
- •А.А. Абросимов
- •Предисловие
- •Введение
- •1. Предмет телемеханики
- •1.1. Определение, особенности и основные проблемы телемеханики
- •1.2. Краткая история развития телемеханики
- •1.3. Применение систем телемеханики в самарской области
- •Ключевые термины и понятия
- •2.2. Телемеханические функции
- •2.3. Основные структуры систем телемеханики
- •Ключевые термины и понятия
- •3. Организация многоканальной телемеханической связи
- •3.1. Временное разделение сигналов
- •3.2. Частотное разделение сигналов
- •3.3. Частотно-временное разделение сигналов
- •Ключевые термины и понятия
- •Частотное разделение сигналов – разделение сигналов, при котором каждый сигнал занимает свой частотный интервал, не занятый другими сигналами.
- •Контрольные вопросы
- •4. Коды в телемеханике
- •4.1. Код и его характеристики
- •4.2. Классификация кодов
- •4.3. Общие способы представления кодов
- •4.4. Первичные коды
- •4.4.1. Единичный (унитарный, числоимпульсный) код
- •4.4.2. Единичный позиционный код
- •4.4.3. Единично-десятичный код
- •Примеры единично-десятичного кода
- •4.4.4. Двоичный нормальный (натуральный) код
- •4.4.5. Двоично-десятичные коды
- •Примеры двоично-десятичного кода с весовыми коэффициентами 8-4-2-1
- •4.4.6. Код Грея
- •4.5. Корректирующие коды. Принципы обнаружения и исправления ошибок
- •4.6. Коды с обнаружением ошибок
- •4.6.1. Коды, построенные путём уменьшения числа используемых комбинаций
- •4.6.1.1. Код с постоянным весом
- •Пятиразрядный код с двумя единицами и пример семиразрядного кода с тремя единицами
- •4.6.1.2. Распределительный код
- •4.6.2. Коды, построенные добавлением контрольных разрядов
- •4.6.2.1. Код с проверкой на чётность
- •Примеры построения кода с проверкой на чётность
- •4.6.2.2. Код с числом единиц, кратным трём
- •Примеры кода с числом единиц, кратным трём
- •4.6.2.3. Код с удвоением элементов (корреляционный код)
- •4.6.2.4. Инверсный код
- •Примеры инверсного кода
- •4.7. Коды с обнаружением и исправлением ошибок
- •4.7.1. Коды Хэмминга
- •Число контрольных символов в зависимости от числа информационных разрядов для исправления одной ошибки
- •Пример предварительной таблицы кода Хэмминга
- •Проверочная таблица кода Хэмминга
- •Проверочная таблица кода Хэмминга, заполненная информационными символами
- •Проверочная таблица принятой кодовой комбинации примера 4.2
- •Примеры кодов Хэмминга, обнаруживающих две ошибки и исправляющих одну ошибку
- •4.7.2. Циклические коды
- •Математические основы циклических кодов.
- •Принципы построения циклических кодов.
- •Единичная и единичная транспонированная матрицы четырёхразрядного двоичного кода
- •Получение остатков для строк единичной транспонированной матрицы
- •Дополнительная матрица контрольных элементов
- •Получение частных остатков для единичной матрицы
- •Определяющая матрица четырёхразрядного циклического кода
- •Образующий многочлен.
- •Неприводимые многочлены
- •Образующие многочлены для обнаружения единичных и двойных ошибок
- •Декодирование циклических кодов.
- •Укороченные циклические коды.
- •Образующая матрица укороченного (12, 4) псевдоциклического кода
- •4.7.3. Итеративные коды
- •Ключевые термины и понятия
- •5. Сигналы в телемеханике
- •5.1. Модуляция сигналов
- •5.2. Амплитудная модуляция
- •Амплитудная модуляция с двумя боковыми полосами.
- •Амплитудная модуляция с одной боковой полосой.
- •Амплитудная манипуляция.
- •5.3. Частотная модуляция
- •Частотная манипуляция.
- •Реализация частотной модуляции.
- •5.4. Двукратная непрерывная модуляция
- •5.5. Импульсные методы модуляции
- •5.5.1. Амплитудно-импульсная модуляция
- •5.5.2. Широтно-импульсная модуляция
- •5.5.3. Фазоимпульсная модуляция
- •5.5.4. Частотно-импульсная модуляция (чим)
- •5.5.5. Кодоимпульсная модуляция (ким)
- •5.5.6. Дельта-модуляция
- •5.5.7. Разностно-дискретная модуляция (рдм)
- •5.5.8. Лямбда-дельта-модуляция
- •5.5.9. Многократные методы модуляции
- •5.6. Спектры импульсных сигналов
- •Ключевые термины и понятия
- •Модуляция – образование сигнала путем изменения параметров переносчика под воздействием сообщения.
- •Контрольные вопросы
- •6. Линии и каналы связи в телемеханике
- •6.1. Линии связи и их классификация
- •Типы и виды линии связи
- •6.2. Проводные линии связи
- •Первичные параметры проводных линий связи
- •6.3. Каналы связи по линиям электропередач
- •6.4. Каналы связи по радио
- •Частотные диапазоны для передачи информации
- •Ключевые термины и понятия
- •Канал связи – совокупность технических средств для независимой передачи информации от источника к получателю.
- •Контрольные вопросы
- •7. Помехоустойчивость систем телемеханики
- •7.1. Помехи и их характеристики
- •7.2. Искажение сигналов под действием помех
- •7.3. Теория потенциальной помехоустойчивости в.А. Котельникова
- •7.4. Помехоустойчивость реальных приёмников телемеханических сигналов
- •Требования к достоверности контрольной и управляющей информации согласно гост 26.205-83
- •7.5. Помехоустойчивость передачи кодовых комбинаций при независимых ошибках
- •7.6. Методы повышения помехоустойчивости
- •7.6.1. Классификация методов повышения помехоустойчивости
- •7.6.2. Передача с повторением
- •7.6.3. Передача с обратной связью
- •Ключевые термины и понятия
- •Контрольные вопросы
- •8. Принципы построения телемеханических систем
- •8.1. Характеристики систем телеизмерения
- •8.2. Цифровые системы телеизмерений
- •8.3. Синхронизация в системах с временным разделением сигналов
- •8.4. Синфазирование в системах с временным разделением сигналов
- •Ключевые термины и понятия
- •Контрольные вопросы
- •9. Реализация систем телемеханики
- •9.1. Структурные схемы основных функциональных блоков
- •9.1.1. Коммутаторы
- •9.1.2. Устройство повышения достоверности
- •9.1.3. Устройство масштабирования
- •9.1.4. Генератор тактовых импульсов
- •9.2. Программно-техническая реализация функциональных блоков на программируемых логических контроллерах
- •Ключевые термины и понятия
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Телемеханика
- •443100, Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Главный корпус
- •443100, Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус №8
5.4. Двукратная непрерывная модуляция
Для повышения помехоустойчивости передачи применяется двукратная модуляция. Например, амплитудно-модулированное сообщение дополнительно модулируют по частоте. Возникает двойная модуляция АМ-ЧМ. Из рис. 5.6 следует, что сначала сообщением модулируется по амплитуде первый переносчик, который называется поднесущей (рис. 5.6, б). Для наглядности частота переносчика взята соизмеримой с частотой сообщения.
Далее амплитудно-модулированный сигнал (рис. 5.6, в) как сообщение модулирует второй переносчик, или несущую (рис. 5.6, г), в результате чего возникает сигнал, модулированный по частоте (рис. 5.6, д). Иногда применяют модуляцию ЧМ-АМ, при которой помехоустойчивость обеспечивается ЧМ, а экономия полосы частот – АМ.
При этом первая поднесущая (рис. 5.6, б) модулируется сообщением (рис. 5.6, а) по частоте (рис. 5.6, е), а затем частотно-модулированный сигнал модулирует новую несущую (второй переносчик) по амплитуде (рис. 5.6, ж). На рис. 5.6, ж пунктирная огибающая повторяет частотно-модулированный сигнал, изображенный на рис 5.6, е. По такому же принципу образуется и двойная модуляция ЧМ-ЧМ.
Рис. 5.6.Методы двукратных непрерывных модуляций.
а – передаваемое сообщение, б – первый переносчик (поднесущая), в – АМ-сигнал, г – второй переносчик (несущая), д – АМ-ЧМ-сигнал, е – ЧМ-сигнал,
ж – ЧМ-АМ-сигнал
5.5. Импульсные методы модуляции
Дословно «импульс» в переводе с латинского означает «толчок». Под импульсом понимают кратковременное воздействие электрического тока или напряжения на схему или устройство.
Последовательность импульсов характеризуется рядом параметров: амплитудой, длительностью, положением во времени, числом импульсов и т.д.
Используя последовательность импульсов в качестве переносчика, каждый из этих параметров можно изменять под воздействием сообщения, тем самым осуществляя так называемую импульсную модуляцию. Так как такой переносчик имеет много параметров, то и число импульсных методов модуляции достаточно велико. Это означает, что последовательность импульсов, будучи использованной в качестве переносчика, позволяет образовывать множество различных дискретных сигналов для передачи непрерывных сообщений.
5.5.1. Амплитудно-импульсная модуляция
Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ) – это изменение амплитуды импульсной последовательности пропорционально мгновенному значению сообщения.
На рис. 5.7, а представлено передаваемое сообщение, а на рис. 5.7, б – его переносчик – последовательность прямоугольных импульсов. Под воздействием мгновенных значений сообщения (тока или напряжения) амплитуда импульсов переносчика изменяется, как показано на рис. 5.7, в. Можно записать:
UM =U(1 + mA sinΩt), (5.14)
где UM – амплитуда модулированных импульсов; U – амплитуда немодулированных импульсов; mA – глубина модуляции при АИМ; Ω – угловая частота сообщения.
Рис. 5.7.Методы импульсной модуляции:
а – передаваемое сообщение; б – переносчик сообщения; в – аплитудно-импульсная модуляция (АИМ); г – широтно-импульсная модуляция (ШИМ);
д – фазоимпульсная модуляция (ФИМ); е – частотно-импульсная модуляция (ЧИМ)
Из-за плохой помехоустойчивости и погрешностей, возникающих при изменении коэффициента передачи линий связи, АИМ применяется в ТИ только как промежуточный вид модуляции, например, в системе АИМ-ЧМ.