Wzmacniacz. Regenerator Bell PCM T1

Wzmacniacz. Regenerator Bell PCM T1

  W pionierskim systemie PCM T1 regeneratory zastosowano na zwykłych liniach międzycentralowych wykonanych skrętką w miejsce zdemontowanych cewek Pupina instalowanych co 6000 stóp.

Zastosowany w systemie T1 o przepływności 1544 kbits/s bipolarny kod kanałowy nazwano później AMI. Jedynkom w sygnale odpowiadają w kodzie AMI kolejne symbole +1 i -1 co gwarantuje brak składowej stałej w sygnale i mocne ograniczenie gęstości widma przy małych częstotliwościach. Maksimum gęstości widmowej sygnału AMI występuje przy częstotliwości 772 KHz.

W zakresie częstotliwości radiowych tłumienie przewodów telekomunikacyjnych rośnie proporcjonalnie do pierwiastka z częstotliwości. W torach telefonii nośnej o dużej pojemności equalisery muszą bardzo dokładnie odwrotnie pokrywać częstotliwościową charakterystykę tłumienia kabla. W systemach cyfrowych w regeneratorach wymagana dokładność charakterystyki amplitudowej equalisera jest mniejsza ale za to dochodzi konieczność uwzględnienia opóźnienia grupowego kabla.

W regeneratorach o małych przepływnościach kształtowanie charakterystyki equalisera następuje z reguły w sprzężeniu zwrotnym wzmacniacza wejściowego natomiast w regeneratorach o dużej szybkości stosuje się bierne equalisery o stałej impedancji wejściowej i wyjściowej. Dla linii o stałej długości konkretnego kabla equaliser jest nieregulowany – jest to reguła. Wzmacniak lub regenerator może być fabrycznie wykonany w kilku wersjach do linii o różnej długości.

Regeneratory mają zawsze Automatyczną Regulacje wzmocnienia ( AGC – Automatic Gain Control ) odbieranego sygnału lub progi przełączania komparatorów są zmieniane czyli adoptowane wyprostowanym sygnałem.

Konstrukcja regeneratora T1 Bella była następnie naśladowana także w regeneratorze do licencyjnego systemu E-10 produkowanego w Polsce. Ten regenerator jest uproszczony w stosunku do starej konstrukcji Bella. Pewnie z tego względu schematy nie są publikowane.

Dygresja. Obsesja chronienia rzekomej tajemnicy w naszym bloku nie ma w rzeczywistości na celu chronienia tajemnicy ale ukrycia naśladownictwa ( bez opłacenia patentów ) i nasza słabość technologiczną.

Regenerator pracujący z kablem symetrycznym zawsze na wejściu i wyjściu ma symetryczny transformator. Użyteczny sygnał jest różnicowy - symetryczny a prąd zasilania i zakłócenia są sygnałem wspólnym. Symetria wykonania transformatorów ma dać tłumienie co najmniej 50 dB.

Na schemacie blokowym pokazano organizacje systemu regeneratora. Regeneratory zasilane są szeregowo z linii do których podano zasilające napięcia stałe +130V i -130 V. Nominalne tłumienie linii dla częstotliwości sygnału 772 kHz wynosi około 30 dB.

Equalizacja wykonywana jest na wyjściu poprzedniego regeneratora w trakcie i na wejściu danego regeneratora.

We wzmacniaczu wejściowym charakterystyka equalisera jest głównie wyznaczona szeregowym sprzężenie zwrotnym z uzwojenia 8,9 transformatora wyjściowego rezystorem 464 Ohm i szeregowym dwójnikiem RLC w emiterze pierwszego tranzystora. Obwód z kolektora drugiego tranzystora na emiter pierwszego daje dwa zera poza pasmem przepustowym do obniżania zakłóceń i kształtowania charakterystyki fazowej.

Łączna charakterystyka częstotliwościowa 6000 stóp kabla i wzmacniacza z equaliserami jest płaska w zakresie od kilkudziesięciu KHz do ponad 800 KHz.

Znacznie ważniejszy jest kształt przenoszonych impulsów w kodzie AMI wyznaczony także charakterystyką fazową – są one mało zniekształcone co dowodzi poprawności equalizacji.

Sprawa equaliserów, equalizacji i aproxymacji jest bardzo złożona od strony matematycznej i w BSTJ jak należy, obszernie wyjaśniona.

Odtworzenie w kodzie AMI i pochodnych ( na przykład HDB-3) zegara bitowej podstawy czasu jest proste. Regeneracja jest konieczna dla zmniejszenia fazowego drżenia sygnału czyli jitter powiększającego stopę błędu. Wystarczy sygnał AMI dwupołówkowo wyprostować i prostym filtrem LC T4 ( wraz z kondensatora z nim współpracującymi ) odfiltrować zakłócenia. Dobroć filtru w układzie winna być jak największa. Z drugiej strony im większa jest dobroć obwodu LC tym większa szkodliwość jego odstrojenia wynikająca ze starzenia i płynięcia elementów LC. Amplituda sygnału zegara na obwodzie LC spada wraz z długością sekwencji samych zer w sygnale AMI, która to musi być ograniczona. Amplituda sygnału zegara na obwodzie LC zmienia się wraz z treścią sygnału AMI i jeśli komparator ( CR10, Q5 ) ma małe wzmocnienie ( jak w tym regeneratorze ) celowe jest zmniejszenie zakresu zmian ogranicznikiem diodowym CR11, CR12. Impulsy wytworzone z odtworzonego sygnału zegarowego precyzyjnie zawężają bramkami AND odbierane szersze impulsy AMI rozmyte przez odpowiedź impulsowa linii z equaliserem zmniejszając jitter.

W układzie nie ma systemu ARW ale wyprostowany i odfiltrowany sygnał AMI zmienia progi komparatorów decyzyjnych dla odbieranych impulsów +1 i -1.

W wyjściowych wzmacniaczach będących także bramkami AND sygnału odebranego i zegara zastosowano dodatnie sprzężenie zwrotne niczym w generatorach samodławnych. Pozwala to dość dobrze kontrolować względną szerokość nadawanych impulsów która powinna wynosić około 50%. Przy odrobinie modyfikacji sprzężenie to jest zbędne i naśladowcy już go nie stosowali

W jednej metalowej obudowie zespolonego regeneratora mieszczą się dwa regeneratory dla dwóch linii obu kierunków. Włączenie regeneratów w linie i układ wytwarzania napięć zasilających regeneratory diodami Zenera nie wymaga komentarza. Zastosowane diody mają dużą wytrzymałość impulsową co ma ogromne znaczenie dla przeżywalności regeneratorów wobec bliskich uderzeń piorunów.