Конспект Часть 1 - 5 Сорока / часть 4

где Ui -1 – амплитуда (i-1)-го импульса; Ui – амплитуда i-го импульса;

FB – полоса пропускания тракта на уровне 0,707;

l – коэффициент, показывающий во сколько раз частота дискретизации в реальной системе превышает частоту по Котельникову.

Переходные искажения в системе ШИМ (ФИМ) возникают из за паразитного сдвига фронтов импульса и не зависят от изменения амплитуды, т.е.

Dt*

dШИМ (ФИМ ) = Dt ,

где Dt* – сдвиг переднего фронта импульса за счет влияния предыдущего канала;

Dt – девиация импульса при ФИМ или его фронта при ШИМ.

При аппроксимации амплитудно-частотной характеристики группового тракта апериодическим звеном выражение для ошибки будет иметь вид

Как следует из формул(1.60) и (1.61), уменьшить ошибку из-за влияния предыдущего канала можно путем увеличения полосы пропускания группового тракта FB .

Пример 1.7. Построить зависимость ошибки от полосы пропускания видеотракта, определить полосу, при которой dАИМ £0,5 % в системе с АИМ при

следующих параметрах: n = 50; Fmax = 10 Гц; l = 3; регистрация непрерывная с помощью ФНЧ.

Решение. Расчет произведем по выражению (1.60) для наихудшего случая, когда Ui -1 > Ui , но при этом примем, что Ui -1 Ui =(1+m)/(1–m), где

m – коэффициент глубины АИМ. Результаты расчета приведем в табл. 1.7, графические зависимости – на рис. 1.18.

Таблица 1.7

Результаты расчета ошибок в системе с АИМ

41

Тогда сообщение можно заменить рядом с конечным числом членов:

мированием конечного числа членов ряда, точно совпадают только в точках отсчета. В интервалах между точками отсчета появляется погрешность, имеющая наибольшее значение на краях интервалаTc , а наименьшее – в ее середи-

не.

На рис. 1.19 приведены функции передаваемого сигналаf(t) (пунктирная линия), восстановленного – f *(t) (сигнал линии) и относительная ошибка восстановления g . Ошибка уменьшается по мере роста числа отсчетов.

t

Рис. 1.19. Восстановление непрерывной функции при ограничении времени сообщения

Погрешность восстановления сообщения может быть оценена среднеквадратичной ошибкой

т.е. дисперсия ошибки восстановления сообщения с неограниченным спектром рядом Котельникова равна удвоенной энергии спектральных составляющих, которые не пропускаются интерполятором из-за конечности его полосы.

Демодуляционные искажения. Недостаточная селективность реального фильтра нижних частот при непрерывной регистрации приводит к прохождению на выход канала высокочастотных составляющих спектра сигнала

(рис. 1.20).

43

где qt = t p – длительность расширенных импульсов.

Нетрудно заметить, что при расширении импульсов амплитуда полезного сигнала увеличивается в q раз и появляется зависимость амплитуды от частоты модуляции.

1.3.5.Некоторые специфичные вопросы построения систем ТИ с ВРК.

Вряде случаев возникает задача передачи сообщений о медленно- и быстропротекающих процессах. Для повышения эффективности использования необходимо обеспечить возможность получения различной тактовой частоты опроса по различным каналам. Изменение тактовой частоты опроса в ТМС с постоянным числом каналов может осуществляться при помощи запараллеливания каналов или вторичной подкоммутации.

В настоящее время разработаны коммутаторы, которые позволяют изменять число каналов и тактовую частоту опроса по различным каналам перед работой и в процессе работы в зависимости от требуемой программы.

Кроме того, с целью сужения полосы частот, занимаемой системой,

так, что в каждом канале из приходящего импульса«вырезается» часть, менее подверженная изменениям в канале связи, что существенно уменьшает взаимное влияние.

45

В системах с ШИМ и ФИМ применяется контроль импульсов по длительности с помощью узла двойной дискриминации (УДД). УДД должен браковать импульсы, длительности которых меньше или больше длительности информационных импульсов при ШИМ или при ФИМ, задача дискриминации длительности импульсов с обеих сторон– сверху и снизу – решается схемой, содержащей два дискриминатора длительности(ДД) (рис. 1.22). Один из них, ДД1, настроен на порог дискриминации t1, другой, ДД2 – на порог t2 , причем t1

меньше номинальной длительности полезного импульса на величину допуска, а t2 больше на такую же величину.

Рис. 1.22. Узел двойной дискриминации по длительности

Кроме дискриминатора, в схему входят логические элементы, с помощью которых проверяется соблюдение условия t1< tИ < t2 .

Признаком является то, что ДД1 срабатывает, а ДД2 не срабатывает. Проверка выполнения этих событий проводится через интервал времениt3 после

начала импульса, причем t3 > t2 .

Факт срабатывания ДД1 запоминает триггер, который переводится фронтом импульса ДД1 в состояние 1. При срабатывании ДД2 триггер возвращается в состояние 0. Опрос триггера проводится импульсом одновибратора S2 , сдвиг

которого t3 относительно начала отсчета задается одновибраторомS1 . Временная диаграмма работы УДД приведена на рис. 1.23.

1.3.6. Синхронизация. Синхронная и синфазная работа передающей и приемной сторон системы достигается синхронным и синфазным движением распределителей каналов. Применяются следующие способы синхронизации и синфазирования:

46

tИ

1

2

3

Рис. 1.23. Временные диаграммы УДД

Пошаговый, при котором каждый очередной импульс вызывает продвижение распределителя на передающей и приемной сторонах на один шаг. Пошаговый способ реализуется наиболее просто и не требует установки генератора тактовых импульсов на приемной стороне. Он может быть реализован тремя путями: передачей тактовых импульсов по специальному каналу, передачей специальных продвигающих импульсов перед каждым измеряемым и использование измерительных импульсов в качестве продвигающих. Первый путь целесообразно применять, если в данном направлении имеется более восьми информационных каналов, так как он требует такой же полосы частот как и информационные, что в условиях ограниченности полосы группового тракта требует увеличения мощности передатчика, а порой приводит к снижению помехоустойчивости.

Схема синхронизации для второго пути приведена на рис. 1.24. Этот путь требует увеличения числа импульсов на периоде опроса, следовательно и расширения полосы частот канала связи.

Очевидно, что данный путь можно применять при небольшом количестве каналов и достаточной полосе частот.

47

СТИ – селектор тактовых импульсов; РИ – распределитель импульсов.

Рис. 1.24. Схема синхронизации при передаче перед каждым информационным импульсом тактового импульса

Третий путь пошаговой синхронизации применяется в таких системах, в каждом такте которых имеется импульс, несущий измерительную информацию. Примером таких систем может быть система с АИМ при условии, что нулевые значения измеряемых величин передаются импульсами минимальной амплитуды. Схема формирования тактовых импульсов и временные диаграммы для систем с АИМ и ШИМ приведены на рис. 1.25 и 1.26 соответственно.

Рис. 1.25. Схема формирования тактовых импульсов из АИМ сигнала: а – функциональная схема; б – временные диаграммы

t

а

б

Рис. 1.26. Схема формирования тактовых импульсов из ШИМ сигнала а – функциональная схема; б – временные диаграммы

48

Необходимо отметить низкую помехоустойчивость пошаговой синхронизации. Появление в сигнале лишнего импульса или пропажа импульса под действием помех приводит к сбою синхронизации или к пропаже измерительной информации, если не предусмотрена защита от помех в виде счета импульсов в каждом канале.

Стартстопный способ, при котором распределители переключают канал на передающей и приемной сторонах от местных генераторов, работающих со стабильной, почти одинаковой частотой. Запуск распределителя приемной стороны, начиная с первой позиции, производится синхроимпульсом (СИ), который поступает от передатчика. Распределитель на приемной стороне останавливается после прохождения всехn позиций (каналов) до момента прихода очередного циклически посылаемого СИ, который вновь запускает РИ. Функциональная схема и временные диаграммы работы представлены на рис. 1.27.

Помехоустойчивость стартстопного способа значительно выше, так как единичное искажение помехой может вызвать рассогласование в движении распределителей только в пределах цикла до прихода очередного СИ. Очередной СИ восстанавливает синхронное движение распределителей.

Циклический способ синхронизации отличается только тем, что СИ сбрасывает в исходное состояние РИ и по совершенииn шагов РИ не останавливается, а продолжает работу дальше, а очередной СИ снова устанавливает его в исходное состояние. Очевидно, что для синхронизации необходимо, чтобы нестабильность частоты местного генератора была такой, чтобы рассинхронизация не происходила в течение цикла. Схема циклического способа синхронизации приведена на рис. 1.28.

Инерционный способ, при котором так же, как и при стартстопном способе, циклически передаются синхроимпульсы. Однако распределители переключаются от стабильных по частоте местных тактовых генераторов равномерно, без остановки в конце цикла. Синхроимпульсы воздействуют на частоту ГТИ в небольших пределах обычно через инерционное звено. Для приема синхроимпульсов применяется стробирование и другие меры, уменьшающие влияние помех в интервалы времени, в которые не ожидается приход синхроимпульсов. Структурная схема, реализующая этот способ, приведена на рис. 1.29.

49

а

t

3

t

4

. . .

t

5

t

6

t

б

ССИ – селектор синхроимпульса Рис. 1.27. Стартстопный способ синхронизации

а – функциональная схема; б – временные диаграммы

50