Устройство для передачи и приема сигналов
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ, содержащее на передающей стороне генераторы импульсов , формирователи импульсов по числу информационных сигналов, выход каждого генератора подключен к первому входу соответствующего формирователя импульсов, вторые входы формирователей импульсов являются информационными входами устройства , выходы формирователей импульсов подключены к соответствующим входам передающего усилителя, выход которого через линию связи соединен на приемной стороне с входом приемного усилителя, выход приемного усилителя подключен к входу формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом триггера, к второму входу которого подключен выход элемента ИЛИ, элементы запрета, пороговые элементы, первый выход триггера сое .динен с первыми входами элементов запрета , второй выход триггера соединен с первыми входами пороговых элементов, вторые входы пороговых элементов объединены с вторыми входами соответствующих элементов запрета и соответствующими входами элемента. ИЛИ, выходы пороговых элементов являются выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повыщения его надежности и криптостойкости, в него введены перестраиваемые полосовые фильтры, выполненные на основе пьезоэлектрических резонаторов, коммутатор, блок задания смещающих напряжений, выход приемного усилителя подключен к объединенным между собой первым входам перестраиваемых полосовых фильтров, выходы элементов за«Л прета соединены с вторыми входами соответствующих перестраиваемых фильтров, выходы элементов запрета соединены с вторыми входами соответствующих перестраиваемых фильтров, выходы которых подключены -к соответствующим входам элемента ИЛИ, выходы блока задания смещающих напряжений подключены к соответствую00 щим входам коммутатора, выходы которого 4 соединены с третьими входами соответствующих перестраиваемых полосовых оо фильтров. СП
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК з(51) G 08 С 15/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3516340/18-24 (22) 02. 12.82 (46) 07.04.84. Бюл. № 13 (72) В. В. Беляев, А. С. Дмитриев, А. Ф. Сиротин, Ю. Л. Спирин и В. Н. Фролов (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (53) 621.398 (088.8) (56) !. Тутевич В. Н. Основы телемеханики. «Энергия», 1967, с. 67, рис. 5 — 4.
2. Авторское свидетельство СССР № 862167, кл. G 08 С 15/02, 1980 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ
И ПРИЕМА СИГНАЛОВ, содержащее на передающей стороне генераторы им пульсов, формирователи импульсов по числу информационных сигналов, выход каждого генератора подключен к первому входу соответствующего формирователя импульсов, вторые входы формирователей импульсов являются информационными входами устройства, выходы формирователей импульсов подключены к соответствующим входам передающего усилителя, выход которого через линию связи соединен на приемной стороне с входом приемного усилителя, выход приемного усилителя подключен к входу формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом триггера, к второму входу которого подключен выход
„SU„„1084851 А элемента ИЛИ, элементы запрета, пороговые элементы, первый выход триггера сое.динен с первыми входами элементов запрета, второй выход триггера соединен с первыми входами пороговых элементов, вторые входы пороговых элементов объединены с вторыми входами соответствующих элементов запрета и соответствующими входами элемента. ИЛИ, выходы пороговых элементов являются выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения его надежности и криптостойкости, в него введены перестраиваемые полосовые фильтры, выполненные на основе пьезоэлектрических резонаторов, коммутатор, блок задания смещающих напряжений, выход приемного усилителя подключен к объединенным между собой первым входам перестраиваемых полосовых фильтров, выходы элементов запрета соединены с вторыми входами соответствующих перестраиваемых фильтров, выходы элементов запрета соединены с вторыми входами соответствующих перестраиваемых фильтров, выходы которых подключены -к соответствующим входам элемента
ИЛИ, выходы блока задания смещающих напряжений подключены к соответствующим входам коммутатора, выходы которого соединены с третьими входами соответствующих перестраиваемых полосовых фильтров.
l i)8485 l
Изобретение относиicH к B»vlvcлитель»!3é техник(. и может быть и(пo.!ьзов2нО для ОрГ2НИЗ2 ЦИИ Ot tlv!BH3 И Н(йор 1 2!;Ii;.й 1)СЖД",М(!дулями цифровых вычисли тельных си«те.,l.
Известно устройство rtepeTa«)t сигналоз
C Частот»ЫМ Раа.iBЛЕНИЕМ КВН2 IОВ, liPEiTHiaaначенное Для передачи сообгцений )ю Х «3налам, которое содержит N параллс.)ьно включенные генераторы, через соответствующие ключи подключенные к липки связи, выход которой подключен к входам колосовых фильтров, выходы которых через детекторы подключены к соответствуюп.км Ilop0говым элементам (11.
Недостатком этого устройства является ограниченная информативность при передаче информации, так как при частоте,)ередачи, соизмеримой с частотoii Генера горов, избирательность фильтров, а следовательно, и качество разделения каналов, уху (шается.
Наиболее близким Iio технической сущности к прсдл2Гаемому яВлHBTcH устройcTBÎ 2Г) для приема и передачи импульсов, содержащее на передающей стороне генераторы импульсов, формирова Гели импульсов по )пслу информационных сигналов, выход каждого зада)о)цего генератора подключен к
25 первому входу соответствующего формирователя импульсов, вторые входы формиро»ателсй 1!чи13bcoB являются информационными входами устройст»3, Вы оды формирователей импульсов н(1дкл)очены 1< соответствую.цкм входам перс.aato! I;ei о усилителя.
ВЫХО 1, 1 На ПрпЕMHOH CTOpoi!((ВХОДО vi П1i 1(. МНОГО ч СИЛИТЕ:IH, ВЫХОД 1<0 !ОРОГО НО IКЛ)0 IЕН К БХОду формирователя H31llул! сОВ, выход которого соединен с первым»ходом тркггера, к второму входу к01орого подключеti выход элемента ИЛИ. Первый Выход Гркггера соединен с первымк входамк злементо» запрета. второй выход триггера соединен с пер ВЫМИ ГХОДЗМИ !ОРОГOBI IX ЗЛЕМЕ)Г)ОВ, В ГО. рые Входы пороговых элементов ОбъединелО ны с вторыми зходамк соответствую)цих злсме;)тов запрета и соответству)о ;И)()и вхо..ами элеме)гга ИЛИ, выходы itop!)I OB»t < элементов явля)отея Выходамк устройст»3 !21. HeTot татком извел ного устройств, . является низкая надежность устpo)i«I »a., ч". О обусловлено невозмож-IocTüþ пс!)естройк!i Зл (. М Е Н ТО В В Ы ДС Л () l и Я С И Г I ) 3 Л 2 i! 2 I I р К C Ivi С К Г— на toB ра» )ой длкгсльности. ЦРЛЬIO )ЗООP(TСНКЯ Я ВЛЯCTСЯ НОВЫ iисtl H(. надежности передачи пнфоряации и криптостойкости устройства. 50 Поставленная I .0.)ь достпга Tcii т- м, что в устройство, содержащее на псредаюп,ей стороне генераторь) импульсов, формирователи импульсов по числу информа )конных сигналов, выход каждо о генератора подкл)очек к первому»хo,ió соответству)ощ(.г формирователя импульс()В, вторы : Bxo!11;I формирователей импульсов являются инфор: .; t.toHtIûìtI -;ходами устройства, выходы фоо!:)tPOB3TC.tt:. Й КМПЧГ)ЬСОВ ПОДКЛЮЧЕНЫ К соответст» )о цкм входам ).ередающего усилителя, выход которого )ерез линию связи соединен на приемной стсрОне с входом при: м:ого уснлк.ге.))я, выход приемного усили (е.iB (!Одкл)очсн к Входг pop."лкрователя им:)ульсов, выход которого соединен с первым зходом триггера, к второму входу которого подключен выход элемента ИЛИ, элементы запрета, пороговые элементы, первый выход триггера соединен с первыми входами .-;.H3м:Hòîâ запрета, второй выход триггера соединен с первыми входами пороговых элементов, вторые входы пороговых элементов объединены с вторыми Входами соответствуlo:öHõ э)ементов запрета и соответствующиГлк входами элемента ИЛИ, выходы порогозых элементов являются выходами устройСТВ3 ВВЕДЕНЫ ПЕРЕСТР !и В3ЕМЬ)Е ПОЛОСОВЫЕ ф)).гьтры, выполненные на основе пьезоэлектрических резонаторов, коммутатор, блок задания смещающих напряжений, выход приемного усилителя подключен к объединенным между собой первым входам перестраиваемых полосовых фильтров, выходы элементов запрета соединены с вторыми входамH соответствующих перестраиваемых фильтров, выходы которых подключены к соответствующим входа::, элемента ИЛИ, выходы блока задания «мешающих напряже IHH подключены к соотвстствующи)л входам коммутатора, выходы которо,"о соединены с третьими входами соответству)ощкх IIBP(. CTP2H)33B!tvIhlX ПОЛОСОВЫХ фИЛЪГPОB. Таким образом, возможность перестройки каждого из перестраиваемых полосовых фи;г тров на прием сигналов разной длительности позволяет изменять порядок рас)o;,OH На rpè .. 1 представлена сгруктурчая схема предлагаемого устройства для передачи и приема сигналов; на фиг. 2 — конструкция пьезоэлгктрическогo резонатора. ,у строкство (фкг. 1-; состоит из генераторов 1 -1-, импульсов, первых формирователей 2.; — -2(, импульсов, передающего усилителя .3, линии 4 связи., приемного усилителя 5, перестракваемых полосовых фильтров 6. - -6,„, второго формирователя 7 имну 1»соВ, элемента ИЛИ 8, триггера (1, эле".cFlT2 запрета 10(— -10!1, пороговых элеменi cit) 11(— 11„, коммутатора 12 и блока 13 108485! 3 задания смешающих напряжений, информационных шин 14 — 14д. В качестве перестраиваемого полосового фильтра 6,— бд использован пьезокерамический фильтр, выполненный на пьезоэлектрическом резонаторе (фиг. 2), имеющий четыре электрода и представляющий собой поляризованную по толщине пьезоэлектрическую пластину 15, на плоскости, перпендикулярной оси поляризации, на которой нанесены электроды. о На одну из этих плоскостей нанесены три электрода 16 — 18 — первый, второй и третий входы пьезокерамического фильтра, выходом которого является сплошной электрод 19, нанесенный на противоположную плоскость, электрод 17 имеет ось симмет- 15 рии, совпадающую с осью симметрии пьезоэлектрического резонатора. Входные электроды 16 и 18 имеют равную площадь и симметричны относительно одной из осей симметрии пьезоэлектрической пластины. Применение в качестве перестраиваемых полосовых фильтров пьезокерамических фильтров, осуществляющих не только высококачественную фильтрацию сигналов ввиду их высокой добротности (10 ), но и задержку их на половину периода резонансных 25 колебаний, позволяет осуществить отрицательную связь в цепи: выход полосового фильтра 61 — элемент запрета 10 — второй вход полосового фильтра 6 (где = 1 — п) и погасить паразитные колебания. Подавая на третий вход перестраиваемо- 3О го полосового фильтра 6 смещающие напряжения различных номиналов, можно изменять резонансную частоту пьезоэлектрического резонатора, и таким образом, перестраивать пьезокерамический фильтр на прием сигналов разной длительности. Формирователи 2 — 2> .импульсов представляют собой формирователи единичных импульсов. Формирователь 7 импульсов представляет собой дифференцирующую цепочку. Коммутатор 12 представляет собой лю40 t Т+hf 7 o,s 55 где 7 — длительность базового импульса, равная полупериоду первой моды бой из известных коммутаторов, например плату с механически перекоммутируемыми входами и выходами. Блок 13 задания смещающих напряжений представляет собой набор стабилизированных напряжений различных номиналов. Устройство работает следующим образом. Первые формирователи 2 — 2п при поступлении сигналов с информационных шин 141 — 14 „осуществляют формирование импульсных сигналов определенной длитель- 5р ности, причем длительность импульсов, вырабатываемых m первым формирователем, вычисляется по формуле 4 резонансных колебаний перестраиваемого полосового фильтра 6 — 6 выполненного на основе пьезоэлектрического резонатора; — номер первого формирователя; >foд -ширина полосы пропускания полосового фильтра при импульсном в озбу жде н и и по у ров н ю 0,5. Длительность импульсов задаетСя генераторами 1, — 1 . Таким образом, осуществляется кодирование передаваемых символов по информационным шинам 12 — 12„импульсными сигналами разной длительности. С первых формирователей 21 — 2„сигналы поступают на усилитель 3, а затем— в линию 4 связи и на усилитель 5. Селекцию импульсов по их длительности осуществляют перестраиваемые полосовые фильтры 6,— 6„. Амплитуда напряжения на их выходах максимальна при длительности входного импульса, равной половине периода резонансных колебаний пьезоэчектрического резонатора. Уровень напряжения, соответствующий уровню полезного сигнала на выходах фильтров 6 — 6 фиксируется соответствующими пороговыми элементами 1 lz — 11 . При импульсном возбуждении фильтров 6,— б„возникают паразитные колебания, следующие за полеЗным сигналом. Следовательно, граничная частота передачи сигналов в предлагаемом устройстве ограничена временем затухания паразитных колебаний в резонаторах фильтров 6, — 6„. Гашение паразитных колебаний в предлагаемом устройстве с помощью введения отрицательной обратной связи по цепи: выход фильтра 6 — 6„— информационный вход элемента запрета 10, — 10 — выход элемента запрета — второй вход фильтра 6 — 6, сдвиг фазы входных сигналов на 180, необходимый для осуществления отрицательной обратной связи, обеспечивается применением в качестве фильтров 61 — 6 пьезоэлектрических резонаторов: На время прохождения через фильтры 6> — би полезного сигнала элементы запрета 10 — 10л закрыты, а пороговые элементы 11 — 11 отKPblThl. Для этого введены формирователь 7 импульсов, элемент ИЛИ 8 и триггер 9. Формирователь 7 осуществляет формирование по переднему фронту пришедшего из линии связи 4 сигнала обнуление триггера 9, что приводит к открытию пороговых элементов 11, — 11д и закрыванию элементов 101 †„. запрета. Отфильтрованные сигналы с выходов фильтров 6 — 6 поступают на входы элемента ИЛИ 8. Задним фронтом отфильтрованные полезные сигналы, прошедшие на выход элемента ИЛИ 8, перебрасывают триггер в единичное состояние, что вызывает открывание элементов запрета 101 — 10> (от! 084851 5 крывание цепи отрицательной обратной связи) и закрывание пороговых элементов ) 11 — l lë. Таким образом, происходит гашение паразитных ударных колебаний. Перед началом передачи информации на третьи входы перестраиваемых полосовых фильтров 6> — 6„ подаются с блока задания смещающих напряжений 13 через коммутатор 12 соответствующие смещающие напряжения. Подача на третьим входы перестраивае- 10 мых полосовых фильтров смещающих напряжений приводит к сдвигу их резонансных частот, величина которого зависит от величины смещающего напряжения. Изменение величины смещающего напряжения на входе того или иного перестраиваемого полосового фильтра 6> — бп осуществляется с помощью коммутатора 12, который производит переключения стабилизированных напряжений различных номиналов. Таким образом, производится перестройка фильтров 6> — бп на прием сигналов различной длительности. Такое подключение третьих входов перестраиваемых полосовых фильтров через коммутатор к задатчику смещающих напряжений позволяет изменять порядок расположения сигналов на выходе уст- ройства при одном и том же порядке их расположения на входе, а также расширить номенклатуру передаваемых сигналов. При организации скользящего резервирования m элементов из и перестраиваемых поло30 Ь совых фильтров 6 — 6 (1 cmice) находятся в рабочем режиме, а и — m элементов— в резервном. Для замены любого из m рабочих элементов одним из и — m резервных элементов на третий вход выбранного резервного элемента с блока 13 задания смещающих напряжений через коммутатор !2 подается смещающее напряжение, величина которого обеспечивает смещение его резонансной частоты до значения резонансной частоты заменяемого элемента. Таким образом, любой из m рабочих перестраиваемых полосовых фильтров может быть заменен любым из и- — m резервных перестраиваемых полосовых фильтров. Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным заключаются в возможности перестройки полосовых фильтров на прием сигналов разной длительности, что позволяет уменьшить затраты на оборудование и организацию резервирования каналов связи при заданном уровне надежности путем организации их скользящего резервирования. Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с многоканальной электрической линией связи КА2.148.000, помимо возможности организации скользящего резервирования каналов связи, заключаются также в повышении быстродействия устройства в 2 — 3 раза, что обеспечивает уменьшение объема кабельных линий связи в 1,2 — 1,5 раза.! 084851 г ц Ф Ю Составитель Б. Бурдзейко Техред И. Верес Корректор О. Билак Тираж 569 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий I 13035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор Г. Волкова Заказ 2020/47
