Синхронизация в системах ти с врк.

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

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, а следовательно и расширения полосы частот канала связи. Очевидно, что данный путь можно применять при небольшом количестве каналов и достаточной полосе частот.

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.

б

а

Рис. 1.25. Схема формирования тактовых импульсов из АИМ сигнала:

а – функциональная схема; б – временные диаграммы

Рис. 1.26. Схема формирования тактовых импульсов из ШИМ сигнала

 

	а
		б

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 всех n 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 совершении n 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.

 

 

 

 

а

б

 

ССИ – селектор синхроимпульса

Рис. 1.27. Стартстопный способ синхронизации

а – функциональная схема; б – временные диаграммы

 

 

 

Рис. 1.28. Циклический способ синхронизации

 

Рис. 1.29. Схема инерционного способа синхронизации

 

Синхроимпульсы, поступающие из канала связи, селектируются ССИ и через полосовой фильтр (ПФ), на выходе которого выделяется первая гармоника импульсного сигнала, поступающая через формирователь F 2 на один из входов фазочувствительного выпрямителя (ФЧВ), на второй вход ФЧВ поступает сигнал от управляемого напряжением генератора G через делитель. Если эти сигналы не совпадают по фазе, то на выходе ФЧВ появляется сигнал рассогласования, который через фильтр нижних частот (ФНЧ) регулирует частоту генератора G до получения значения сигнала на выходе ФЧВ, равным нулю. Этот способ синхронизации имеет резко увеличенную помехоустойчивость и применяется в условиях с высоким уровнем помех.

В заключение следует отметить, что использование метода временного разделения каналов позволяет создать сравнительно простые по устройству, надежно работающие системы с большим числом каналов, причем при необходимости регистрации сообщений в цифровой форме, преобразование сигнала из аналоговой формы в двоичный код производить в приемной части.

3.структурная схема кп цифровой системы ти (рис. 1.33; 1.35).

На рис. 1.33 представлена структурная схема КП, а на рис. 1.35 – временная диаграмма его работы. Всей работой управляет генератор тактовых импульсов (ГТИ), частота импульсов которого выбирается в зависимости от скорости преобразования в АЦП, скорости передачи информации по каналу связи и числа каналов. Преобразователь параллельного кода в последовательный подсчитывает такты и определяет границы подциклов. Под подциклом понимается время, отведенное для передачи информации по одному информационному каналу. Распределитель каналов подсчитывает подциклы и определяет границы циклов (диаграмма 3). Таким образом, в каждый момент времени открыт только один ключ коммутатора и аналоговое сообщение от соответствующего датчика поступает на вход АЦП, где, как правило, преобразуется в двоичный код (цифровой эквивалент). Неизбыточная кодовая комбинация поступает в устройство защиты от ошибок (УЗО), где кодируется в одном из помехозащищенных кодов и через сумматор поступает на вход группового модулятора. Учитывая, что в цифровых телеметрических системах предъявляются более жесткие требования к синхронизации, чем в системах с ВРК, а это связано с тем, что каждому отсчету соответствуют n разрядов, в системе предусмотрено устройство формирования синхросигналов. В качестве синхросигналов применяется специальная кодовая комбинация. Частота следования слов (т.е. частота коммутации сообщений) и двоичных разрядов отличаются в n раз, где n=k+r – разрядность слова. Поэтому слова на выходе УЗО следуют друг за другом плотно, без временных пауз (диаграмма 8).

Операция формирования полного телеметрического сигнала заканчивается в сумматоре. Таким образом, полный сигнал кодо-импульсно-модулирован-ный (КИМ) – это последовательность единиц и нулей, несущих информацию о результатах отдельных измерений и различную вспомогательную информацию. Разметка телеметрического цикла (кадра) в цифровой форме на выходе сумматора представлена на диаграмме 9 рис. 1.35.

С выхода сумматора КИМ сигнал поступает на модулятор передатчика. Вообще говоря, в цифровой системе может быть применен любой вид манипуляции несущей – АМП, ЧМП или ФМП, но с точки зрения повышения помехоустойчивости наиболее предпочтительны ФМП (ОФМП), затем ЧМП. Таким образом, высокочастотный сигнал цифровой телеметрической системы имеет двойную модуляцию КИМ-ЧМП или КИМ-ФМП (ОФМП). В случае применения радиолиний может потребоваться тройная модуляция (например, КИМ-ЧМП-ФМ), которая позволяет сформировать спектр высокочастотного телеметрического сигнала таким образом, чтобы облегчить выделение несущей в приемном устройстве для синхронного детектирования.

Рис. 1.33. Структурная схема КП цифровой телеметрической системы

 

 

 

Экзаменационный билет № 34