Устройство для передачи и приема телеметрической информации
Изобретение позволяет повысить точность передачи и приема цифровой телеметрической информации по аналоговым каналам связи с ограниченной пропускной способностью. В регистр 1 памяти по синхроимпульсам блока 10 синхронизации записывается входной
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1397956 A 1
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4145901/24-09 (22) 10.11.86 (46) 23.05.88. Бюл. К - 19 (72) Л.В.Мовчан, В.Т.Бедный, Н.А.Васильев, Ю.П.Смирнов и В.M.Nèìàéëîâ (53) 621,325.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР N 1261495, кл. G 08 С 19/28, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение позволяет повысить точность передачи и приема цифровой телеметрической информации по аналоговым каналам связи с ограниченной пропускной способностью. В регистр 1 памяти по синхроимпульсам блока 10 синхронизации записывается входной 1397956 10 20 25 параллельный двоичный код телеметрических каналов (ТМК). Через элемент И 2 проходят коды всех .ТМК кадра, кроме кодов канала, соответствующих импульсам относительного времени (ОВ, 1 и маркера начала кадра, которые формируются блоком 10 синхронизации. С помощью элемента ИЛИ 9 осуществляется подстановка во временные интервалы каналов отведенных под передачу отсчетов ОВ и маркера начала телеметрического кадра соотв. кодов. Отсчеты импульсов ОВ, считываемых с магнитной ленты, формируются элементом И 3. Формирование параллельного двоичного кода, равного 100Х. шкалы измерений ТМК, осуществляют регистр 14 памяти и элемент И 4. Этот код подстанавливается в нужные моменты времени в последовательность кодов ТМК только при наличии импуль1 Изобретение относится к радиотехнике и связи, в частности к радиометрическим системам, и может быть использовано в системах передачи телеметрической информации по каналам связи с ограниченной пропускной cnorîáHoñòüþ. Целью изобретения является повышение точности передачи и приема цифровой телеметрической информации по аналоговым каналам связи с ограниченной пропускной способностью. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема передающей части устройства для передачи и приема телеметрической информации; на фиг.2— структурная электрическая схема приемной части устройства для передачи и приема телеметрической информации. Устройство для передачи и приема телеметрической информации содержит на передающей стороне входной регистр 1 памяти, первый, второй, третий и четвертый элементы И 2 — 5, первый, íTорой, третий и четBåðgûé э IåìåH ты ИЛИ 6 — 9, блок 10 синхронизации, формирователь 11 синхроимпульсов, элемент ИЛИ-НЕ 12, дешифратор 13, сов отсчетов ОВ. Формирование 507 значения кода маркера осуществляют регистр 15 памяти и элемент И 5. Дешифратор 13 осуществляет преобразование поступающих параллельных двоичных кодов в десятичные коды. Импульсы с дешифратора 13 через блок 17 элементов И подключают соотв. блок 16 кварцевых генераторов. При этом на выходе элемента ИЛИ 7 формируется сигнал с частотно-импульсной модуляцией, который усиливается усилителем 18 мощности. Элементы ИЛИ 6,8 служат для объединения сигналов. При приеме осуществляется выделение девиации частоты, несущей информацию о величине переданных параметров, на том основании, что импульс маркера начала телеметрического кадра передается центральной частотой спектра радиосигнала. 2 ил. 2 первый и второй регистры 14 и 15 памяти, блок 16 кварцевых генераторов, блок 17 элементов И и усилитель 18 мощности, а на приемной cTopQHe содержит амплитудный детектор 19, амплитудный ограничитель 20, умножитель 21 частоты, смеситель 22, гетеродин 23, полосовой фильтр 24, пороговый блок 25, первый, второй и третий элементы И 26 — 28, блок 29 регистрации, блок 30 синхронизации, инвертор 31, блок 32 памяти, элемент ИЛИ 33, интегратор 34, компаратор 35, генератор 36 счетных импульсов, первый и второй триггеры 37 и 38, первый и второй счетчики 39 и 40, вычитатель 41, датчик 42 уровня, первый и второй регистры 43 и 44 памяти, сумматор 45, третий триггер 46 и первый и второй дешифраторы 47 и 48. Устройство для передачи и приема телеметрической информации работает следующим образом. Входной параллельный двоичный код телеметрических каналов с выхода магнитных запоминающих устройств (МЗУ) 1 или непосредственно с выхода радиоприемных телеметрических станций (РТС) 1 19 956 поступает па вход входног о рсгигтра ° Запись кодов во входноп рс 1. гистр. 1 производится задними фронтамп синхроимпульсов, сформированных блоком 10. При записи проис; однг временная привязка моментов смены информационных значений телеметрических ка налов к сформированным в блоке 1О синхроимпульсам, поступающим в устройство с частотой следования телеметрических каналов, Через первый элемент И 2 проходят коды всех телеметрических каналов кадра эа исключением кодов канала, отведенньгх под передачу отсчетов импульсов относительного времени (ОВ) и маркера начала кадра. Для этого на второй вход первого элемента И 2 поступают инверсные относительно логической суммы стробов каналов ОВ и строба маркера импульсы с выхода элемента ИЛИ-НЕ 12. Стробы каналов и строб маркера формируются блоком 10 из входной синхронизирующей последовательности импульсов с частотой следования телеметрических каналов и входного импульса маркера начала телеметрического кадра, считываемых при воспроизведении информации с магнитной ленты. Формирователь 11 предназначен для усиления синхроимпульсов, следующих с частотой поступления сигналов телеметрических каналов и считываемых с магнитной ленты, формирования фронтов и сопряжения электрических характеристик выхода МЗУ и входа блока 10 ° В четвертом элементе ИЛИ 9 производится подстановка во временные интервалы каналов, отведенные под передачу отсчетов ОВ и маркера начала телеметрического кадра, текущих значений кодов отсчетов относительного времени и кода маркера. Отсчеты импульсов относительного времени считы1 ваемых с магнитной ленты, формируются вторым элементом И 3. Этот импульс на выходе второго элемента И 3 появляется только в том случае, когда по выделенному каналу передачи ОВ необходимо передать 100Жное значение кода, что свидетельствует о наличии импульса ОВ в данный момент времени при восстановлении его длительности на приемной стороне. Передача по выделенным каналам 1007.-ных значений кода отсчетов ОВ производится до тех пор, пока на входе второго элемента (. 15 0 И 3 присутствует единичный уровень пс редаваемогo импульса относительного времени. В момент окончания действия импульса относительного времени формирование импульсов прекращается, что приводит к передаче значений кода, равных 03. Формирсваппе параллельногс двоичного кода, равного 100л шкалы измерений телеметрических каналов, осуществляется первым регистром 14 и третьим эасментом И 4. В первом регистре 14 хранится паралле.льный двоичный код, соответствующий 1001 шкалы измерений, который выдается через третий элемент И 4 и третий элемент ИЛИ 8 »а вход четвертого элемента ИЛИ для подстановки его в нужные моменты времени в последовательность кодов телеметрических каналов только при наличии импульсов отсчетов относительного времени. При их отсутствии в последовательности кодов каналов во временных промежутках каналов, отведенных для передачи отсчетов импупьсов ОВ, передаются параллельные двоичные коды, несушпс значения, равные 0 шкалы измерения. Формирование 507--ного значения кода маркера для подс гановкп его в последовательность кодов телеметрпческих каналов осущесгвляется вторым регистром 15 и четвертым элементом И 5, для чего последний открывается стробом маркера с выхода блока 10 и пропускает 507-ное значение кода маркера с выхода второго регистра 15, где оно хранится, на вход четвертого элемента ИЛИ 9. Третий элемент ИЛИ 8 осуществляет логическое суMMnpoBBHHp- кодов отсчетов импульсов ОВ и кода маркера. На выходе четвертого элемента ИЛИ 9 формируется последовательность параллельных кодов телеметрических каналов с текущими значениями кодов отсчетов импульсов ОВ и значением маркера, равным 501 шкалы измерений. Дешифратор 13 производит преобразование параллельных входных двоичных кодов в десятичный код. Номер выхода дешифратора 13 в десятичной системе счисления, на котором появляется импульс при наличии параллельного двоичного кода одного из телеметрических каналов на входе дешифратора 13, определяется текущим значением параллельного кода. Максимальное число выходов дешифратора равно N,. Для 1397956 формирования требуемой продолжительности канального интервала на второй вход стробирования дешифратора 13 подаются синхроимпульсы телеметри5 ческих каналов в смеси с импульсами маркера начала телеметрического кадра. Логическое объединение этих импульсов производится первым элементом ИЛИ 6. 10 Каждый из импульсов с выхода дешифратора 13 через свой элемент И бло" ка 17 производит подключение соответствующего кварцевого генератора блока 16 к одному из входов второго элемента ИЛИ 7 на время действия этого импульса, в результате чего на его выходе формируется сигнал с частотно-импульсной мбдуляцией (ЧИМ). После усиления по,мощности в усили-gp теле 18 радиосигнал с ЧИМ поступает на выход передающей части устройства. После передачи по радиоканальному или другому аналоговому каналу связи (радиорелейное телевизионное, теле- 25 фонные и другие каналы связи, кабельные линии связи) радиосигнал поступает на вход приемной части устройства (фиг. 2), где ограничивается по амплитуде амплитудным ограничителем 30 20 и поступает на умножитель 21, предназначенный для увеличения девиации частоты входного радиосигнала, которое происходит при умножении частоты. Умножение девиации частоты входного радиосигнала повышает разрешающую способность преобразователя девиации частоты в код, каковым является приемная часть устройства, и позволяет преобразовывать девиацию - 4p частоты в код без внесения дополнительной погрешности. Смеситель 22 при помощи гетеродина 23 переносит спектр входного радиосигнала в область минимально-возможных частот при заданной длительчости импульсов каналов. Суть дальнейших преобразований радиосигнала с ЧИМ состоит в измере- 50 нии периода частоты радиоимпульсов телеметрических каналов путем заполнения временного интервала, занимаемого периодами радиосигнала внутри импульса, счетными импульсами от генератора 36. Число счетных импульсов Э на выходе генератора 36 пропорционально периоду частоты внутри )-го телеметрического канала. Поскольку информация о величине переданных параметров при ЧИМ содержится в девиации частоты, а не в периоде высокочастотного заполнения импульсов телеметрических каналов, в приемной части устройства при помощи блока 32 осуществляется преобразование измеренного значения периода в значение Q> частоты. Вьщеление девиации частоты, т.е. величины информационного параметра каждого канала основано на том факте, что импульс маркера начала телеметрического кадра передается центральной частотой спектра радиосигнала, значит отклонение частоты импульсов каналов от частоты импульса маркера содержит информацию о величине переданных параметров, поэтому информационное сообщение находится как разность чисел Q и числа Q„, пропорционального частоте радиосигнала в пределах импульса маркера, dQ> =Qj -Qì где hQj — число, представленное параллельным двоичным кодом и пропорциональное информационному параметру j-го телеметрического канала. Операция нахождения числа л Q ана3 логична частотному детектированию радиосигнала с ЧИМ при условии настройки нуля частотного детектора на частоту маркерного импульса, следовательно, такой метод преобразования девиации частоты непосредственно в цифровой код можно назвать цифровым детектированием. Точность такого детектирования зависит от частоты счетных импульсов, размаха девиации частоты и абсолютного значения максимальной частоты принимаемого радиосигнала. После умножения частоты и фильтрации разностного напряжения на выходе смесителя 22 полосовым фильтром 24 радиосигнал поступает на пороговый блок 25, который формирует короткие импульсы в момент перехода гармонического сигнала через нуль. Третий элемент И 28 открывается импульсами с выхода второго триггера 38 и первый импульс переводит первый триггер 37 в единичное состояние, разрешая работу генератора Зб, Одновременно первый счетчик 39 I производит счет импульсов и переполняется (n+1) м импульсом, где и 1397956 8 20 число периодов гармонического сигнала в пределах каждого радиоимпульса, занятых в формировании измеряемого интервала времени, который через элемент ИЛИ 33 переводит в нулевое состояние второй триггер 38, первый триггер 37 и первый счетчик 39. В результате этого сформированный на выхода первого триггера 37 импульс по длительности равен измеряемому интервалу времени. Для сброса первого и второго триггеров 37 и 38 в нуль в случае, когда по каким-либо причинам импульс переполнения на выходе первого счетчика 39 не сформировался, сброс второго триггера 38 и первого триггера 37 производится дополнительно инвертированными инвертором 31 импульсами синхронизации, которые проходят через элемент ИЛИ 33. Эти импульсы следуют с частотой телеметрических каналов, а их формирование производит блок 30, для чего на его первый вход подаются импульсы с выхода амплитудного детектора 19, производящего выделение огибающей радиосигнала. Кроме того, блок 30 формирует все необходимые для работы приемной части устройства синхроимпульсы: стробы маркерного канала и стробы каналов, отведены под передачу отеЧетов относительного времени. Интегратор 34 и компаратор 35 обеспечивают выделение из входной последовательности только импульса маркера, подаваемого на второй вход блока 30 синхронизации. Импульс измеряемого интервала времени с выхода первого триггера 37 разрешает работу генератора 36, поэтому число импульсов на его выходе пропорционально текущему периоду гар.монического сигнала. Подсчет числа этих импульсов производит второй счетчик 40. Эти числа являются адресом считывания чисел 0 „хранящихся в блоке 32 памяти. Обнуление второго счетчика 40 производится передними фронтами инвертированных импульсов, а запись чисел Q. в первый регистр 43 памяти задни1 ми фронтами импульсов измеряемого интервала времени, где эти числа хранятся в течение времени паузы между каналами и времени измерения очередного интервала времени. В сумматоре 45 производится сложение чисел Q; с 55 постоянным числом, которое хранится н датчике 42. Значение числа Q выбирается из условия Q, Q„ где число, соответствующее измеренному значению частоты маркера. В вычислителе 41 происходит выделение информации о величине девиации частоты, при этом числа на выходе элемента вычитания равны Q1=0,- „+Ч, и всегда положительны. Измеренное значение частоты маркера хранится в течение всего текущего телеметрического кадра во втором регистре 44, для чего запись чисел Q. в этот регистр производится задними фронтами импульсом с выхода первого триггера 37 только в моменты прохождения импульса маркера, что достигается открыванием второго элемента И 27 на время действия импульса маркера. Результаты измерения девиации частоты и „ (т.е. величин информационных параметров) проходят на вход блока 29 только при наличии на втором входе первого элемента И 26 открывающих импульсов, инверсных с частотой телеметрических кадров ° Эти импульсы регистрируются в блоке 29 одновременно с информационными параллельными двоичными кодами ьО импульсами марке\ ра начала кадра и восстановленными по длительности импульсами относительного времени. Восстановление длительности импульсов ОВ производит третий триггер 46, для чего на его вход установки в ноль подаются импульсы с выхода первого дешифратора 47, а на вход установки в единичное состояние — импульсы с выхода второго дешифратора 48. Первый дешифратор 47 производит декодирование нулевого значения двоичного кода h,Q, а второй дешифратор 48 — 1002-ного значения этого кода. Для вывода на входы третьего триггера 29 информации l только тех телеметрических каналов, в которых передавались отсчеты импульсов относительного времени, на входы стробирования первого и второго дешифраторов 47 и 48 подаются стробы каналов ОВ, разрешая выдачу декодированных значений кода Я. только в течение времени действйя импульсов с второго выхода блока 30. Очередное переключение третьего триггера 46 произойдет только при 1397956 10 прием< первого 1007-ного значения кода из серии 1007-ных значений отсчетов импульса ÎÂ. Формул а изобретения Устройство для передачи и приема телеметрической информации, содержащее на передающей стороне последо- 10 вательно соединенные входной регистр памяти и первый элемент И, а также последовательно соединенные формирователь синхронизирующих импульсов и блок синхронизации, первый и второй выходы которого через элемент ИЛИ-HE подключены к второму входу первого элемента И, третий выход блока синхронизации подключен к объединенным синхронизирующему входу входного 20 регистра памяти и первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом блока синхронизации, второй выход которого подключен к входу второго элемента И, 25 а также последовательно соединенные второй элемент ИЛИ и усилитель мощности, а на приемной стороне содержащее, последовательно соединенные амплитудный детектор, блок синхрониза- д0 ции и инвертор, включенные между первым и вторым входами блока синхронизации последовательно соединенные интегратор и компаратор, последовательно соединенные гетеродин, смеситель, 35 полосовой фильтр и пороговый блок, последовательно соединенные третий элемент И и первый триггер, последовательно соединенные элемент ИЛИ и второй триггер, а также амплитудный ограиичитель, вход которого объединен с входом амплитудного детектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности передачи и приема цифровой телеметрической информации по аналоговым каналам связи с ограниченной пропускной способностью, на передающей стороне введены блок кварцевых генераторов, блок элементов И, последовательно соеди50 ненные первый регистр памяти, третий элемент И, третий элемент ИЛИ, четвертый элемент ИЛИ и дешифратор и последовательно соединенные второй регистр памяти и четвертый элемент И, 55 выход которого подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ, N выходов дешифратора подключены к N первым входам блока элементов И, вторые N входы которого соединены с соответствующими N выходами блока кварцевых генераторов, а N выходов блока элементов И подключены к соответствующим N входам второго элемента ИЛИ, второй вход четвертого элемента ИЛИ подключен к выходу первого элемента И, управляющий вход дешифратора подключен к выходу первого элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с вторым входом четвертого элемента И, второй вход третьего элемента И подключен к выходу второго элемента И, а на приемной стороне введены умножитель частоты, первый счетчик, третий триггер, последовательно соединенные генератор счетных импульсов, второй счетчик, блок памяти, второй регистр памяти и вычитатель и последовательно соединенные датчик уровня и сумматор, выход которого подключен к второму входу вычитателя, выход которого подключен к объединенным первым входам первого элемента И и первого и второго дешифраторов, вторые входы которых объединены и подключены к второму выходу блока синхронизации, третий выход которого подключен к объединенным первым входам блока регистрации и второго элемента И, второй вход которого объединен с первым входом первого регистра памяти и управляющим входом генератора счетных импульсов и подключен к выходу первого триггера, управляющий вход которого объединен с синхронизирующим входом первого счетчика и управляющим входом второго триггера, вход которого объединен с входом инвертора, выход которого подключен к объединенным первому входу элемента ИЛИ, второму входу второго счетчика, второму входу первого элемента И и второму входу блока регистрации, третий вход которого подключен к выходу третьего триггера, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго дешифраторов, при этом выход второго элемента И подключен к второму входу второго регистра памяти, умножитель частоты включен между выходом амплитудного ограничителя и вторым входом смесителя, выход первого регистра памяти подключен к второму входу сумматора, а выход порогового блока подключен к впервому входу оетьего элемента И, второй вход ко1397956! 2 мс нта li подключен K входу первсI o Гч Ртчика . торого соединен с выходом в торого триггера, выход третьего злсЖ1 Фи8. 2 Составитель В.Шевцов Редактор Л.! ратилло Техред М.Дидык Корректор M,Äåì÷èê :аказ 2273/50 Тираж 558 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-поли: рафическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
