Устройство для передачи и приема сигналов

(19) 11 С 08 С 19/2еч ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 Ж ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ташкентский электротехническийинститут связи(56) 1. Патент ВеликобританииР 1295332, кл. Н 4 Т), 1972.2Отчет ВНИИ ядерной геохимиии геофизики по теме Ф Г.И.1/101/143-2-310.М.,1971 (прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИПРИЕМА СИГНАЛОВ, содержащее на передающей стороне датчики, выходы которых соединены с усилителями, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к управляющему входупередатчика, Фазоимпульсные модуляторы, выходы которых соединены с инФормационными входами передатчика,выход передатчика через кабельнуюлинию связи соединен на приемнойстороне с входом Фильтра верхнихчастот, выход которого через усилитель подключен к селектору импульсов,первый и второй выходы которого соединены с соответствующим входом распределителя, каждый выход распределителя через последовательно соединенные интегратор и Фильтр нижнихчастот подключен к соответствующемувыходу устройства, о т л и ч а ю-щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в нем напередающей стороне каждый Фаэоимпульсный модулятор выполнен на элементахИ-НЕ, резисторах, конденсаторах идиоде, выход первого элемента И-НЕподключен ко входу второго элемента И-НЕ, выход которого подключен через первый конденсатор кпервому входу первого элемента И-НЕ,через второй конденсатор соответственно ко входу третьего элементаИ-НЕ и через первый резистор к отрицательной клемме источника питания,выход третьего элемента И-НЕ подключен к соответствующему входу передатчика, положительная клемма источникапитания через второй резистор подключена ко второму входу первого элемента И-НЕ и через последовательносоединенные диод и третий резисторкаждого Фазоимпульсного модуляторасоединена с выходом соответствующегоусилителя, выход второго элементаИ-НЕ через четвертый резистор соединен с вторым входом первого элементаИ - НЕ, вторые входы первых элементовИ-НЕ каждого Фазоимпульсного модулятора подключены к выходу генератора тактовых импульсов. 2, Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что селектор импульсов выполнен на конденсаторах, источниках опорного напряжения, одновибраторах, инверторах, элементе И и на элементе задержки, вход селектора импульсов через соответствующие конденсаторы соединен с входами; нервого и второго одновибраторов и с выходами первого и второго источников опорных напряжений, выход первого одновибратора через первый инвертор соединен с первым выходом селектора импульсов и с первым входом элемента И, выход которого подключен через первый инвертор ко второму выходу селектора импульсов, 1092549 выход второго одновибратора черезвторой инвертор и элемент задержки подключен ко второму входу элемента И, Изобретение относится к геофизическим исследованиям и может бытьиспользовано для передачи измерительной информации из скважины по каротажному кабелю.Известна система для передачисигналов, состоящая иэ скважинного передающего устройства и наземного приемного устройства13.Недостатком этой системы является использование амплитудно-импульсной модуляции, что снижает помехоустойчивость устройства,Наиболее близким по техническойсущности к предложенному являетсяустройство для передачи и приемасигналов, содержащее на передающейстороне датчики, выходы которых соединены с усилителями, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к управляющему входу передатчика, Фазоимпульсные модуляторы, выход передатчика через кабельную линию связи соединен на приемной стороне с входом Фильтра верхних частот,вьгход которого через усилитель поцключен к селектору импульсов, первыйи второй выходы которого соединены ссоответствующим входом распределителя, каждый выход распределителя через Зопоследовательно соединенные интеграторы и фильтр нижних частот подключенк соответствующему выходу устройства 2 1.Недостатком известного устройства 35является низкая точность, обусловленная температурной нестабильностьюфазоимпульсного модулятора,Цель изобретечия - повышение точности устройства, 4 ОПоставленная цель достигаетсятем, что в устройство для передачи,и приема сигналов, содержащем напередающей стороне датчики, выходыкоторых соединены с усилителями, генератор тактовых импульсов, выходкоторого подключен к управляющемувходу передатчика, Фазоимпульсныемодуляторы, выходы которых соединены с информационными входами передатчика, выход передатчика через кабельную линию связи соединен на приемной стороне с входом фильтра верхних частот, выход которого через усилитель подключеп к селектору импульсов, первый и второй выходы которого соединены с соответствующим входом распределителя, каждый выход распределителя, че -рез последовательно соединенные интегратор и фильтр нижних частот подключен к соответствующему выходу устройства, в нем на передающей стороне каждый фаэоимпульсный модулятор выполнен на элементах И-НЕ, резисторах, конденсаторах и диоде, выход первого элемента И-НЕ подключен ко входу второго элемента И-НЕ, выход которого подключен через первый конденсатор к первому входу первого элемента И-НЕ, через второй конденсатор соответственно ко входу третьего элемента И-НЕ и через первый резистор к отрицательной клемме источника питания, выход третьего элемента И-НЕ подключен к соответствующему информационному входу передатчика, положительная клемма источника питания через второй резистор подключена ко второму входу первого элемента .1 - НЕ и через последовательно соединенные диод и третий резистор каждогоимпульсного модулятора соединена свыходом соответствующего усилителя,выход второго элемента И-НЕ черезчетвертый резистор соединен с вторымвходом первого элемента И-НЕ, вторыевходы первых элементов И-НЕ каждогофазоимпульсного модулятора подключенык выходу генератора тактовых импульсов, второй вход первого Фазоимпульсного модулятора последующего каналаподключен к соответствующему выходупредыдущего модулятора,Селектор импульсов выполнен наконденсаторах, источниках опорного напряжения, одновибраторах инверторах,элементе И и на элементе задержки,вход селектора импульсов через соот 1092549 4ветствующие конденсаторы соединены свходами первого и второго одновибратора и с входами первого и второгоодновибраторон и с выходами первогои второго источников опорных напряжений, выход пе; ого одновибраторачерез первый инвертор соединен спервым выходом селектора импульсони с первым входом элемента И, выход которого подключен через перный инвертор ко второму выходу селектора импульсов, выход второгоодновибратора через второй инвертори элемент задержки подключен ко второму входу элемента И, 5На фиг1 показано устройство дляпередачи и приема сигналов, структурная схема системы; на фиг.2 - схемафазоимульсного модулятора; на фиг.З .структурная схема селектора импуль Осон; на фиг,4 - а-сигнал на выходепередающего устройства-прототипа;б-сигнал на выходе предлагаемогопередающего устройства, в-соотношение между числом каналов в предлагаемом и в устройстве-прототипе.Устройство для передачи и приемасигналов содержит передающую сторону 1, кабельную линию связи 2, приемную сторону 3, датчики 4-4, усилители 5-5 , входы 6-6,азоимпульсныхмодуляторов 7-7, выходы 8-8 фазоимпульсных модуляторов, передатчик9, генератор тактовых импульсов 1 О,входы 11-11 фазоимпульсных модуляи,35торов, вход 12 передатчика, фильтр13 верхних частот, усилитель 14,селектор импульсов 15, входы 16 и 17распределителя 18, интеграторы 1919, фильтры 20-20 нижних частот.Фазоимпульсный модулятор 7 (фиг.2)содержит элементы И-НЕ 21-23, первыйконденсатор 24, отрицательную клемму25 источника питания, второй конден-сатор 26, резисторы 27 и 28, диод 30,45положительную клемму 31 источника питания, первый вход 32 и резистор 33.Селектор импуль .ов 15 (фиг. 3) со"держит вход 34 конденсаторы 35 и36, источники 37 и 38 опорного напря жения, одновибраторы 39 и 40, инверторы 41 и 42, элемент задержки 43,элемент И 44 и инвертор 45,Работает устройство следующимобразом. 55Сигнал с датчика 4 усиливаетсяусилителем 5 и подается на сигнальный вход 6 фазоимпульсного мопулятора 7, который преобразует непрерывныйсигнал в последовательность модулированных импульсов, Модулятор 7 запускается через вход 11 импульсамитактового генератора 10. Тогда навыходе элемента И-НЕ 22 появляетсяотрицательный импульс, ширина которого пропорциональна величине напряжения сигнала на входе б. Этот импульсдифференцируется цепочкой из элементов 26 и 27 и своим положительнымвыбросом заставляет сработать элемент 23На выходе элемента И-НЕ 23возникает отрицательиый импульс, который поступает на вход 8 передатчика 9 и на запускающий вход 11, модулятора второго канала 7. От этого импульса срабатывает модулятор 7 и1 также выдает импульсы на вход 82 передатчика 9 и на запускающий вход 11 модулятора третьего канала 7 1 и т,д. Процесс последовательного срабатывания модуляторов происходит до тех пор, пока не сработает модулятор последнего канала, Затем тактовый генератор вновь запустит модулятор первого канала и цикл опроса всех датчиков сигналов повторитсяПри изменении температуры пороговое напряжение на входе 6 элемента И-НЕ 21 не изменяется, Это приводит к появлению зависимости ширины импульса на выходе элемента И - НЕ 22 не только от величины сигнала на входе б, но и от величины температу ры, Для устранения зависимости ширины импульса от температуры как сигнал, так и напряжение смещения на вход 6 снимаются с точки между резистором 28 и диодом 29, которые через резистор 30 подключены к выходу усилителя 5,Для увеличения линейного участка модуляционной характеристики широтно-импульсного модулятора, собран- нога на элементах И НЕ 21 и 22, параллельно времязадающему конденсатору 24 включен резистор 33, При этом модуляционная характеристика становится симметричной относительно нулевых значений сигнала на выходе усилителя 5, Увеличение линейности и симметричности модуляционной характеристики приводит к расширению динамического диапазона сигналов. Передатчик 9 осуществляет электрическую независимость (развязку выходов генератора 10 и модуляторов7- 7 между собой и согласует выходыукаэанных устройств со входным сопротивлением кабеля 2. Кроме этого, передатчик 9 разделяет по амплитуде синхронизирующие и канальные импульсытак, чтобы амплитуда синхроимпульсовпревосходила амплитуду канальных импульсов, Разделение по амплитуде синхронизирующих и каналовых импульсовувеличивает число каналов связи сис 10темы по сравнению с числом каналовв устройстве-прототипе (фиг.4). НаФиг.4 обозначено: СИ - синхроимпульсы, следующие с периодом Т; канальные импульсы, заполняющие промежуткимежду синхроимпульсами и обозначенные соответственно номерами 1;1 + и1 + пС - наибольшийг Ф 2временный интервал между импульсами;1 с - временной интервал, используе -20мый для выделения синхроимпульсовв устройстве-прототипе; 1: - наименьший (защитный) промежуток между импульсами. Величины е ,и н свя 25заны с девиацией импульсов соотношениями:= 3,5 Ь, с ), 3,1 =10,5.Ь, С,= Ь, где 9, - порядок единицы. Из Фиг.4 а и б следует,ч число каналов в устройстве-прототипе п и в предлагаемом устройствеи 2 соответственно равно1-О, Ь/т 9 Ь/т1- с Ь/Т2- ЗКЬПИз графика зависимости п 2/п от величины д/Т и о, (Фиг.4 ) вйдно, что число каналов в предлагаемом о 40 устройстве всегда больше, чем в прототипе и это преобладание тем больше, чем больше девиация импульсов и мень- ше защитный промежуток между ними,С выхода кабеля импульсы поступают 45 й вход фильтра верхних частот 13, усиливаются усилителем 14 и подаются 1 на общий вход 34 селектора 15 и через конденсаторы 35 и 36 попадают на входы одновибраторов 39 и 40, к которым подключены источники опорного напряжения 37 и 38, причем опорное напряжение источника 37 больше,чем у источника 38. Вследствие превосходства по амплитуде синхроимпульсов над канальными одновибратор 39 будет срабатывать только от синхроимпульсов. Импульсы с выхода одновибратора 39 через инвертор 41 выдаются на первый вход элемента И 44 и на первый выход в точку вывода синхроимпульсов 16. Одновибратор 40 срабатывает от всех импульсов, подаваемых на вход селектора 34, Ширина импульсов на выходе одновибратора 40 несколько меньше ширины импульсов на выходе одновибратора 39. С выхода одновибратора 40 импульсы через инвертор 42 и элемент задержки 43 поступают на второй вход 46 элемента И 44, На выходе элемента И остаются только канальные импульсы, которые через инвертор 45 попадают в точку вывода канальных импульсов 17Синхронизирующие и канальные импульсы поступают на вход распределителя 18, который производит разделение широтно-модулированных импульсов по каналам, Широтно в модулированн импульсы на интеграторах 9 преобразуются в амплитудно-модулированные, которые детектируются Фильтрами низких частот 20, На выходе Фильтров низких частот выдается сигнал такой же Формы, какой поступает на вход усилителя 5 передающей стороны устройства. Таким образом, благодаря более высокой температурной стабильности устройство может применяться для работы в скважинах с более высокой температурой, что расширяет область его применения.