.15)
3) Несущая частота [„ любого канала должна быть нечетной ›
гармоникой некоторой единой для данной системы частоты, назы-
ваемой ОСНОВНОЙ частотой системы осн:
т: = (9т-г 1); где т=0, 1, 2, 3...
(5.16)
Выполнение этого условия позволит значительно сократить уро-
вень помех от соседних Каналов, так как все - комбинационные
частоты каналов вида м-р, м2 и т. д. попадут в полосы
расфильтровки и не окажут влияния на качество приема.
С учетом условий (5.14), (5.15) и (5.16) можно определить два
ряда несущих частот, а
двум стандартам ширины
канала:
[,= 300т120%. при Ан = 80 гц,
Г, == 270 180% при А[сан == 140 гц,
где п — номер канала в системе.
Эти же величины можно выразить через основную частоту’ си-
стемы [осн следующим образом:
и=(Ал 5)Г [осн'==0 2ц
в=(2и--3)[ось, Госн=90гц|
Найдя по ф-лам (5.17) или (5.18) значения’{„, можно убедить-
ся, что все три поставленных выше условия выполняются.
В системах с частотной модуляцией еще одним важным пара-
метром является величина девиации частоты д]. Девиация,
т. е. отклонение частоты несущей от среднего значения под дей-
ствием модулирующего сигнала, выбирается на основании такого
условия:
(5.17)
`(5.18)
Е
> 56.9)
При выполнении этого условия взаимные влияния между канала-
ми будут минимальны.
|
Параметром системы ТТ считаются уровни передачи,
т. е. уровни сигнала каждого канала. Уровень передачи ркан В ка-
нале ТТ рассчитывают таким образом, чтобы суммарный уровень
передачи всех каналов системы не превышал величины, максималь-
115

“<
но допустимой для канала ТЧ, по которому будет работать систе-
ма ТГ. Как известно, максимальный уровень сигнала на входе ка-
нала ТЧ должен а не более чем
Робщ == -- 0,8 неп (отсюда мощность Р < 5000 мквт).
Невыполнение этого условия приведет к перегрузке канала вч, из-
за чего возникнут нелинейные искажения и, как следствие этого,
взаимные влияния ‘между каналами ТТ одной системы. Уровень
передачи и мощность сигнала одного канала ТТ с АМ могут быть
найдены так:
Ван—= = 0,5-—Шл, не Ри ее ‚ мквт,
(5.20}
т
715
‚где. п. — количество каналов ТТ в системе.
Рассчитанные по фгле (5.20) ‘значения уровня и мощности для
систем с различным количеством каналов приведены в табл. 5.2.
|
Для аппаратуры ТТ с ЧМ уро-
Таблица 5-2 вии передачи устанавливают, ис-
ходя из допустимого суммарного
6 Уровня Робщ==— 0,66 неп или сум-
марной мощности Робщ=270 мквт
167 ла [76]
к:
Перейдем теперь к рассмотре-
нию принципа временного уплот-
95 139 нения. Как указывалось выше,
Аи: пеНая часть спектра (око-
ло 25%) в системах частотного
уплотнения затрачивается на ОВ
между соседними
каналами. Этого можно избежать, если уплотнять общий канал
1Ч временным способом. Пои временном уплотнении двоичные
сигналы от нескольких источников передаются на одной несущей;
эту несущую поочередно модулируют посылки разных источни-
ков. Гаким образом, по каналу передается одна кодовая последо-
вательность, которая в приемной части аппаратуры разделяется
на отдельные исходные комбинации. При этом длительность эле-
ментарной посылки в общем канале уменьшается в п раз, а ско-
рость передачи (называемая групповой скоростью) увеличивается:
©, РЕНО.
|
(5.21}
[о гра
?
Й.
п (каналов) | 24 18 рой
—2,35|—2,1
Ркан (еп)
.
|5
Здесь п — количество независимых связей, организованных в од-
ном канале способом временного уплотнения.
Выигрыш, получаемый при временном способе уплотнения, мож-
но оценить количественно следующим образом. В системе ТТ, ра-
ботающей по каналу ТЧ с полосой 300-3400 гц, как указывалось,
можно получить [|7 каналов со скоростью передачи 75 б0д в каж-
дом. Следовательно, всего в секунду будет передано 17Ж75= 1275
элементарных посылок. Общая скорость передачи составит 1275 бод.
116

При этом по каждому каналу передаются несущая о и первые две
‚пары боковых No Ри = 2А.
Осуществим теперь передачу таких же составляющих в общем
канале, уплотняемым временным способом. Расположив несущую
посредине полосы пропускания (рис. 5.8), нетрудно определить,
\
кир-2Е 1-Е к, + ЗЕ 34 ЕАФЦ
Рис. 5.8. Расположение спектра сигнала в канале
ТЧ при временном способе уплотнения
что для пропускания частот 2 необходимо выполнить условие
3400—300
В = ————, т.е. Р=775 ги. Из (5.2) известно, что Ё=0,5 9; по-
этому в нашем случае групповая скорость передачи составит
Ор=2Р=1550 600, т. е. почти на 300 бод превысит скорость пере-
дачи в системе с частотным делением каналов. Это эквивалентно:
получению четырех дополнительных связей со скоростью 75 609
каждая.
Временной способ уплотнения обладает большей помехоустой-
чивостью, чем частотный. Это, во-первых, объясняется тем, что
уровень одноканального сигнала выбирается намного большим, чем
в многоканальной системе ТТ. Во-вторых, синхронный групповой
сигнал перед распределением на индивидуальные приемники под-
вергается регенерации (исправлению длительности посылок), бла-.
годаря чему краевые искажения практически не влияют на каче-
ство приема.
|
В качестве иллюстрации временного способа уплотнения можно.
рассмотреть аппаратуру частотно-временного телеграфирования
ЧВТ, получившую сейчас значительное распространение на теле-
графной сети страны. Аппаратура ЧВТ позволяет организовать в.
спектре стандартного канала ТЧ 44 телеграфные связи при ско-
рости 50 609 или 28 связей при скорости 75 бод. В аппаратуре ис-
пользуется комбинированный метод уплотнения. Весь спектр об-
щего канала с помощью фильтров разбивается на 4 независимых
частотных канала (рис. 5.9). Полоса частот каждого из этих ка-
Частотнье каналь!
—
03 ИИ
18[9 рр. 34Ринг
——— Гвлефонный канал —
.
Рис. 5.9. Частотные каналы аппаратуры:ЧВТ

налов имеет ширину 700 гц. Дискретные сообщения в каждом ча-
<тотном канале передаются частотномодулированными сигналами,
причем девиация частоты А] составляет 200 гц от средней частоты.
Все четыре модема аппаратуры ЧВТ одинаковы и имеют среднюю
частоту |, равную 3050 гц (рис. 5.10). Сигнал с ГУ модулятора
41=20024 1 0Е=20024
7
265
53,05
п
34 Е/^2Ц
7,
Ер
Г
Рис. 5.10. Расположение рабочих частот в частотном ка-
нале аппаратуры ЧВТ
передается в канал ТЧ непосредственно, сигналы остальных моду-
ляторов переносятся с помощью дополнительной амплитудной мо-
дуляции в область более низких частот.
Источником модулирующей двоичной последовательности для
каждого из четырех модуляторов является устройство временного
уплотнения. Это устройство представляет собой синхронный рас-.
пределитель, к которому подключены 12 индивидуальных низкоско-
ростных передатчиков. Групповая скорость передачи на выходе та-
кого распределителя согласно (5.21) определится следующим об-
разом: ур=ио=50Х 12=600 600.
Зная скорость передачи гр и девиацию частоты А}, можно опре-
делить индекс модуляции в частотном канале системы:
АЕ 200
а 0,66,
Е
300
Блок-схема одного из групповых распределителей показана на
рис. ‘5.11. Оконечные телеграфные аппараты передачи ТА подклю-
чаются к соответствующим «контактам» электронного распредели-
теля через телеграфные блоки Тлг. В этих блоках происходит со-
600 609
К гр.м0д.
Распредели тель
р
О
9и[и] А_
50600
ЯР ИРЕР
]23
Тлг. 2 а3.

5%
&
гласование во времени стартстопного цикла аппарата и синхрон-
ного: цикла распределителя. За каждый цикл работы распредели-
тель поочередно передает на формирующий триггер по одной по-
сылке с каждого оконечного аппарата. Триггер формирует двоич-
‘ные посылки постоянного токас :р=600 бод, которые в дальней-.
нем модулируют несущее колебание группового модулятора.
К одному распределителю подключаются 11 телеграфных аппа-
ратов; [2-й «контакт» распределителя используется для передачи
служебной фазовой комбинации вида 3 : 3, с помощью которой под-
держивается синфазность передающего и приемного распредели-
телей по циклам. Общее количество телеграфных каналов системы
ЧВТ, таким образом, равно 44. При скорости 75 6090 в каждый рас-
пределитель включают лишь 7 аппаратов. Датчик фазовой комби-
нации является восьмым` источником. Групповая скорость остается
неизменной.
Процесс приема происходит. В следующем порядке. Четыре ли-
нейных спектра разделяются фильтрами приема. Каждый груп-.
повой ЧМ сигнал (кроме четвертого) переносится в исходный
спектр 2,7-3,4 кгц (см. рис. 5.10). В демодуляторах выделяется
четыре групповые кодовые последовательности с ио=600 б0д каж-
дая. Выделенные посылки регенерируются и поступают в раснпре-
делители приема. Общий групповой сигнал 600 бод разбивается в
распределителе на 11 индивидуальных двоичных последователь-
ностей, направляемых в ‘телеграфные аппараты приема. С 12-го
«контакта». распределителя приема снимается фазовая комбинация
3:3, управляющая подстройкой фазы этого распределителя.
Следует отметить, что все узлы системы ЧВТ выполнены на
‚. бесконтактных элементах с ППГ и транзисторных триггерах [Л6].
К числу недостатков рассмотренной аппаратуры ЧВТ следует
отнести тот факт, что образованные этой системой каналы явля-
ются стартстопными, а не асинхронными, как в аппаратуре ТТ.
По каналам аппаратуры ЧВТ можно передавать лишь посылки
стартстопных аппаратов с фиксированной скоростью. Передача
сигналов набора номера, телеуправления, данных в синхронном
режиме. или затруднена, или вообще невозможна. Кроме того,
в этой системе сложно выделить часть каналов в промежуточных
пунктах магистрали.
Аппаратура ЧВТ применяется на магистральных связях, где
нужно получить большие пучки каналов. В. последнее время поя-
вилась аппаратура, использующая тот же принцип временного
уплотнения, но предназначенная для работы на городских сетях.
Эта система, называемая ТВУ-1[2, дает возможность организовать
12 дуплексных низкоскоростных связей по четырехпроводной фи-
зической цепи или двум парам кабеля городской. телефонной сети
(ГТС). ТВУ-12 позволяет передавать дискретные сообщения лю-
бого кода со скоростью передачи до 200 609 как в стартстопном,
так и в синхронном режимах. Дальность связи в пределах ГТС
практически не ограничена, так как устанавливаемые в промежу-
119

‘точных пунктах регенераторы восстанавливают нормальную ам-
плитуду и длительность посылок, исключая тем самым накапли-
вание величины искажений. Областью применения такой системы
является организация связи между центральным телеграфом горо--
да и местами сосредоточения источников и потребителей информа-.
ции (телеграфных аппаратов и т. п.). Применение аппаратуры
`ТВУ-12 позволяет упростить организацию низовой сети дискретных.
связей в крупных городах и существенно снизить затраты на про-
кладку кабельных линий.
Аппаратура ТВУ-12 так же, как и ЧВТ, является полностью:
бесконтактной. Применение полупроводниковых приборов и печат-
ного монтажа позволяет получить высокую надежность работы при
простоте обслуживания.
Следующим видом низкоскоростных каналов являются каналы
надтонального телеграфирования (НТ). Выше было сказано, что.
эти каналы используют свободную часть спектра, лежащую выше:
телефонного канала нч, но ниже полосы частот аппаратуры вч
телефонирования (3,5—6,3 кгц). Основная особенность систем НТ
состоит в том, что они включаются непосредственно в физические:
двухпроводные цепи. Это, во-первых, снижает дальность их дей-
ствия;, так как даже с промежуточными усилителями система мо-
жет перекрыть лишь ограниченное затухание физической - цепи.
Во-вторых, системы НТ, в отличие от систем ТТ и ЧВТ, работают
в режиме двухполосной передачи, т. е. передача в прямом и обрат-
ном направлениях ведется на разных частотах. Поэтому количе-
ство каналов в системе НТ сокращается вдвое.
Сейчас в эксплуатации находятся два типа аппаратуры НТ.
Система НТ-ЧМ-4 позволяет получить четыре дуплексных теле-
графных канала с максимальной скоростью передачи 75 609. Ча-
стотное распределение индивидуальных каналов показано на
рис: 35.12.
Пезебача
Передача
/
4-6
=
2
59
15
Рис. 5.10. Расположение телеграфных каналов в спектре аппаратуры
НТ-ЧМ-4
Оконечная станция НТ-ЧМ-4 состоит из индивидуальной и груп-
повой частей. Индивидуальное оборудование телеграфных каналов
ничем не отличается от аналогичных узлов систем ТТ с ЧМ (пере-
датчики, приемники, фильтры). Для организации связей исполь-
зуются каналы с 1-го по 4-й (несущие частоты 450, 630, 810 и
990 ги, общий спектр 380-1060 ги). В групповой передающей ча-
сти этот исходный спектр переносится в область надтональных
120

|с
о
о
частот (3,14--3,82 кгц) с помощью дополнительной амплитудной
модуляции. В приемной части происходит обратное преобразова-
ние сигналов в спектр 380--1060 гц. Блок-схема группового обору-
дования изображена на рис. 5.13.
038-106 кгц
`
314-382 кги
вр 779249
038-106 кгц
рт. фФИЧ [| ГДМ Е]Лин.ВЫ] ПВ Г ИВ [1
м
‚ 490-926 кгц
|
—
:
Рис. 5.13. Блок-схема групповой части системы НТ-ЧМ-4
+ЗЕ
Чье
Разделение спектра НТ на две полосы (передача в направле-
нии А—Б и передача в направлении Б-А) осуществляется на-
правляющими фильтрами НФА и НФБ. Групповые модулятор ГМ
5
и демодулятор ГДМ питаются от общего генератора несущей Ген |
< частотой 4200 гц. В состав тракта передачи и приема входят
также усилители Ус, трансформатор ЛТр и линейный выравнива-
тель Лин.выр.
Поскольку система является двухполосной, две оконечные стан-
ции, работающие друг с другом, должны отличаться частотами
передачи и приема. На схеме рис. 5.13 показаны значения частот
для стойки А. Стойка Б будет вести передачу на верхней полосе
(4,58-——5,26 кгц), а прием — на нижней (3,14 3,82 кги).
Качественные характеристики индивидуальных каналов такие
же, как и каналов системы ТТ с ЧМ, за исключением дальности
действия. Максимальное расстояние (с промежуточными усили-
. телями), перекрываемое системой НТ, равно 1200 км по цветным
цепям и 250 км— по стальным. Более современной является си-
стема НТ-4, представляющая собой одну из модификаций унифи-
цированной аппаратуры тонального и надтонального телеграфи-
* рования ТНТ-6. По своим спектральным характеристикам система
НТ-4 отличается от вышерассмотренной НТ-ЧМ-4 лишь тем, что
номера индивидуальных каналов здесь выбраны с 8 по 11 (несу-
щие частоты 1710; 1890, 2070, 2250). Кроме того, узлы аппара-
туры НТ-4 построены не на электронных лампах, как в НТ-ЧМ-4,.
а на полупроводниках. Во всем остальном эти системы ана-
логичны.
121

Таблица 5.3
Тип аппаратуры
Показатели
:
И
:
НТ-ЧМ-4,
ЕС
ТТ-12/17 ТТЕН
ЧВТ
НТ.
ТНТ-6
Рабочий спектр частот, кгц 0,3 —3,40,3—3,40,3—3,43,1 о
-
(3,1—5,3}
Количество каналов
У
17 44 (28)
4 5.—6
`Максимальная скорость пере-
|
|
дачи, 60д
70
75
50 (75)
70
75
Уровень передачи одного ка-
--0,5-—=
|
.
|
нала, неп
—2,1
—2,1| — 1,36|=+1,5 —9,45
Собственные искажения кана-
ла, %
|
5—7 5—7 | 20—25
5
6,
Допустимые колебания уровня |
|-э
приема, неп
1
Допустимая разность уровней
сигнала и помех, неп \
20
20
2,0
9
2,0
Допустимый сдвиг ‘частот в
канале, ги
:
=4 10
10
4
10
Вид модуляции
ЧМ
ЧМ
ЧМ
ЧМ
ЧМ
Девиация частоты, ги
45
50
200 45 (50)
50
Ширина частотного канала, гц 140
140
700
140
140
Активные элементы
электрон-
полупроводниковые триоды.
ные лампы
Примечание. В строке «Собственные искажения» для системы ЧВТ приведены значениях
искажений группового сигнала 600 609.
В заключение в табл. 5.3 приведены основные характеристики
различных типов низкоскоростной наналоосразуоиая аппаратуры...
находящейся в эксплуатации.
| Из рассмотрения табл. 5.3 можно сделать вывод о том, что
в большинстве технические характеристики различных систем близ-
ки друг к другу и в значительной степени унифицированы. Это»
позволяет при необходимости организовать связь между двумя.
пунктами с помощью разнотипной аппаратуры каналообразования..
5.4. ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ ПО НИЗКОСКОРОСТНЫМ
КАНАЛАМ
Существующие сети каналов тонального и надтонального теле-
графирования рассчитывались и строились, исходя из требований,
предъявляемых к ним при телеграфной передаче. Передача же дан-
ных накладывает новые, гораздо более жесткие требования к ка--
честву каналов и, прежде всего, к величине достоверности. Изме--
ренная в реальных условиях вероятность ошибки (по элементар-
ным посылкам) на каналах ТТ в среднем составляет 10-—. Однако»
122

при передаче данных в большинстве случаев. допускается значи-
тельно меньшая вероятность ошибки, равная 19-8--10-8. Поэтому
при передаче данных по телеграфным каналам приходится преду-
сматривать меры по защите информации от ошибок и повышать.
достоверность на два-три порядка.
Вместе с тем при низкоскоростной передаче данных желатель-
но использовать уже существующую оконечную аппаратуру
— те-
леграфные аппараты, трансмиттеры, реперфораторы. Все эти уст-
ройства рассчитаны на передачу простым пятиэлементным кодом
и нё позволяют обнаружить или исправить ошибку на приеме. Сле-
довательно, при передаче данных с помощью телеграфных аппа-
ратов и каналов можно применять лишь такие методы повышения
достоверности, которые не требуют избыточного помехозащитного
кодирования. Повышение достоверности с помощью обнаруживаю-
‚щих или исправляющих ошибки кодов возможно ЛИШЬ В ТОМ слу-
чае, если данные вводятся в канал и выводятся из него чисто элек-
трическим путем без применения телеграфных аппаратов. Такие:
коды подробно рассмотрены в литературе [ЛЗ]. Здесь же описы-
ваются лишь методы передачи данных, рассчитанные на приме-
нение обычного пятиэлементного кода, но позволяющие значитель-
но уменьшить вероятность необнаруженной ошибки на приеме.
Простейшим из таких методов можно считать многократ-
ную передачу по одному каналу ТТ. Каждая кодовая комби-
нация передается подряд несколько раз, например, 111 222 333
и т. д. Несложный анализ принятой последовательности позволяет
с большой точностью обнаружить ошибку и принять соответствую-.
щие меры по ее исправлению или стиранию. Недостатком этого
способа является резкое замедление темпа передачи информации.
В нашем примере каждая цифра будет выдана потребителю инфор-
мации с задержкой, равной длительности трех кодовых комбина-
ций. В ряде случаев такое’ замедление темпа передачи недо-
пустимо.
Для устранения указанного недостатка можно воспользоваться
способом параллельной передачи по нескольким каналам
одной системы ТТ. Одна и та же комбинация одновременно пере-
дается, например, по трем каналам ТТ; на приеме происходит срав-
нение. При этом, однако, нужно иметь в виду, что ошибки в разных:
каналах одной системы ТТ тесным образом связаны. Результаты
измерений показывают, что около 70% ошибок в соседних каналах.
происходят одновременно. Это явление можно объяснить тем, что
большинство ошибок вызывается помехами в общем канале вч
телефонирования. При параллельной передаче информации корре-
лированные ошибки обнаружить не удается, так как они совпа-
дают во всех каналах. Ошибки становятся независимыми, т. е. лег-
ко обнаруживаются, если передача по параллельным каналам ве-
дется с небольшим ‘(порядка секунды) сдвигом во времени.
Наиболее совершенным из способов защиты такого рода сле-
дует считать параллельную передачу по географи-
12$

чески разнесенным каналам. Для передачи между дву-
мя пунктами выбирают несколько каналов разных систем ГТ,
имеющих к тому же разные трассы. Корреляция ошибок в таких
каналах практически отсутствует — причины ошибок не могут сов-.
падать. Поэтому вероятность необнаружения ошибки следует ожи-
дать весьма малой. Кроме того, увеличивается надежность работы
связи: при выходе из строя одной системы ТТ передача продол-
жается по другим трассам.
Во всех системах с многократным повторением и параллель-
ной передачей приемное устройство может работать в одном из
двух возможных режимов:
|
1) В режиме обнаружения ошибки, когда сравниваются одно-
именные разряды нескольких кодовых комбинаций. При несовпа-
дении в любых разрядах данная комбинация стирается и потре-
бителю не выдается. Если потеря информации недопустима, то
ошибочно принятая комбинация запрашивается повторно.
2) В режиме мажоритарного приема знак каждого разряда
кодовой комбинации определяется «голосованием по большинству»
так же, как это было описано ранее для метода регистрации в трех
точках. Мажоритарный прием можно применять в тех случаях,
когда потеря информации недопустима, а повторный запрос осу-
шествить невозможно. Вероятность необнаруженной ошибки здесь
выше, чем при сравнении одноименных разрядов.В первом режи-
ме число повторений или параллельных каналов может быть лю-
бым, большим единицы: в случае мажоритарного приема это число
должно быть нечетным, чтобы исключить неопределенность при на-
хождении знака принятого разряда.
|
В принципе, с помощью рассмотренных способов защиты ин-
формации можно получить любую, сколь угодно малую вероятность
необнаруженной ошибки. Однако это достигается ценой большой
избыточности передаваемой информации и, следовательно, крайне
неэкономичным использованием каналов. Более экономичными яв-
ляются методы групповой защиты информации.
При групповой защите передаваемое сообщение разбивается
на отдельные блоки заданной длины. После передачи каждого бло-
ка передается контрольный итог, сформированный по определенно-
му правилу из кодовых комбинаций блока. На станции приема
производится сравнение принятого контрольного итога с собствен-
ным итогом, вычисленным из принятой последовательности ком-
бинаций. Если два итога совпадают, то можно сделать вывод о том,
что блок принят правильно. При несовпадении весь блок бракуется
и запрашивается повторно.
Различные алгоритмы составления контрольного итога можно
рассмотреть на конкретном примере для блока из 5 кодовых ком-
бинаций пятиэлементного телеграфного кода.
Исходный блок полезной информации можно защитить от`оши-
бок одним из трех способов групповой защиты:
124

|
йОдык
(!
Комбинация блока
No1 No2 No3 No4 No5] Арифм. Итог по
итог модулю 2
10|000
0
00|01|
Инф.
011
0|
0
ВВЕяАЫ
00
0
1|0000
0
Проверочн.
|
No
-
д
10о
0
1) С помощью поверочных (шестых) разрядов. Каждый шестой
разряд образуется путем сложения по модулю 2!) всех информа-
ционных разрядов кодовой комбинации. В рассматриваемом при-
мере поверочные разряды будут иметь значения 10100. Нетрудно
видеть, что поверочные разряды останутся такими же, если в пре-
делах любой комбинации произойдет двойная ошибка вида
а (двойная компенсированная ошибка). Такая ошибка при
защите с помощью поверочных разрядов обнаружена быть не мо-
жет. Описанный способ носит название поперечной защиты.
2) С помощью арифметического итога. При этом под-
считывается общее количество единиц в блоке (в нашем примере
12), затем это число выражается в двоичной системе счисления
(01100) и передается в виде кодовой комбинации в конце блока.
При защите арифметическим итогом приемник не может обна-
ружить двойной компенсированной ошибки в любых информацион-
ных разрядах одного блока.
3) Итоговая комбинация образуется сложением по модулю 2
одноименных разрядов всех комбинаций блока. Другими словами,
суммирование проводится не по столбцам, как при поперечной за-
щите, а по строкам. Поэтому такой способ называют продоль-
ной защитой. В нашем примере итоговая комбинация при про-
дольной защите будет иметь вид 01010. Необнаруженной будет
двойная компенсированная`
ошибка в пределах любой строки блока.
На практике все рассмотренные способы формирования конт-
рольного итога могут применяться как отдельно, так и в сочетании
друг с другом. С помощью групповой защиты достоверность мо-
жет быть повышена на 2—3 порядка. Вместе с тем внесение избы-
точной информации в виде контрольных итогов ‘всего лишь на
4—5 процентов снижает пропускную способность канала.
га
В последнее время для защиты двоичной информации, переда-
ваемой простым безызбыточным кодом, начинают применяться так
называемые детекторы качества. Известно много схем. та-
ких устройств, однако все они имеют один общий признак. Сигнал
‚ 1) Напомним; что двоичные ‘числа по модулю 9 `складываютёя но’ такому
правилу: 0Ф0=0, 120=1, 0Ф1=1, 191=0.
Е

«ошибка» на выходе детектора качества вырабатывается на осно-
вании анализа формы принятой посылки. Если посылка на выходе
канального приемника сильно искажена по длительности или раз-
дроблена, то можно считать, что правильная регистрация ее вряд
ли возможна. При этом бракуется. вся кодовая комбинация (или
блок) и производится запрос на повторение.
Следует иметь в виду, что любой детектор качества может с
определенной вероятностью не обнаружить ошибку. В то же время
возможны ложные запросы
— повторно запрашивается информа-
ция, которая могла бы быть зафиксирована в наборном устройстве
оконечного приемника без ошибки. Эти два показателя
— вероят-
НОСТЬ необнаруженной ошибки и вероятность ложного запроса —
находятся в тесной связи и поэтому при расчете детектора качества
приходится искать некоторое оптимальное решение.
В качестве примера на рис. 5.14 иллюстрируется принцип обна-
ружения ошибок в низкоскоростной системе ТОК-5!) (Голландия).
Передача информации здесь ведется простым пятиэлементным ко-
дом, а обнаружение ошибок производится по форме огибающей на
выходе. детектора. Выделенные. детектором посылки сравниваются
с контрольными импульсами, вырабатываемыми в канальном' при-
емнике. Амплитуда и длительность импульсов строго определены.
Если амплитуда посылок во всех точках превышает амплитуду 'им-
пульса, то такая ‘посылка считается принятой правильно (посылки
NoNo 1, 2, 3, 5, 6, 7 на рис. 5.14). Если же произошло «пересечение»
No1 No2
No
No4‚М9.No6Мея
—й®) РАЙел т
_ Рис 5.ть Принцип ааа ошибок в низкоскоростной системе
по оО:
ТОК-5 ны импульсы заштрихованы)
Бвиб в Ней ‘сигнала с контрольным импульсом, то такая посылка
и вся кодовая комбинация бракуются. В рассматриваемом при-
мере ‘неправильно. принятой: 6читается посылка No 4: Случай необ-
наруженной ошибки. иллюстрируется. на примере гпосылки No 5,‘по-
Я ОРун нар 4х
3ы>
ЧЕ.
Ев.
Г
:1
пы
.6
.:0.0) Начальные буквы слов Е оуег тад1о (буквопечатание тпо _радио-
каналам).
2А
О
и
Зи.
ыы
426
Ф

Увеличивая площадь контрольных импульсов; 4-е. .произведе-
ние их амплитуды и длительности, можно уменьшить вероятность
необнаруженной ошибки. В то же время возрастет количество лож-
ных, -бесполезных запросов. ИИ считаются такие па-
раметры импульсов: |
ые
и
"
г
я
1 контр =—0 в,
нь
Системы с детекторами качества наиболее эффективны в соче-
тании с другими способами” защиты, О
© методи: ра
ВОГО итога.
--
> В ‘Заключение заметим, что. “контроль” И ‘обнаружение Ибо :
путем анализа формы посылок обычно называют контролем по
первичным параметрам сигнала. Такими. параметрами яв-
ляются амплитуда; длительность; величина краевых искажений
и т.п. посылок, непосредственно принятых с канала связи, до фор-
мирования и регистрации их полярности. Ко вторичным пара-
метрам принятой последовательности относят кодовые” признаки
(например, четное количество единиц при поперечной защите и др.).
(а
2.0. ПЕРЕДАЧА И. ПО ТЕЛЕФОННЫМ КАНАЛАМ
Как уже указывалось" выше, телефонные сети и каналы исполь-
зуются для передачи данных со скоростями от 200 б0д до несколь-
ких тысяч бод. Дискретная связь в ен канале образуется
в двух случаях: _
1) при значительных объёмах.информации, подлежащей пере-
даче по каналу;
2) при небольших Вена информации, которая, однако, долж-
на быть передана за очень короткий отрезок времени.
Канал в нужном направлении: предоставляется абоненту, при-
чём безразлично, будет ли последний вести телефонный разговор
либо передавать данные с любой скоростью не выше предельной.
Такой подход не требует наличия двух обособленных сетей кана-
лов — для телефонирования и для передачи данных. Это выгодно
экономически и создает дополнительные удобства для абонентов,
поскольку-позволяет использовать уже существующую телефонную
-
сеть. Сейчас такой способ организации нашел Е
>В.о.
деловой. связи.
По методу соединения абонентов среднескоростные каналы: пе-
редачи данных можно подразделить на коммутируемые и’неком-
мутируемые (закрепленные). Мервые организуются. и предостав-
ляются абоненту по требованию на время передачи информации.
Тракт связи включает приборы коммутации городских и междуго-
родных телефонных станций. Качество. канала невысокое, что’ мож-
но’ объяенить‘двумя причинами. Во-первых, коммутируемый. общий
`канал составлен‘из случайных каналов вч телефонирования, имеет
‘неизвестные. заранее: характеристики: Вторая: причина-— наличие, в
7:
т
5197

}
тракте элементов коммутации создает дополнительные импульс-
ные помехи и кратковременные перерывы связи.
Некоммутируемые каналы более устойчивы, так как источник
и потребитель информации соединены постоянно между собой без
участия коммутационных приборов. Характеристики этих каналов
можно предварительно откорректировать. Некоммутируемые кана-
лы используются при большом объеме данных с неизменным на-
правлением передачи.
\_ При разработке модемов для передачи данных по телефонным .
каналам приходится решать три основные задачи. Во-первых, на
телефонных каналах часто появляются короткие импульсные по-
мехи, амплитуда которых соизмерима с амплитудой полезного сиг-
нала. При телефонной передаче эти помехи практически не ухуд-
шают разборчивость речи. Передача же двоичных посылок в усло-
виях импульсных помех затруднена. Следовательно, в аппаратуре
передачи данных нужно применять наиболее помехоустойчивые
виды модуляции, такие, как ЧМ и ФМ.
Вторая задача — повышение пропускной способности телефон-
ных каналов-при передаче дискретных сообщений. Простое увели-
чение электрической скорости передачи неизбежно ведет к появле-
нию искажений и ошибок. Поэтому применяют многопозиционные
методы модуляции; некоторые из них будут описаны в этом пара-
графе. Любой метод повышения скорости передачи информации
требует тщательной коррекции частотных характеристик канала:
амплитудно-частотной и фазо-частотной.
Третья проблема, требующая решения, заключается в следую-
щем. При передаче со скоростью 1200 и более бод частота моду-
лирующего сигнала (Р=0,5 и, бод) становится соизмеримой с час-
тотой несущего колебания. При модуляции и демодуляции в этих
условиях появляются особого вида искажения посылок, называе-
мые «качаниями фронтов». Если не принять мер, величина качаний
может. достигать 15—20 процентов от длительности посылки и [Л].
_
При проектировании и разработке каналообразующей аппара-
туры для передачи данных приходится учитывать обычно все выше-
перечисленные особенности.
_
Рассмотрим рекомендации МККТТ в области использования
каналов тч для передачи данных. Все эти рекомендации сейчас
учитываются изготовителями аппаратуры, что позволяет при необ-
ходимости устанавливать связь между абонентами разных нацио-
нальных сетей. Выше уже приводилась рекомендация по выбору
СКорЯСти передачи:
|
и =600--2" 600, где п=0,;1, 2, 3,
Разрешается также скорость передачи 200 бод.
_ Второй по степени важности следует считать рекомендацию о
выборе вида модуляции. В качестве основной рекомендуется час-
тотная. модуляция. При работе со скоростями передачи информа-
ции более 1200 бит/сек, целесообразно. применять двойную относи-
+28

о.
тельную фазовую ‘модуляцию (ДОФМ). К числу рекомендуемых
величин относятся также распределение рабочих частот в спектре
канала ТЧ. При работе ‘на коммутируемой сети абонентам предо-
ставляется канал по двухпроводной схеме. `Для одновременной
двусторонней передачи данных рекомендуется спектр канала ТЧ
разбить на две части (рис. 5.15). Передача в одном направлении
ведется на частотах 980 и
|
1180 гц ((девиация частоты
100 гц), ав обратном — на
частотах 1650 и 1850 ги
(модуляция частотная). При
таком распределении частот
Г
можно передавать сигналы 03 306.
10 934 Риц
в синхронном или стартстоп- Рис. 5.15. Распределение частот для дву-
ном режиме со скоростью до сторонней передачи данных по коммути-
200 бод.
и
руемому телефонному каналу со скоростью
Для передачи по комму-
_ 200 бод
тируемым ‘или некоммути-
руемым каналам рекомендуется метод частотной модуляции на
скорости 600 или 1200 бод. Для передачи служебных комбинаций
(автозапрос и пр.) предусмотрен обратный канал в низкочастот-
ной Части спектра. Скорость в обратном канале — до 75 600. Ре-
комендуемые частоты:
|
1. При о=600 бод |= 1500 гц, А]= 200 гц.
Передача 5-А
Передача А-В
_9. При о= 1200 бод’ No=1800гц, А]=400 гц.
В обратном канале средняя частота 420 гц, а девиация А]=Э0\ а
Распределение рабочих частот в спектре канала ТЧ 300--3400 ец
показано на-рис. 5.16.
Передача А-Б
09 042
1918)
34 Елгц
Рис. 5.16. Распределение частот для односторонней пе-
редачи данных по коммутируемому телефонному каналу
со скоростями 600 или 1200 бод
‘Стандартизованы также уровни передачи. При четырехпровод-
ной схеме передачи по некоммутируемым каналам уровень сигна-
ла в точке с нулевым относительным уровнем не должен. превы-
знать —1,15 неп. Для двухпроводных коммутируемых каналов, где
передача ведется одновременно в обе стороны на разных несущих,
уровень сигнала данных и уровень сигнала обратного канала не
должны превышать —1,5 ней.
129

г
‘лучил метод двойной относительной фазовой модуляции (ДОФМ)
Для описанных ‘выше модемов на 200 и 600/1200 бсд рекомен-
дованы нормы на величину краевых искажений и вероятность ошиб-
ки по элементарным посылкам. Эти рекомендации сведены в
табл 5.4.
Таблица 5.4
Вид анала
Скорость передачи Краевые искажения | Вероятность ошибки по
. бод
_%
посылкам:
200
< (20-25)
ГАО
Коммутируемый
600
—= (25- 30)
=: =а
1200
-Е (30-35) О
|
|
200
в(0
Некоммутируемый
600
—= (20- 30)
5.10-5
1200 -
|
- (25- 30)
Для некоммутируемых каналов устанавливается норма’ на ко-
личество импульсных помех в канале. За сеанс измерений длитель-
ностью [5 мин количество импульсных помех не должно превышать
18. МККТТ даны также рекомендации в части согласования моде-
мов с источниками и потребителями информации.
^
Познакомимся теперь с некоторыми примерами многопозицион-
ной модуляции. Большое распространениев настоящее время по-
Под действием двоичных сигналов изменяется фаза несущей; од-
нако фазовый угол колебания может принимать не два, а четыре
возможных значения. Каждому из этих значений соответствует
определенное сочетание посылок в двух отдельных подканалах.
Таким образом, на одной несу-
Таблица 5.5 щей можно осуществить как бы
две независимые передачи. Как
важный факт, нужно подчеркнуть
т
Е.
‚следующее. При ДОФМ, как и
под-
под- |1-й вариант] 2-й вариаат При других мнНогопозиционных ВИ-
Знак посылки
Скачки фазы несущей
оианал канал
дах модуляции, электрическая
|
скорость в канале, т. е. количе-
нЕ
и
0
ДБО ство элементарных посылок в се-
т
р
90° 1355. кунду, остается прежней, напри-
ко
ИЕт
мер, равной 1200 б09. Количество
и
к
же передаваемой информации
в
5. | 27058 315? ‘увеличивается вдвое за счет того,
|
—
что одновременно передаются две
а
а
‚..независимые кодовые последова-
тельности. Следовательно, в стандар ‘ном. манале. ТЧ можногпе-
редать уже не 1200, как при ЧМ, а 2400’бит в секунду. _ —
730

>
Такой способ рекомендован МККТТ для-четырехпроводных не-
коммутируемых каналов. Могут быть: использованы два варианта
значений фазы (табл. 5.5).
оны
Примененная о олуляния является относительной. Это
на определенный угол относительно ео значения. Можно
показать, что при относительной фазовой модуляции схема модема
значительно упрощается, а устойчивость работы .‚резко увеличи-
вается по сравнению с абсолютной модуляцией [Л1].
Для примера на диаграмме рис. 5.17 показан процесс модуля-
ции несущей по фазе двумя кодовыми последовательностями. Пере-
Ел:
ЕИ
ы--
2 лобкана
Е
2$О
И
О|
Вектор] „_
$
$
разы.
}
7:
адмПВА
А УЕ.
Сисн. . ЕЕ
97
ее
Рис. 5:17. о
диаграмма преобразований при двукратной
относительной фазовой модуляции.
даваемые двоичные посылки изображены на двух верхних графи-
ках. Далее на диаграмме приведены значения фазы Аф модулиро-
ванного сигнала и показано положение векторов угла. На нижнем
графике изображен. вид сигнала в общем канале ТЧ. Диаграмма
построена по варианту 1 табл. 5.5.
Схемная реализация модемов с ДОФМ сейчас осуществляется
с помощью дискретных элементов. Это позволяет получить ста-
бильные характеристики модуляторов и детекторов в большом
диапазоне температуры и влажности окружающей СЫ что: не-
ПТ
побканалы|
Рис. 5.18. Блок-схема -дискретного модулятора кана- '
з
е
авс ДОФМ_
м|
131

возможно при использовании традиционных реактивных четырех-
полюсников и резонансных систем. Кроме того, применение дис-
кретных переключающих устройств дает возможность построить
почти все узлы тракта из однотипных элементов. Рассмотрим прин-
цип действия модулятора канала с ДОФМ, блок-схема которого
приведена на рис. 5.18, а диаграмма работы— на рис. 5.19.
бх.
ей
.
ДЕЛ!
—
Вых.
|
й
Дел1 ГУ
ЕЕ
}
ВХ.
2
|
Е
ДЕЛ.
Вых.
;
Дел? ЕЯ Е:
ОЕыйВвебеГ.
Вых. хх И СИА
Хх СОМА
лФм
357%тСАСУ27
РА
И
ИИИАИА
гигнат^_/
у/ `/
и
И
`/
7)
57,
Рис. 5.19. Временная диаграмма работы дискретного модулятора канала с ДОФМ
5+
Задающий генератор Ген вырабатывает непрерывную последо-
вательность коротких отрицательных импульсов с частотой, в 4 ра-
за превышающей частоту несущего колебания ен=4. Эти им-
пульсы поступают на два последовательно. соединенных делителя
с коэффициентом деления каждого — 2. В качестве делителей мо-
гут быть применены, например, триггеры со счетным входом. На
выходе Дел» получаем прямоугольные колебания с частотой 0,25 тен.
Полосный фильтр выделяет из них первую гармонику, которая и
направляется в канал. Предположим далее, что в момент и с уп-
равляющего устройства на вход Дел. поступил один дополнитель-
ный импульс. Это вызовет лишнее перебрасывание триггера дели-
теля, в результате чего значение фазы сигнала на выходе изменит-
ся на 90° в сторону опережения относительно фазы до момента {#..
На диаграмме Вых.ПФ сплошной линией показано колебание с
учетом действия дополнительного импульса, а пунктиром
— немо-
дулированная синусоида. Кроме того, немодулированный сигнал
изображен и на нижнем графике. Введем теперь дополнительный
импульс на вход делителя Дел» (момент Ь на диаграмме). Как
видно из графика Вых.ПФ, фаза сигнала изменится на 180” по
сравнению с фазой на отрезке времени й—. Подача импульсов
одновременно на входы ‘обоих делителей вызовет сдвиг фазы в сто-
рону опережения на 90-+180=270°. Таким образом, подавая им-
132

пульсы в разных сочетаниях, можно получить одно из четырех дис-
кретных значений фазового скачка — 0, 90, 180 и 270°.
’+
Для модуляции по правилу табл. 5.5 управляющее устройство
должно преобразовывать сочетания посылок на своих входах В
сочетания дополнительных им-
т
›„ пульсов на выходах так, как
Таблица 5.6
Бе показано в табл. 5.6. Это = =
пе
тр ебование легко выполняется
Знак посылки | ные импульсы
с помошью набора логических —|“ Е
А
схем Ии ИЛИ.
И
АГ Да
Значительно сложнее вы- канал
|
полнена приемная часть кана- ООО
ла с ЛОФМ. Основными узла- 2 Е нет | ‘нет
0
ми приемника являются фазо- ны я
"НОЕ 90°
вый детектор и схема выделе-
ния опорного напряжения.
ЗЕЕ
:
Опорное напряжение выраба- — | - | есть | есть
270
тывается из принятого ФМ си- —_—__
гнала и представляет ‹собой
|
немодулированное колебание несущей частоты. В фазовом детек-
торе производится сравнение фазы сигнала и опорного напряже-
ния. В первом приближении процесс детектирования можно опи-
|
сать на примере схемы, изо-
браженной на рис. 5.20. Фа-
зовый детектор здесь пред-
ставляет собой две схемы И
и выходной триггер. На ба-
зу транзистора Тз подается
опорное напряжение в виде
непрерывной последователь-
ности отрицательных иИМ-
пульсов с частотой следова-
ния, равной частоте немоду-
лированной несущей {1
Рис. 5.20. Упрощенная схема дискретного (вход 2 на рис. 5.21).
`
`
фазового детектора
На базы транзисторов
Т, и Т› поступает принятый
< канала, усиленный и ограниченный по амплитуде сигнал (на
базу Т, — непосредственно, на базу Т.о — в противофазе). Если
фазы опорного напряжения и сигнала совпадают, то срабатывает
схема И, состоящая из Т: и Т»з, и на левом входе триггера появ-
ляется импульс. В том же случае, когда сравниваемые напряже-
ния находятся в противофазе, одновременно открываются тран-
зисторы Т2 и Тз— импульс поступает на правый вход триггера.
Таким образом, в зависимости от фазы принятого сигнала на вы-
ходе триггера появится 0 либо 1.
|
В приемнике с ДОФМ имеется два таких детектора. Они от-,
личаются тем, что. опорное напряжение на первый из них подается
133
канал м а
|=”С
ААУ
== Нет ЕСТЬ 180°

со сдвигом по фазе на’ 45°, на_второй — со сдвигом —45° отно-
сительно немодулированного колебания. Такие фазовые сдвиги
можно представить как опережение или запаздывание гребенки:
опорных импульсов на 1/8 периода их следования.
ИВ
Е
|
|
Е
ИТ
йеО
Г
р5
Е
АТЕ
-
/Х.
ы
у
7ЕАИ=БЕ
Рис. 5.21. Временная диаграмма раббты фазового де-
тектора
Рассмотрим векторную диаграмму, показанную на рис: 5.2%.
`Опорные: напряжения фазовых детекторов ФДТи ФДИ сдвинуты
т
° ‘относительно немодулированного сигна-
90
НАЯ
1 дКо.
о
ла соответственно на угол +45’ и —45°.
При приеме, например, несущей частоты:
ы с углом 90” фазовый сдвиг в детекторе /
0 ‘будет равен +45°, а в детекторе //
+ 135°. Несущая частота с ф=270° даст:
фазовый сдвиг +225° и —45° ит. д.
_ Можно показать, что система ‘из двух.
7едп фазовых детекторов будет определенным,
образом реагировать на каждое из четы-
рех возможных фазовых положений. Од-.
270°
Рис. 5:22. Векторная диа-
грамма работы двух фа-
зовых детекторов прием- нако сигналы на выходах. детекторов еще:
°`ника с ДОФМ
не являются готовыми кодовыми после-
а
довательностями. Сочетание посылок в:
обоих подканалах определится лишь после сравнения полярности
предыдущей и последующей посылок, так как модуляция относи-
тельная: Следовательно, помимо двух детекторов и схемы выде-
ления опорных импульсов, приемник должен содержать также за-
номинающее устройство для фиксации. предыдущих посылок, а
также логическую схему. Последняя на основе сравнения полярно-
стей и в соответствии с заложенной программой будет формиро--
вать посылки принимаемой кодовой последовательности.
Теперь можно отметить’ еще одну интересную особенность дис-
кретных фазовых детекторов. Всевозможные помехи и паразитные:
фазовые сдвиги сигнала, если они не превышают известной вели-
чины, не приводят к смещениям ХМВ. Рассматривая диаграмму:
работы фазового детектора (см. рис. 5.21), можно придти к вы-
воду о том, что фазовые сдвиги, вызванные помехой, никак ‘не по-
134

влияют на процесс детектирования, если их величина составляет
не более половины одного полупериода несущей. Схема как бы
исправляет фазовые искажения. Предельно допустимую величину
фазовых искажений можно определить но формуле
360°
2К--°
где К — количество значений, которые может принимать фаза сиг-
нала. Для однократной ФМ К=2 и Фдон= 90°, для ДВОЙНОЙ Е
и Флон= 45° [1111].
|
.
При увеличении К мы выигрываем в пропускной способности
канала, но одновременно проигрываем в его помехоустойчивости.
Это общее положение для случая фазовой модуляции можно иллю-
стрировать ф-лой (5.22). Чем больше число фазовых углов К, тем
больше вероятность того, что помеха, подействовав в канале, вы-
зовет сдвиг фазы, больший, чем Фдоп. Это приведет к смещениям
УМВ и в конечном итоге— к ошибкам. Величина Ффдоп при увели-
чении количества подканалов т уменьшается обратно пропорцио-
нально величине К=2т, т. е. очень быстро. Поэтому модемы с.
т>> (2—3) пока вряд ли оправданы. Тем не менее исследования
таких методов передачи ведутся, поскольку такие методы передачи
следует считать экономически выгодными, особенно в случае пе-
редачи больших объемов информации. Повышение пропускной спо-
собности позволяет уменьшить расходы на самую дорогую часть
системы передачи дискретных сообщений — на канал связи.
_ _Фдон —
(5.22)

ГЛАВА 6
9
ИСКАЖЕНИЯ И ОШИБКИ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ
ДВОИЧНЫХ СИГНАЛОВ
6.1. ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОШИБОК
При разработке и эксплуатации аппаратуры для передачи дис-
кретных сообщений основным требованием является требование —
обеспечить заданную величину достоверности. Это относится как
‚к оконечным приемопередатчикам, так и к аппаратуре каналооб-.
разования. Практически полностью исключить ошибки при приеме:
двоичных посылок невозможно, поэтому важно знать закономер-
ность появления ошибок и причины, их вызывающие. Анализ по-
явления ошибок позволит предусмотреть определенные методы
борьбы с ними, такие, как выбор метода модуляции в канале, наи-
более устойчивого способа регистрации посылок, типа кодирова-
НИЯ ИТ. П.
|
в
`Ниже приводятся основные сведения о причинах появления оши-
бок, их природе и закономерностях. При изучении этих вопросов:
нужно иметь в виду, что как ошибки, так и причины, их вызываю-
щие, являются случайными событиями, предугадать которые невоз-
можно. Следовательно, все количественные характеристики оши-
бок являются в известной степени усредненными величинами, опре-
деленными на основе положений теории вероятностей и математи-
ческой статистики.
В настоящее время основными причинами, вызывающими ошиб-
ки при передаче двоичных посылок, обычно считают следующие. `
Это, во-первых, краевые искажения посылок. Выше, в гл. [, было
показано, что краевые искажения
— это смещения ДХМВ, в ре-
`зультате которых длительность принятых посылок отличается от
длительности переданных. Форма посылок при этом остается пря-
моугольной.
|
Второй причиной появления ошибок являются дробления. На-
помним, что дробление
— это кратковременное изменение знака:
принятой посылки на противоположный. Дробление может пора-
жать как часть посылки, так и всю ее целиком. В частном: случае
дробление, действующее в начале или. конце посылки. вызовет
обычное краевое искажение.
136
&)

Значительное количество ошибок вызывают кратковременные
прерывания связи. Здесь имеется в виду не только полное пропа-
дание сигнала на входе канального приемника, но и значительное
снижение уровня сигнала. В отличие от краевых искажений и дроб-
лений, которые проявляются на выходе двоичного устройства ка-
нала в сформированных посылках, перерывы связи действуют в
самом канале, изменяя амплитуду несущей частоты. Это измене-
ние приводит к дроблениям и краевым искажениям двоичных но-
сылок. В случае же полного пропадания сигнала правильный прием
посылок вообще становится невозможным.
По общему мнению, подавляющее количество ошибок имеет
своей причиной дробления, вызванные действием помех и переры-
вов, влияние же краевых искажений на большинстве дискретных,
связей незначительно, хотя и имеются исключения.
|
‘Ниже все эти основные причины ошибок описываются более
подробно.
6.2. КРАЕВЫЕ ИСКАЖЕНИЯ
Вся совокупность большого количества мешающих факторов
при передаче двоичных сигналов от передающего оконечного уст-
ройства до приемного оконечного устройства приводит к искаже-
ниям разнообразного характера. Все возможные виды краевых ис-
кажений можно объединить в три группы:
1) Регулярные, когда знак и величина искажений не ме-
няются на протяжении большого отрезка времени. В телеграфии
такие искажения называют преобладанием. Регулярные искажения
вызываются какой-либо постоянно действующей причиной и при
устранении этой причины могут быть сведены до нуля.
2) Случайные, при которых как величина, так и знак иска-
жения каждой посылки являются переменными и могут изменять-
ся в очень широких пределах (но не более 100% длительности эле-
ментарной посылки No). Борьба со случайными искажениями наи-
более трудна, так как заранее невозможно предусмотреть, в какую
сторону и на какую величину исказится посылка.
3) Характеристические, в этом случае величина и знак
искажений каждой посылки зависят от предшествующего ей соче-
тания посылок. Следовательно, величина этих искажений опреде-
ляется характером передаваемой кодовой комбинации. При пере-
даче реального текста,т. е. посылок в любых сочетаниях, характе-
ристические искажения можно отнести к случайным: однако это
не единственная и не основная составляющая случайных искаже-
ний. Характеристические искажения возникают лишь при условии,
что электрическая скорость передачи двоичных посылок близка к
максимальной для данного канала. Рациональным выбором ско-
рости и ширины полосы пропускания канала при разработке аппа-
ратуры можно практически полностью устранить возможность по-
явления характеристических искажений.
137

Следует заметить, что в реальных условияхвсе эти три вида
краевых искажений (или некоторыеиз них) действуют одновре-.
менно, склалываясь по определенным правилам.
в
Причины возникновения краевых искажений многочисленны и
разнообразны. Основным участком тракта, в котором возникают
искажения, следует считать канал связи. Иногда незначительные
искажения появляются также в дискретном передатчике. В кана-
лах с различными видами модуляции одни.и те. же причины вызы-
вают разные по величине и характеру искажения. В общем можно
сказать, что наибольшие искажения-вызываются изменениями тех
параметров сигнала, которые подвергаются.модуляции..
„Так, на-
пример, при АМ наибольшие искажения имеют своей причиной ко-
лебания амплитуды несущей на входе приемника. В то же время
сдвиг рабочих частот. (в определенных пределах) практически не
вызывает искажений. В каналеже с ЧМ такой сдвиг влечет за
собой появление значительных искажений.
“т
Как уже отмечалось, все факторы, вызывающие краевые иска-
жения, являются случайными.и не зависят друг от друга. Поэтому
следует ожидать, что суммарные искажения двоичных посылок на
выходе приемника канала будут случайной величиной и, следова-
тельно, могут быть описаны < помощью математического аппарата
теории вероятностей. И
Е.
Измерения искажений. на сетях нашей страны и последующая
математическая обработка результатов измерений показали, что
для большинства низко- и среднескоростных двоичных каналов
краевые искажения могут быть описаны нормальным законом рас-
пределения случайной величины [Л1]. Этот закон, часто называе-
мый также законом Гаусса, выражается функцией распределения
(х—а)?
Р
—
(6.1)
че
И
В выражении (6.1) ф(х) есть плотность вероятностей закона
распределения; х — случайная величина, распределенная по нор-
мальному закону; а — математическое ожидание случайной вели-
чины х, а 0 — среднеквадратичное отклонение величины х от сред-
ф(х)
него значения а. Графи-
чески нормальное распре-
деление имеет вид, пока-
занный на рис. 6.1. |
В нашем случае х есть
величина смещения ха-
рактеристического момен-
та восстановления (ХМВ).
Эту величину называют
4
ой
х индивидуальными
Рис. 6.1. Нормальное распределение плотности Искажениями
0.
вероятности ф(х) случайной величины х Среднее. значение инди-
138
и"!
|

видуальных искажений есть не что иное, как регулярные искаже-
НИЯ @== брег.
|
С учетом изложенного ф-ла (6.1) для распределения краевых
‘искажений примет следующий вид:
| ие—брег)
ф(5)о -вебе
(6.2)
Кратко напомним об основных свойствах нормального распре-
деления. В общем виде функция ф(х) является значимой в пре-
делах от.—с0 до + со. Для краевых же искажений предельной яв-
ляется величина +=100% от %, т. е. здесь правильнее использовать
усеченное нормальное распределение. Однако разница между нор-
мальным и усеченным нормальным распределениями в пределах |
реальных значений 9 пренебрежимо мала. Поэтому при расчетах
пользуются таблицами и графиками, составленными для распреде-
ления Ф(х) в пределах от —со до т о°..
Вторым важным свойством функции нормального распределе-
ния является то, что площадь, ограниченная. кривой ф(х) и осью
абсцисс, как у всякой функции распределения, численно равна
единице:
со
ео
(х—а)?
|вах=о
(6.3)
9
Это свойство будет использовано нами в дальнейшем при опреде-
лении вероятности ошибки от краевых искажений.
Параметры нормального распределения брег И © определяют по.
результатам измерений индивидуальных искажений в течение опре-
деленного интервала времени (сеанса измерений).
Длительность сеанса выбирается такой, чтобы получить репре-
зентативную выборку, т. е. уменьшить ошибки в результатах из-за
недостаточного объема измерений. Вычисление брег и 6 произво-
дится по формулам:
=
у 1:0:
Орег ти ,
(6.4)
.
>п;
НЫ
{=
/|.
в.
> п; (9: — Орег)?
еер
|
(6.5)
р
>"=
где 6; — середина {-го участка при условии, что весь диапазон во3-
можных смещений ХМВ разбивается на К участков; И: — количе-
139

ство посылок, у которых смещение ХМВ находится в {-м участке;
хп. — общее количество смещений ХМВ, измеренных за сеанс.
Параметры распределения Орег И © выражаются, как и величина
искажений, в процентах от длительности элементарной посылки В.
В зависимости от вида канала и его качества величины буги об
могут меняться в широких пределах. Так, например, данные пара-
метры для каналов тонального телеграфирования лежат в следую-
ЩИХ пределах:
Орег = (0--8) %,
|
9’= (2-4) %.
Эти цифры ‘получены для одного переприемного участка. На
практике же часто приходится вести передачу по составным, по-
строенным из нескольких участков, каналам. Поэтому возникает
задача определения искажений в целом для всей связи, если из-
вестны закон распределения и его параметры для каждого
участка.
|
Предположим, что канал связи образован из трех последова-
тельно соединенных каналов ТТ на участках А—Б, Б_Ви В—Г
(рис. 6.2). Известно, что распределение индивидуальных искаже-
А
[:]
‚В
Г
ПОЕТ]. ТТ|[ТТ дары АТВ ПО Бы В Пр.
АПП.| |Перей
Пр. Пер.
] пр. Г] пер.
пр. апп.
Рис. 6.2. Блок-схема составного канала ТТ, образованного из трех участ-.
ков (А, Г — оконечные пункты, 5, В — пункты переприема)
НИЙ на всех участках подчиняется нормальному закону с парамет-
рами соответственно а ю. ОВ Ех 6””. Требуется определить
ожидаемые искажения на входе оконечного приемника вп Г.
Заметим, что искажения на различных участках в каждый момент
времени различны и не зависят от искажений соседних участков.
Такое предположение об отсутствии корреляции искажений на
участках можно сделать, исходя из того, что причины искажений
независимы. Из теории вероятностей известно, что сумма незави-
симых случайных величин, распределенных нормально, может быть
‘описана также нормальным законом, но с другими параметрами а
и о. В нашем случае регулярная составляющая суммарных иска-
жений определится как алгебраическая сумма составляющих: `
5—=Оег+О--о.
(6.6)
Среднеквадратичное отклонение для всей связи о будет равно
с=У (6-Е 6-67.
(6.7)
140

4.
В случае, если общий канал составлен из т участков одинако-
вого качества, выражения (6.6) и (6.7) можно записать так:
ев и Орег уч’
(6.8)
Орег — 0у«И т,
(6.9)
ГД Оуч И брегуч — параметры распределения искажений на одном
из одинаковых участков.
|
Здесь удобно произвести количественную оценку синхронного
и стартстопного методов передачи. Выше, в $ 1.4, было указано,
что стартстопный приемник менее устойчив к краевым искажениям,
чем синхронный. Это положение можно пояснить, основываясь на
вероятностных характеристиках краевых искажений, следующим
образом. Исправляющая способность и, любого приемника зависит
от положения моментов регистрации относительно принимаемых
посылок. В стартстопном приемнике положение моментов регистра-
ции полностью определяется началом стартовой посылки. Эта по-
сылка, как и кодовые, при прохождении по каналу искажается.
Моменты регистрации сдвигаются на такую же величину относи-
тельно центра кодовых посылок, поэтому исправляющая способ-
ность приемника уменьшается. Это уменьшение и удобнее пред-
ставить как появление дополнительных искажений бетарта. Считая
искажения стартовой посылки и любой из кодовых посылок неза-
висимыми, можем определить параметры распределения искаже-
ний при стартстопном методе: бе = У 0.0?
Так как и
стартовая, и кодовые посылки передаются по одному и тому же ка-
_Налу, то бетарта =бкод. Следовательно,
: ‚Ост=боди2.
(6. 10)
При синхронном же методе искажения коррекционных посылок
усредняются и практически не влияют на положение моментов
регистрации. Поэтому дополнительные искажения отсутствуют:
Осинхр — Окод.
(6. ||)
Сравнивая ф-лы (6.10) и (6.11), устанавливаем, что устойчи-
вость стартстопного приемника примерно в У 2 раз меньше, ‘чем
синхронного. При этом предполагается, что преобладания в кана-
ле отсутствуют, т. е. дрг=0. Наличие регулярных искажений еше
более увеличит разницу между бот_ст И ‘бсинхр.
|
6.3. ДРОБЛЕНИЯ И КРАТКОВРЕМЕННЫЕ ПЕРЕРЫВЫ
Дробления двоичных посылок, как уже указывалось, следует
считать основным фактором, вызывающим ошибки в принятой ин-
формации. Причинами появления дроблений на телефонных и те-
леграфных каналах являются:
а
1) импульсные помехи, амплитуда которых превышает ампли-
туду полезного сигнала в канале (пом> сигн), а время действия
совпадает со средней частью посылки:
141

2) кратковременные пропадания сигнала (до Исигн=0), вызван-
ные переключениями на ‘магистрали, срабатыванием грозозащит-
ных устройств, плохими контактами и пайками;
|
. 3) быстрые изменения уровня сигнала (скачки), сопровождаю-
щиеся появлением в полосе пропускания канала мешающих напря“
жений. Эти напряжения возникают от переходного процесса амМ-
плитуды, частоты и фазы при скачке уровня полезного сигнала.
Все эти три причины очень тесно связаны между собой. Поэто-
му целесообразно ввести некоторый общий критерий
— условие
возникновения дроблений двоичных посылок. В качестве такого
критерия, универсального для всех видов двоичных каналов, можЖ-
но выбрать величину соотношения между сигналом и помехой на
входе канального приемника (Исигн/Опом). Если мгновенное значе-
ние этого соотношения станет меньше определенной пороговой ве-
личины, возникнет дробление. Пороговая, критическая величина
может быть рассчитана или определена экспериментально Для лю-
бого вида модуляции, типа канала и т. п.
|
Как случайная величина, дробление может быть описано сле-
дующими вероятностными характеристиками: распределением дли-
тельности дроблений; распределением начальных моментов дроб-
лений и распределением количества дроблений во времени.
Все эти характеристики можно получить на основании резуль
татов измерений дроблений в реальных каналах. Такие измерения
позволили сделать следующие выводы о законах распределения
дроблений. Распределение длительности дроблений может быть
представлено логарифмически-нормальным законом:
(11 др")?
1ИО
[ )(>
.
6. 12)
Ф (р сУы,
(
Злесь Ыр — случайная величина — длительность дроблений, кото-
рая может принимать любое значение в интервале 0<[»<300 мсек;
т — среднее значение логарифма случайной величины |п р; ©
среднеквадратичное отклонение п [р от среднего значения т.
Графически логарифмически-нормальное распределение МОЖНО
представить так же, как и нормальное (рис. 6.1), если по оси
абсцисс откладывать [п Вр. Более наглядным является рис. 6.3, где
Ф(Ёдр)
ет
|
Гор
Рис. 6.3. Логарифмически-нормальное распределение
длительности дроблений Ф(Ёр)
149
ео
>!

“,
показана зависимость плотности вероятности ф(Ёр) непосредствен-
НО ОТ р. Как видно из рисунка, наиболее вероятны дробления с
некоторой определенной длительностью др сред=е”. Эта величина
обычно соизмерима примерно с половиной длительности 1. Вероят-
ность же появления дроблений большей и меньшей длительности
убывает.
При общем для всех каналов законе распределения парамет-
ры этого закона т и о будут меняться в каждом конкретном слу-
чае в зависимости от качества канала и ширины его полосы про-
пускания. Для самых узких двоичных каналов (каналов ТТ) пара-
метры логарифмически-нормального распределения согласно ре-
зультатам измерений лежат в пределах:
т = 1,6 3,2 (115 средн==4 —— 95 мсек),
0— 0,8 — 1,5.
Для более широких каналов (телефонных и широкополосных)
характерно увеличение доли коротких дроблений и смешение мак-
симума кривой ф(Ёъ) на рис. 6.3 влево по оси абсцисс. Это можно
объяснить таким образом. Чем шире полоса пропускания канала,
тем меньше время установления процесса ткан= 1/АЁ кан. Поэтому
в широких каналах на передаваемую информацию действуют так-
же и очень короткие (равные приблизительно ткан) помехи и пере-
рывы. В более узких каналах они сглаживаются фильтрами, по-
этому амплитуда мешающего напряжения не успевает нарасти до
значительной величины.
- Распределение начальных моментов дроблений в первом при-
ближении можно считать равномерным. Действительно, начало
дробления может произойти в любой части посылки с одинаковой
вероятностью. Это равномерное распределение можно записать сле-
дующим образом:
Пдр
(0—
[, = СОП$%.
(6.13)
ИЗМ
Здесь а — вероятность того, что дробление начнется в пределах
посылки; Идр — количество дроблений, зафиксированных за сеанс
измерений длительностью Тизм.
Выражением (6.13) можно пользоваться лишь для приблизи-
тельной оценки влияния дроблений на передаваемую информацию.
При точных расчетах достоверности нужно учитывать то обстоя-
тельство, что дробления пакетированы— действуют группами из
нескольких близко расположенных во времени дроблений. Следо-
вательно, внутри пакета вероятность появления дробления а будет
значительно больше, чем в интервале между пакетами.
и
Третья характеристика дроблений — распределение их количе-
ства во времени. Это распределение трудно описать каким-либо
математическим законом, так как количество дроблений в разные
часы суток изменяется в значительных пределах. На рис. 6.4 пока-
зана экспериментально полученная гистограмма распределения
143

дроблений по времени. По оси абсцисс отложены часы суток, по
оси ординат
— количество дроблений Плр, зафиксированных внут-
ри каждого часа. Рассматривая этот рисунок, можно сделать вывод,
о том, что наибольшее количество дроблений приходится на утрен-
Чась! суток
Рис. 6.4. Распределение количества дроблений п по часам суток
ние и дневные часы. Следовательно, появление дроблений связано,
вероятно, с действиями обслуживающего персонала на магистра-
ли — измерениями, регулировкой и переключениями в цепях линии.
и в каналообразующей аппаратуре.
В реальных каналах величина пдр может меняться в очень ши-
роких пределах — от единиц до сотен и даже тысяч (на радиотеле-
графных каналах) дроблений в
час. При расчете количества оши-
бок и величины. достоверности
нужно задаваться максимальным
значением Идр, т. е. вести расчет’
для наихудших условий приема.
Такие условия возникнут соглас-
но гистограмме рис. 6.4 в период.
ют 8 до 9 часов утра.
Рассмотрим теперь статисти-
Рис. 6.5. Распределение глубины ческие характеристики враз
кратковременных перерывов для че- ‘временных перерывов, ‘которые,
тырех измеренных каналов вч теле- как уже указывалось, являются
фонирования
основной причиной дроблений
двоичных посылок. .
Распределение глубины перерывов показано на рис. 6.5. По оси
абсцисс отложена величина занижения уровня приема в неперах,
по оси ординат
— вероятность того, что перерыв имел глубину не
менее заданной. На графике построены функции распределения глу-
бины перерывов. для четырех разных каналов вч телефонирования.
Количественно эти кривые отличаются друг от друга, однако, они
все имеют одинаковый характер — вероятность перерыва монотон-
но убывает с увеличением его глубины. Видно, что большинство
перерывов имеет глубину не более 1—2 неп.
Длительность перерывов, как и дроблений, является случай-
ной величиной. Функция распределения длительности. перерывов
144
г]

“,
у
представлена на рис. 6.6 кривой а. Можно видеть, что наибольшая
часть перерывов в каналах ТЧ имеет длительность не более
100 мсек (704 всех перерывов по кривой а). В узких каналах то-
нального телеграфирования, как показывают измерения, распре-
Г пер; СРК
Рис. 6.6. Распределение длительности перерывов:
а) перерывы любой длительности: 6) перерывы
длительностью от 0 до 300 мсек
деление перерывов по длительности имеет аналогичный характер.
Однако количество очень коротких перерывов (как и дроблений)
здесь невелико по причине, указанной выше.
При расчете вероятности ошибки и достоверности следует учи-
тывать не все кратковременные перерывы, а только те, длитель-
ность которых не превышает 300 мсек. Перерывы с длительностью,
большей 300 мсек на связях с коммутируемыми каналами, вызы-
вают ложный отбой в ус- п
тройствах коммутации и
полное нарушение связи.
Следовательно, такой пе-
рерыв приведет не к
ошибке, а к отказу, кото-
рый требует вмешатель-
ства оператора. Распре-
деление перерывов дли-
тельностью до 300 мсек
показано на кривой б 0! 02 #115010 Я шв
винт, СЕК
рис. 6.6. _
Рис. 6.7. Распределение длительности ин-
Подобно дроблениям,
тервалов между соседними перерывами.
кратковременные переры-
вы не являются независимыми, а группируются в пакеты. На рис.
6.7 приведена функция распределения интервалов между сосед-
ними перерывами. Перегиб кривой в точке интервала==0,9 сек сви-
детельствует о том, что вероятность коротких и длительных ин-
тервалов между перерывами неодинакова. Примерно половина
всех интервалов не превышает 0,2 сек. Из этого. можно сделать
вывод о том, что значительная часть перерывов гпакетирована,
т. е. следует группами с короткими интервалами между перерыва-
ми в группе.
145»

о
64. РАСЧЕТ ВЕРОЯТНОСТИ ОШИБКИ
При изучении механизма появления ошибок следует иметь в ви-
ду, что далеко не каждое дробление или смещениеХМВ обязатель-
но сопровождается ошибкой. Ошибки, т. е. неправильная регистра-
ция полярности посылки в оконечном приемнике, имеют место
только при выполнении определенных условий. Рассмотрим эти ус-
ловия. При этом будем. предполагать, что регистрация посылки
осуществляется методом условного укороченного контакта, т. е.
анализируется средняя часть посылки.
Выше, в гл. 4, указывалось, что условием правильной регистра-
ции посылки при действии краевых искажений является неравен-
ство
А) == (ир— общ) >>0,
где Л — запас устойчивости, равный разности между рабочей ис-
правляющей способностью ир и величиной общих искажений бобщ.
Значит, условие неправильной регистрации можно записать та-
ким образом:
А<0илидобщ2Ир-
(6.14)
Поэтому вероятность ошибки от краевых искажений численно
равна
Рв=Р(8> р).
6.15)
Вероятность ошибки можно вычислить, если известны закон
распределения смещений ХМВ и параметры этого закона. Для
Ф(6)
нормального распределения при
отсутствии ‘регулярной состав-
ляющей искажений (брг=0) ве-
личина Рош вычисляется как пло-
щадь, ограниченная кривой ф(б),
осью абсцисс и ординатами -Еи
на рис. 6.8 (заштрихована). Под
—-й -И Г. + 77 кривой $(6б) в том же масштабе
‚ показан неискаженный переход
>.й
й
от одной посылки к другой и
ЗОНЫ регистрации обоих ПоО-
` Рис. 6.8. К определению вероятности СЫЛОК.
|
ошибки от краевых искажений при.
Пока величина 6 не выходит за
отсутствии регулярной составляющей
|
|
(а=0)
пределы = и, ошибки не будет.
При |65|>и полярность посылки
будет определена неверно. Следовательно, вероятность ошибки мо-
жет быть найдена из приведенной ниже формулы:
|
=
о
|
Ри=Р(8 >= [Ф(9)48- | $048 = (6.16)
и
=
а
146

сы
=
=1— |Ф(6)46
(6.17}
на основании свойства (6.3). Подставив значение ф(5), получим
| АОИ
о #63"
:
Ре= |ге|е748|.
(6.18),
бу2 о
р
Так как регулярные искажения отсутствуют и кривая ф(6) симмет-
рична относительно нуля, то выражение (6.18) можно записать так:
р
т
оу 2л
62
|о,
(6.19
Произведем замену переменных #=6/о. Получим
'
2
=
—= 00
|в" 4—9 (8.
(6.20)
л
®/
Здесь Ф(1) есть табулированный интеграл вероятностей, значения:
тельно, нахождение Рек сводит-
ся к определению величины
Ф() по таблице. Исходными дан-
ными являются параметр рас-
пределения с и величина исправ-
ляющей способности п. Если
краевые искажения имеют посто-
янную составляющую (преобла-
дание) величиной брег, ТО кривая
плотности распределения будет
несимметрична относительно ну-
ля,точкижеРии—инееме-
стятся.
Взаимное положение функции
ф(б) и зон регистрации для этого
случая показано на рис. 6.9.
‚ которого вычислены для любых # и сведены в таблицы. Следова-
Рис. 6.9. К определению вероятно-
сти ошибки от краевых искаже-
ний при наличии регулярной со-
ставляющей ((а==0)
В этом случае две составляющие выражения (6.18) не будут
равны друг другу. Вероятность ошибки определится как сумма
двух интегралов:
|
(6—5
1
о
202
Ре
—|=
оу2
а рег)?
аб+ |е
48
=
|
147

или
Рош=Ф(&) НФ(&),
где
бе. р— Мег,
й
8]
О
[.=
Расчеты по этой формуле показывают, что наличие регуляр-
ной составляющей брег значительно увеличивает ‘вероятность
ошибки.
Описанная выше методика расчета позволяет очень точно рас-
считать ожидаемую вероятность ошибки. Для приближенной оцен-
ки вероятности ошибки Рош Можно пользоваться табл: 6.1:
Таблица 6.1
СА
Фр)
—
Фр)
(>)
©.@)
©
ед
ых
ед
о
>
аNo—[брег
о
=
›<
со
[а
ся
о
г
|
|
-
ва)
СА
Фр)
—
(©?)
Фр.
175
г
ОА
ед
от
мед
эм
^
о
о
=
=
со
со|
т
т
т
]
т
з
И
-Е=:
Рош
ы
|
|
|
|
|
|
=?тгы1$
у©>
>
©
>
>
Е
Е
т
—400 Не
ак, например, если и=40%, брг=8%, о=7%, то не —=4,57,
отсюда вероятность ошибки будет лежать в пределах 102-105.
С помощью табл. 6.1 можно решить и обратную задачу — под-
считать, какова величина краевых искажений, появляющихся в ка-
нале с заданной вероятностью.
| Перейдем к расчету вероятности ошибки от дроблений. Элемен-
`тарная посылка длительностью & будет зарегистрирована непра-
вильно при совпадении двух случайных событий:
а) произошло дробление;
|
- 6) дробление по времени совпало с моментом регистрации по
сылки, т. е. с условным укороченным контактом.
В гл. 4 было показано, что дробление может начаться и закон-
читься между двумя соседними моментами регистрации, при этом
ошибки не будет. Возможен и другой случай
— дробление, дли-
тельность которого более & поразит несколько подряд следующих
посылок. Следовательно, вероятность ошибки Рош является вели-
148
{9}
«ела

<
г
чиной переменной и зависит от длительности дробления Вр. Для
одной посылки можно записать
реа ] при р>В,
ЕР НИЯ
ош
(6.22).
где Г:
На основании известного логарифмически-нормального закона.
распределения длительности дроблений [› можно вычислить ве-.
роятность дробления с длительностью, большей &:
со
со
др
1
203
Ре>&)=|6Е Е|е. “ое
у
ойрУ 2л ы
Вероятность дробления с длительностью, меньшей &:
ь
о (11др т)
1
с
20?
Р(р6)=|946др=и—е
2 р ©2020
г
б2дру 27
Вероятность ошибочного приема посылки, пораженной дробле-
нием, найдется так:
Рош=1-Р(Ёдр>1%) РиР(р<В).
(6.25}
Выражения (6.22) и (6.25) хорошо описывают условия появ-
ления ошибки от дробления. Однако’ практический расчет потери.
достоверности по этим формулам произвести трудно. Кроме того,
здесь не учитывается возможность поражения дроблением стар-
товой и стоповой посылок, если передача ведется стартстопным
методом. Действие дробления на эти посылки приводит обычно.
к целой серии искаженных знаков. Длина серии (пакета) ошибок
может достигать 13—17 знаков.
Для приближенной оценки вероятности ошибки следует ввести
коэффициент, называемый результативностью дроблений Е. Ре-
зультативность выражается как среднее количество ошибок, вы-
званное одним дроблением:
Ве
|
(6.26)
Упр.
Где Пош
— общее количество ошибочно принятых знаков; М —
общее количество дроблений.
Совершенно очевидно, что результативность любого дробления
зависит от его длительности, причем для стартстопного метода пе-
редачи эта зависимость является весьма сложной. Эта величина
для каждого значения р может быть рассчитана аналитическим
путем или найдена экспериментально. В табл. 6.2 для примера при-
ведены результаты экспериментальных исследований результатив-
ности дроблений на стартстопной телеграфной связи при скоробти_
передачи 50 600. В качестве источника информации использовалась
149
.
|
|
|

|
перфолента с реальными телеграфными сообщениями. Отдельно
фиксировались одиночные ошибки и пакеты ошибок.
НЫ
Таблица 6.2
ОЕ
ити
ьл
с
о
оо
ее
-
4 180
1
т
—
| 0,005
г
7 140
5
из
=
5 0,036
10 136.
9
18
17 0,125
15 119
19
2.4
‚27
0.23
20 109
35
9 4.55
76
0,7
50 92
38
21
3.9
120
З
100 84
30
47
5.0
261
3,03
150 63
20
43
6.63
305
4,8
200 65
—
65
6.7
434
6.7
30054р
_
54
7,5
404
7,5
|
Всего 1042
157
242
—
1650|—
Однако на основании данных табл. 6.2 еще нельзя получить
среднюю величину результативности любого дробления Есред. Как
уже отмечалось, дробления разной длительности появляются не
одинаково часто. Поэтому при вычислении ЕРеред необходимо еще
учесть и тот факт, что вероятность появления дроблений разной
‘длительности различна.
Зная закон распределения длительности дроблений и пример-
‘ные параметры этого закона, можно по таблицам интеграла веро-
ятностей определить удельный вес дроблений разной длительности.
Таблица 6.3
—_———цж=———Ш—Ш—ПЫ=ыПы»ы»Ф©»©»ы>ЫыЫ>Ы»ыЫыЫыЫ>Ы2АА2АА=ыШШШЩШЩШЩщЩШЩШЩ8ЩЩШШ8—Ш8ШШШШШЩШ0ШВШВ3—8З—З——_оЮЮюаА
у
-
4_717—1010—15|15—20120—50]50—100]100—150150—200|200—300
К.% 118,86]15,75/12,00| 13,96 156 14 31| 6.77 | 1.58 0,69 | 0,97
;
др, мсек 0—4
В табл. 6.3 приведены ‘вычисленные. таким образом. вероятно-
сти появления дроблений той же длительности, что и в табл. 6.2.
=.
Величина К выражена в процентах от общего ‘количества 'дроб-
лений. Расчет производился для некоторого усредненного значения
параметров логарифмически-нормального` распределения, харак-
терного для каналов Е
г
наа:В
Е

.%
ет
> НОА
|
Теперь можно определить среднюю результативность любого
дробления независимо от его длительности. Эта величина может
быть получена из выражения
ен УЕЫ
| (6.27)
{=1
Для нашего примера Есред=0, 702. Это значит, что дробление
любой длительности, подействовав, вызовет в среднем. 0,702 ошиб-
ки. Зная эту цифру и измерив общее количество дроблений за ка-
кой-то отрезок времени, можно найти вероятность ‘ошибки от дроб-
лений:
Ра Е. Зоредаидьа,
(6.28)
Тзнаков
Тзнаков
ГДЕ знаков — количество знаков, которое может быть передано за
сеанс измерений.
Вычисленные по ф-ле (6.28) значения вероятности ошибки Рош
приведены в виде номограммы на рис. 6.10. По этой номограмме,
07° р9и/
$. ЕЕ
ЕЕЕЕЕЕ!
НЕ
РЕ
АЕЕЕЕЕЯ
Бы ГАИ ЕЕ
т: м!
ЗЫ ЕНЕНИЕ ЕЕАНЕ-Н “бсхедиса =79аё В
$ РЕРРИЕ АЕЕЕНИЕЕЕРЕННЕЕЕ2 буедиса "Те
ЕАН ЕЕЕЕЕ-Н боеонаа«2ичиер
77 ЕЕ
АЕЕНЕЕЕЕЕЕНЕЕЕЕЕЕН
ХАКЕРА АНИ
РЕНАЕС РЕНИ
10-3 НЕЕ
ВЕНЕ
Е ЕЕРАИЕ РЕРЕАА РИ АЗЕСЕЕ ЕЕ ГЕТТО
ЕЕ ЕЕ
ЕЕ
й АРЕН ЕЕ РЕНА КРАН ЕН
ЕЕ
ЕАН ЕЕ ЕОААНН
4 РЕНН
РЕЕРРНЕАЕРЕЕ-
чении:
РАНЕЕ РРЕННЕ- РЕНН РРРРАНЕ
в ЕРШ ЕН РЕЕ-ЕРОАИРАААЕНТАИ
1 02 4581072 4%
468032 16581012? #6810°
Мор
ЕЕ 6.10. Номограмма для определения вероятности
ошибки Рош по известному количеству дроблений Noдр
для сеансов измерения различной длительности {(1 ч,
74,24ч)
зная общее количество › дроблений,. ‘можно непосредственно найти
величину Рош. Например, если за час в канале наблюдалось
20 дроблений, то потеря ‘достоверности от них составит 9. 10-4,
т. е. на каждые 10000 знаков будет приходиться по 2 ошибки в
среднем.
‚ Такой способ расчета является приближенным. Меколооиапо-
грешность вызвана тем, что параметры распределения длительно-
сти дроблений для разных каналов ТТ могут отличаться от рас-
четных (т=2,4; о=1,15). Однако можно. ‘предположить, что для
каналов однотипной ртаратуры это различие параметров. Фудет
небольшим:
$151
2д.

65. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПОТОКА ОШИБОК
Все вышеперечисленные причины ошибок являются случайны-
ми и действуют одновременно. Поэтому ошибки при приеме двоич-
‘ных посылок также можно считать случайными явлениями. Это
предположение подтверждается многочисленными статистическими
измерениями ошибок в реальных дискретных каналах самых раз-
‘личных типов и протяженности. Такие измерения проводят, пере-
давая по измеряемому каналу заранее известную в пункте приема
кодовую последовательность. Сравнивая переданные и принятые
посылки поразрядно, определяют количество ошибок Пош за сеанс _
‚измерений. Затем определяют величину вероятности ошибки:
п
ЛО
(6.29)
Мобщ
где Noобщ — количество посылок, переданных за весь сеанс изме-
‚рений.
Полученная с помощью ф-лы (6.29) вероятность ошибки яв-
‘ляется усредненной за определенный отрезок времени (сеанс изме-
рений) и не позволяет полностью оценить качество приема инфор-
‘мации. Точная оценка возможна лишь в том случае, когда извест-
‘но распределение случайной величины Рош во.времени, т. е. значе-
ние Рои в каждый момент времени. Такое распределение можно
‘получить, измеряя вероятность ошибки в последовательных корот-
ких интервалах (например, минутных или секундных). Последую-
иций анализ позволяет получить определенные закономерности в
‘распределении ошибок во времени. Эти закономерности называют
математической моделью потока ошибок.
|
Известно большое количество моделей потока ошибок, состав-
‚ленных разными авторами для различных каналов.`Все эти моде-
‚ли базируются на том, что большинство ошибок группируются в
пакеты, т. е. взаимно связаны друг с другом.
|
Одиночные ошибки являются независимыми — появление такой
‘ошибки не сопровождается ошибкой в соседних разрядах. Такие
‚ошибки обычно возникают в оконечных передатчиках и приемни-
ках. Удельный вес одиночных ошибок в общем потоке невелик
(5—10%). Групповые или серийные ошибки считают коррелиро-
‘ванными, так как весь пакет ошибок вызван одной общей причиной,
` например, всплеском импульсных помех. Местом возникновения
-пакетов ошибок обычно является канал связи.
|
С учетом тенденции ошибок к пакетированию математическая
‘модель потока ошибок должна включать в себя следующие харак-
‘теристики:
|
ЧЕ
1. Распределение количества ошибок [ в пакете. Это распреде-
‚ление характеризует вероятность того, что пакет будет включать
в себя [ ошибок. В частном случае представляет интерес распре-
‘деление количества ошибок [ внутри одной кодовой комбинации,
‘состоящей из й элементарных посылок. Приближенно, без учета
452
:9!
#5

группирования ошибок, это распределение можно аппроксимировать
‘биномиальным законом:
о
Ру= С»(1—ро)"рф.
(6.30)
‚В этом выражении Р; — вероятность появления в кодовой ком-
|
бинации [ ошибок; ро— вероятность ошибочного приема одной по-
# сылки; СР — число сочетаний из п по [.
Вероятность поражения кодовой комбинации ошибкой любой
кратности определится так:
|
1
Ркомб=УСпр
ро, |
(6.31)
=1
т. е. суммируются вероятности появления однократной, двукратной
ит. д. ошибок в кодовой комбинации.
В каналах с пакетированными ошибками распределение значи-
тельно отличается от бино-
миального. Для примера на %
рис. 6.11 показано распреде- 90
ление /-кратных ошибок в
кодовых комбинациях дли-
ной п=5 (кривая 1) и п=
—=14 (кривая 2). По оси ор-
дДинат отложено процентное 1
отношение количества ком-
‘бинаций с числом ошибок [
`20
К общему количеству невер-
17193945897
2
но принятых комбинаций.
Рис. 6.11. Распределение /-кратных оши-
Ряд авторов предлагает
бок в кодовых комбинациях длиной
пользоваться для определе- п-—5 (кривая 1) и п=14 (кривая 2)
в телефонном канале кабельной маги-
ния вероятности появления
страли
пакета ошибок длиной [
геометрическим законом распределения случайной величины
Ру=ро(1—Рь) ". а
(6.32)
Выражение (6.32) выведено для полной кодовой последователь-
ности, без разбивки ее на отдельные комбинации.
2. Определенная закономерность может быть отмечена и в рас-
пределении количества пакетов во времени. При измерении оши-
бок обычно регистрируют не моменты начал пакетов, а расстояния
между соседними пакетами, т. е. длительность безошибочных от-
® резков информации. Зная распределение этой случайной величи-
ны, можно вычислить вероятность безошибочной передачи одного
сообщения или какого-либо блока информации.
:
Установлено, что поток пакетов ошибок во времени может быть
описан распределением Пуассона:
ея
Е
|
р (Е) че (ппакета) е “пакета,
(6.33)
153

‘где Р(Е) — вероятность того, что`в отрезке сообщения длиной п зна-
ков появится А пакетов ошибок; рпакета — Вероятность появления па-
кета ошибок.
Выражение (6.33) можно также использовать для нахождения
вероятности появления интервала длиной п—1[, свободного от оши-
бок. Для этого следует подставить в ф-лу (6.33) значение В=1|
‚(один пакет ошибок в конце безошибочного интервала длиной
п—[ знаков). Получаем
ре
|
(6.34)
Типичное распределение длительности интервалов между паке-
тами ошибок для телефонного канала со скоростью передачи дан-
ных 600 и 1200 бод показа-
р
но на рис. 6.12 (интеграль-
10
ная кривая).
НН
3. Третьим параметром
рчИ
модели потока ошибок счи-
тают распределение. ошибок
|
Ямы
внутри пакета. В первом
Е
ГАалвой приближении .можно пред-
положить, что внутри паке-
НН
Е
та все кодовые комбинации
1032 460% 2 46 1057 45 07 4207 ОШибочны. Однако фактиче-
Длина интервала менбу ошибками
ские исследования микро-
(знаков)
структуры ошибок позволя-
Рис. 6.12. Распределение длин безошибоч- Е
о вероятность
ных интервалов между пакетами ошибок ОШИбки для всех кодовых
для канала ТЧ при скоростях передачи 600 комбинаций внутри пакета
и 1200 609
примерно одинакова и рав-
|
на 0,5.
=
4. В выражения (6.33) и (6.34) входит величина рпакета— В@-
роятность появления пакета независимо от его длины. Эта вели-
чина “также характеризует поток ошибок. Предполагая, что паке-
ты, как и причины, их вызывающие, являются независимыми собы-
тиями, считают, что распределение вероятности пакета равно-
мерно.
мры92 зе ‹
3%:
>: -т
.‹
ЕО
Ре.
с. зе
о
аа-
о
-
Г
2.- %:
*)
58
=.
}^^ФЕ

,
ЛИТЕРАТУРА
М: уров В. С., Емельянов Г. А., Етрухин Н. Н. Передача дискрет-
ной информации и телеграфия. М., «Связь», 1969.
2. Инженерно-технический справочник по электросвязи. Вын. «Телеграфия».
М., Связьиздат, 1963.
Шляпоберский В. И. Элементы ‘дискретных систем связи. М., Воен-
издат, 1965.
4. Наумов П. А., Коган В. С. Основы телеграфии.` М., «Связь», 1969.
5. Телеграфные устройства на бесконтактных переключателях. Под общей
редакцией Котова П.А. М., «Связь», 1964.
6. Емельянов Г. А., Базилевич Е. В. Выговский С. И. Частот-
ное телеграфирование. М., «Связь», 1966.
7 Базилевич Е. В. Туров*В. С. Етрухин Н. Н. Шанкратов
А. Г. Передача данных. Сб. «Техника связи за рубежом». М., «Связь», 1969.
8. Статистика ошибок при передаче цифровой информации. Под редакцией
Самойленко С. И. М., «Мир», 1966.
9. Брусиловский К. А. Измерения искажений импульсов в системах
передачи дискретной информации. М., «Наука», 1965.
10. Петрович Н. Т. Передача дискретной информации в каналах с фа-
зовой манипуляцией. 'М., «Советское радио», 1965.
11. Бухвинер В. Е. Дискретные схемы в фазовых системах радиосвязи.
М., «Связь», 1969.
12. Цвигун д. В. Передача данных по телеграфным каналам. М., «Связь»,
1968,
|
Мешков „А. А., Мельников П. В. Зубовский Л. И. Измерение
телефонных каналов, предназначенных для’ передачи данных. М., «Связь», 1967.
14. Дугин Г. К., Соколов А. М., Васильев И. Ф. (Схемы на феррит-
полупроводниковых ячейках в аппаратуре связи. М., «Связь», 1968.
15. Зелигер Н. Б. Лекции по телеграфии и передаче данных. ЛЭИС, 1969.

тд
Копничев Леонид Никтополеонович
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ
АППАРАТУРЫ
ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ
ДИСКРЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ
Ответственный редактор
Н.Н. Етрухин
Редактор Т. А. Батракова
Технический редактор
| Л. А. Рожкова
Корректор М. Х. Механик
Сдано в набор 19/ТУ 1972 г.
Подписано в печать 26/УГ 1972 г.
|
Формат бумаги 60Ж90'/1в
9,75 печ. л., 9,75 усл. печ. л. 10,08 уч.-изд.
Т-07290 Тираж 10000 экз. Зак. изд. 15270
Цена 35 коп.
Издательство «Связь»,
Москва-центр, Чистопрудный бульвар, 2
Типография издательства «Связь»
Комитета по печати
при Совете Министров СССР.
Москва-центр, ул. Кирова, 40 *
Зак. тип. 193
л..
>пивные

===> - жен
.
—-
=
—=——
-. ——ы—„

ЦЕНА 35 коп.
ИЗДАТЕЛЬСТВО «СВЯЗЬ»