книги из ГПНТБ / Гойхман Э.Ш. Основы теории передачи информации в автоматизированных системах управления

идалыюго напряжения частоты следования импульсоз в линии свя­ зи F=nFv, где FT — тактовая частота .следования импульсов од­ ного капала; п — число каналов.

Из этого напряжения путем деления на п формируется напря­ жение тактовой частоты FT, которое подается на вход фазопреобразователя. С п выходов фазопреобразователя п напряжений час-

U,(l)

Чкш

узел

Рис. 6.36

280

Канальный узел является селектором подаваемых на его вход им­ пульсов и пропускает только те из них, которые по времени совпа­ дают с максимальным значением положительной полуволны на­ пряжения частоты F-t (рис. 6.36,е, ж, з, и). Для правильной рабо­ ты системы связи необходимо, чтобы импульсы 1-го канала прохо­ дили на выход только 1-го канального узла демодулятора- А это будет в томслучае, если импульсы 1-го канала совпадают с мак­ симумом синусоидального напряжения, подаваемого па второй вход 1-го канального узла.

Поскольку же делитель частоты па п при определенной фазе входного напряжения может иметь п равновероятных устойчивых состояний, то совпадение импульса 1-го канала с максимумом си­ нусоидального напряжения, подаваемого на второй вход первого канального узла, будет случайным явлением.

Будем с помощью запирающего напряжения Б^пир (рис. 6.35) многократно выключать и включать схему делителя частоты. Фаза его выходного напряжения при каждом новом включении может равновероятно принять любое из п возможных значений; одно из этих значений соответствует правильной расстановке импульсов по каналам. Вероятность того, что при первом же включении произой­ дет правильная расстановка импульсов по каналам, равна

Вероятность правильной расстановки при т включениях равна

с частотой 50 гц практически в течение первой же секунды про­ изойдет правильная расстановка каналов.

После этого запирающее делитель напряжение £/запир надо снять, для чего специальной схемой производится выделение на­ пряжения частоты 4 кгц, которым дополнительно модулируются импульсы какого-либо канала (на схеме рис. 6-35 дополнительно модулируются импульсы 1-го канала). Это напряжение подается на схему, питающую обмотку реле, которое при срабатывании от­ ключает напряжение {/заПир от делителя.

С и н ф а з и р о в а н и е с п о м о щ ь ю т а к т о в ы х и м п у л ь с о в

Как уже отмечалось, в качестве тактовых импульсов исполь­ зуются импульсы, отличающиеся от других по каким-либо призна­ кам. Напряжением сигнала эти импульсы не модулируются. В де-

281

пряжении, сдвинутых по фазе на угол — , подаются на канальные

узлы.

Тактовые импульсы строго фиксируют фазу синусоидального напряжения частоты FT, тем самым строго фиксируется расста­ новка импульсов но каналам. Следовательно, в данном случае нет необходимости в специальной схеме поиска.

Ме т о д ы ф о р м и р о в а н и я у п р а в л я ю щ и х н а п р я ж е н и й

Управляющие напряжения могут быть как синусоидальными, так и импульсными. /

В настоящее время при формировании управляющих напряже­ ний для распределения каналов наиболее широко применяются следующие устройства:

1)фазовращатели с использованием вращающегося магнитно­ го поля (для синусоидальных управляющих напряжений);

2)линии задержки (для синусоидальных и импульсных напря­ жений) ; '

3)магнитные распределительные линии (для импульсов).

На рис. 6.37 изображена схема формирователя управляющих

Ц бы х,

напряжений с использованием вращающегося магнитного поля. При подаче на ротор фазопреобразователя трехфазного напряже­ ния частоты Ft создается вращающееся магнитное поле с угловой скоростью ш=2rcFT.

282

В статорных обмотках будут наводиться э.д.с., фазы которых

2п

сдвинуты друг относительно друга на угол ср=.- —5

где п — число статорных обмоток- В таких фазопреобразователях имеется возможность плавной регулировки фазы путем поворота ротора.

Схема распределителя управляющих напряжений, выполненная на линии задержки, показана на рис. 6.38,а. Линия задержки на­

гружена на сопротивление, равное ее волновому: R = o=

О* *

лш ш г- -лшязш^ л я ш г -лхш яг-

Рис. 6.38

Сдвиг фаз, приходящийся на одну ячейку, равен

а = ш |/ L C .

Эти распределители очень просты по устройству. Их основной недостаток заключается в том, что за счет затухания в линии ам­ плитуда напряжения, снимаемого с различных точек, различна. Для уменьшения затухания необходимо уменьшать длину линии.

Уменьшение длины линии при одном и том же количестве вы­ ходных напряжений и одних и тех же фазовых сдвигах между ними может быть достигнуто путем применения схемы, изобра­ женной на рис. 6.38,6. Эта схема состоит из двух линий задержки,

2 8 3

фазы питающих напряжений которых сдвинуты на 180°. Каждая линия обеспечивает максимальный сдвиг на 180°. Применение такой схемы позволяет уменьшить длину линии в два раза.

Распределители импульсных управляющих напряжений выпол­ няются на линиях задержки (рис. 6.38,а) и магнитных распредели­ тельных линиях. Последние реализуются часто в виде регистра со сдвигом на феррит-диодных ячейках (рис. 6.39). На обмотки 1, 2 подаются тактовые импульсы, под действием которых все сердеч­ ники перемагничиваются в нулевое состояние. При подаче им-

ТИ

Рис. 6.39

пульса на вход первого сердечника он перемагничивается в единичное состояние и находится в нем до поступления тактового импульса. Под действием тактового импульса про­

его. Диод Дч закрыт напряжением, снимаемым с сопротивления R. После окончания тактового импульса диод До открывается и кон­ денсатор С разряжается через входную обмотку второго сердечни­ ка, перемагничивая его в единичное состояние (диод Д-, служит также для предотвращения обратного влияния второго сердечни­ ка на первый). После поступления следующего тактового импуль­ са единица перейдет в 3-й сердечник и т. д. Диод Д , не допускает заряда конденсатора при перемагничивании сердечника из единич­

ного состояния в нулевое.

Рассмотренная схема принадлежит к числу однотактных (тре­ буется одна последовательность тактовых импульсов). Такие рас­ пределительные линии могут быть построены и на двухтактных и трехтактных регистрах.

6.2.5. Блок-схема многоканальной аппаратуры с временным разделением

На рис. 6.40 изображена блок-схема шестиканальной аппарату­ ры с применением фазовой импульсной модуляции. Рассмотрим работу блок-схемы модулятора-

284

Задающий генератор вырабатывает высокостабильное синусо­ идальное напряжение частоты, равной частоте следования импуль­ сов всех каналов nFr.

Поскольку частота следования импульсОЕ одного телефонного канала равна F\=2Fm — 8 кгц, частота напряжения на выходе за­ дающего генератора должна быть равна 48 кгц. Из синусоидаль­ ного напряжения с частотой 48 кгц блоком формирования выраба­ тывается периодическая последовательность импульсов одинако­ вой амплитуды и длительности, которые затем подаются на один из входов всех канальных узлов.

При помощи делителя частоты и фазопреобразователя создает­ ся шесть синусоидальных напряжений частоты 8 кгц, сдвинутых

2я

по фазе друг относительно друга па угол с? = -g- = 60°. Эти напря­

жения подаются на вторые входы соответствующих канальных уз­ лов. На третьи входы канальных узлов подводится модулирующее напряжение. В канальных узлах из периодической последователь­ ности / = 48 кгц выделяются только те импульсы, которые совпа­ дают по времени с максимумом положительной полуволны напря­ жения F T= 8 кгц. Выделенная последовательность импульсов }= 8 кгц модулируется по амплитуде передаваемым сообщением. Полученные таким образом шесть последовательностей импульсов, модулированных по амплитуде, подаются на преобразователь АИМ, в ФИМ, а затем на передатчик. Для целей фазирования им­ пульсы одного из каналов (в данном примере первого) дополни­ тельно модулируются напряжением частоты /= 4 кгц («подкрас­ ка»).

На приемной стороне импульсы с выхода приемника подаются на демодулятор, предназначенный для распределения модулиро­ ванных импульсов по соответствующим каналам и выделения из них полезных составляющих. Принцип работы такого демодуля­ тора описан ранее.

6.2.6. Понятие о системе радиальной связи на УКВ с временным разделением каналов

В ряде случаев возникает необходимость управления несколь­ кими объектами с одного диспетчерского пункта. При этом на диспетчерском пункте пришлось бы ставить в направлении на каждый управляемый обьект отдельные приемник и передатчик, что потребовало бы большого количества аппаратуры.

Система связи может быть существенно упрощена путем при­ менения многоканальной радиосвязи с временным разделением ка­ налов [51. Эта система строится по принципу сети связи и вклю­

285

Рис. 6.40

i, Абонентская станция производит прием всех импульсов, излу­ чаемых передатчиком центральной станции и выделяет только те из них, которые соответствуют данному каналу. Информация от всех абонентских станций поступает на центральную, причем при синхронной и синфазной работе ЦС и всех АС обеспечивается та­ кое же чередование импульсов различных каналов, как при пере­

даче. Момент поступления канального импульса зависит от вре-

.мени распространения, а следовательно, от расстояния между ЦС и АС данного канала. Поэтому фазу излучаемого абонентской станцией импульса следует устанавливать с учетом расстояния от нее до ЦС. Должна быть также возможность регулировки фазы при изменениях этого расстояния.

Б л о к - с х е м а р а д и а л ь н о й с и с т е м ы р а д и о с в я з и на У К В с в р е м е н н ы м р а,з д е л е н и е м к а н а л о в

На рис. 6.42 изображена блок-схема центральной станции. Ра-

Рис. 6.42

287

бота блок-схемы ЦС в основном аналогична работе блок-схемы оконечной станции обычной радиорелейной линии с временным разделением. Главное отличие заключается в том, что антенна в радиальной радиорелейной линии ненаправленного действия, вследствие чего требуется более мощный передатчик. Сигналы от абонентов ЦС поступают на первый вход многоканального моду­ лятора (М), па другой вход которого в определенной последова­ тельности подаются канальные импульсы. В модуляторе произво­ дится фазово-импульсная модуляция этой последовательности.

Свыхода приемного устройства последовательность видеоим­ пульсов всех каналов подается на демодулятор (Д), где произво­ дится демодуляция и распределение информации по соответствую­ щим каналам. Синхронизация приемной и передающей стороны осуществляется с помощью тактовых импульсов.

На рис. 6-43,а изображена блок-схема абонентской станции.

Свыхода приемного устройства последовательность видеосиг-

УНЧ

ь

Ч

Рис. (5.43а

налов Ц, (рис. 6.43,6) всех каналов подается на блок выделения тактовой частоты и на один из входов триггера. Этим блоком производится выделение первой гармоники тактовой частоты U2 (рис. 6.43,6), которая подается на схему формирования канально­ го и опорного импульсов. Схема выделения канального импульса состоит из фазовращателя 1, с помощью которого устанавливается необходимая для канала данной АС (на рис. 6.43,6 это 1-й канал) фаза напряжения тактовой частоты t/3, и из импульсного датчи­ ка /, формирующего импульс в момент перехода возрастающего

2 8 8

синусоидального напряжения через нуль (t/5 па рис. 6.43,6). Этот импульс модулируется по фазе и подается на вход передатчика.

Схема выделения опорного импульса состоит из фазовращате­ ля 2 и импульсного датчика 2, с помощью которых формируется импульс, опережающий импульс выделяемого канала на время, равное половине временного интервала между каналами (U6 на рис. 6.43,6). Этот импульс подается на второй вход триггера.

В момент поступления опорного импульса 1)6 формируется пе­ редний фронт положительного импульса триггера (б'триг)- Его задний фронт формируется принятым фазово-маннпулированным