Устройство для передачи и приема двух сигналов по одному проводу

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИМА ДВУХ СИГНАЛОВ ПО ОДНОМУ ПРО(57) Изобретение отноводной связи, Цель - иной способности. Усттриггер 12, первый резлитель 4, конденсатористочник 9 положитель ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Морской гидрофизический институт А(56) Авторское свидетельство СССРЬВ 526082, кл, Н 04 ) 3/00, 1975,сится к технике проовышение пропускройство содержит истор 2, ключ 3, уси, компараторы 6-8.ного опорного на1741281 25 полнительного согласования приемного и передающего устройств по уровням между 30 35 вертор, линия связи, усилитель-ограничи 40 тель, одновибратор и первый фильтр, а пряжения, инверторы 13, 15, источник 11 отрицательного опорного напряжения, вто. рой резистор 16, линию 17 связи, усилитель- ограничитель 19, одновибратор 21, фильтры 20 и 22. Под воздействием.первого входного сигнала с помощью усилителя 4, конденсатора 5 и резистора 2 формируется сигнал, форма которого соответствует интегралу первого входного сигнала, Как только сформированный сигнал достигает значения положительного опорного напряжения, триггер 12 подключает к усилителю 4 источник 9, благодаря чему выходное напряжение усилителя резко падает. Таким образом Изобретение относится к технике связи и предназначено для одновременной передачи и приема по одному, например, телефонному каналу связи на удаленный диагностический центр двух отведений электрокардиограмм.Известно устройство для уплотнения речи и данных, представленных в цифровом виде, при использовании аналогового кана. ла связи. Информация передается с помощью схемы мультиплексорной передачи с частотным разделением, которая выделяет подполосу передачи речи, выше или ниже которой расположены подполосы передачи данных в цифровом виде.Известное устройство отличается сложностью в реализации, поскольку должно включать аналого-цифровой преобразова тель (АЦП) на передающем конце и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) на приемном. Кроме того, если два передаваемых.сигнала имеют одинаковый спектр частот, то необходимо испольэовать дополнительную аппаратуру для переноса полосы сигнала в цифровом виде выше или ниже полосы сигнала в аналоговом виде, Указанные особенности удорожают и усложняют приемопередающую аппаратуру. В этом заключается недостаток известного устройства,Известно устройство одновременной передачи речевых сигналов и дополнительных данных, в котором для передачи дополнительных данных используется импульсно-кодовая модуляция, с помощью которой данные накладываются на речевой сигнал и передаются по одному каналу связи.Известное устройство отличается теми же недостатками, что и предыдущее,5 10 15 20 формируется пилообразное напряжение,крутизна переднего фронта которого пропорциональна амплитуде первого входного сигнала, На выходе второго компаратора формируется сигнал, равный единице, когда амплитуда второго входного сигнала меньше амплитуды пилообразного напряжения,и равный нулю в противном случае. На приеме сигнал на выходе ФНЧ 22 пропорцио-. нален скважности импульсов, задаваемой вторым входным сигналом, а на выходе ФНЧ 20 сигнал пропорционален частоте следования импульсов, задаваемой первымвходным сигналом, 2 ил. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее последовательно соединенные вычитатель и ограничитель, сумматор и последовательно соединенные регистр сдвига и клапан, выход которого соединен с входами вычитателя и сумматора. В нем введены коммутатор, дополнительный клапан и формирователь корректирующих посылок, при этом вход коммутатора подключен к выходу ограничителя, а выход - к второму входу сумматора, который через дополнительный клапан подключен к входу регистра сдвига, выход регистра сдвига подключен к второму входу коммутатора и к входу формирователя корректирующих посылок, другой вход которого подключен к выходу вычитателя, а выходы формирователя корректирующих посылок соединены с соответствующими входами коммутатора.В этом устройстве повышение качества восстанавливаемого сигнала достигается эа счет использования максимальных и минимальных значений речевого сигнала для додвумя соседними комбинациями опорногосигнала. Недостатком этого устройства является недостаточная пропускная способность.Цель изобретения - повышение пропускной способности.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для передачи двух неэависимых сигналов по одному проводу, содержащее ключ, первый и второй компараторы. введены последовательно соединенные усилитель, третий компаратор, первый ин50 55 10 20 25 30 35 40 также второй фильтр, вход которого соединен с входом одновибратора, первый и второй источники опорного напряжения, второй инвертор, триггер, первый и второй резисторы, соединенные соответственно с первым и вторым входами ключа, а также конденсатор, выводы которого подключены соответственно к выходу ключа, соединенному с инверсным входом усилителя, и к выходу усилителя, прямой вход которого заземлен, выход усилителя соединен с первым входом первого и второго компараторов, выход первого компэратора соединен с обнуляющим входом триггера. а выход второго компаратора через второй инвертор соединен с установочным входом триггера, выход которого соединен с управляющим входом ключа, причем первый источник опорного напряжения соединен с вторым входом первого компаратора и вторым выводом второго резистора. а второй источник опорного напряжения - с вторым входом второго компаратора.Увеличение пропускной способности устройства достигается за счет того, что обэ аналоговых сигнала передаются по сигнальному проводу в виде импульсов, частота следования которых пропорциональна ве. личине первого сигнала, а скважность импульсов - величине второго,На фиг. 1 показана функциональная схема устройства, включающего передающий и приемный комплекты, связанные одним сигнальным проводом; на фиг, 2 - временные диаграммы устройства,В передающем комплекте. вход 1 первого сигнала - О.1 отрицательной полярности через резистор 2 и электронный переключающий ключ 3 подключен к инвертирующему входу усилителя 4, неинвертирующий вход которого зэземлен. Между выходом усилителя 4 и его инвертирующим входом включен интегрирующий конденсатор 5. Выход усилителя 4 подключен к первым входам компэрэторов 6, 7 и 8. К вторым входам этих компараторов подключены соответственно выход источника 9 опорного напряжения +Оо положительной полярности, вход 10 второго передаваемого сигнала Овх.2 ивыход источника 11 опорного напряжения -О отрицательной полярности. Выходы компараторов 6-8 соответственно подключены к В-входу триггера 12, через первый инвертор 13 - к выходу 14 передающего комплекта и через второй инвертор 15 - к Я-входу триггера 12, выход которого подключен к управляющему входу ключа 3, к второму входу которого через резистор 16 подключен выход источника 9 опорного напряжения +Оо положительной полярности. Выход 14 передающего комплекта через линию 17 связи подключен к входу 18 приемного комплекта.Вход 18 через усилитель-ограничитель19 подключен к входам второго фильтра 22нижних частот и одновибратора 21, выходкоторого подключен к входу первого фильтра 20 нижних частот. Выходы фильтров 20 и22 нижних частот являются соответственновыходами первого и второго передаваемыхсигналов.Устройство работает следующим образом,Если триггер 12 находится в состоянии"Лог.О", то к выходу ключа 3 подключен еговерхний по схеме вход, а если триггер 12находится в состоянии "Лог.1" - то нижний(кэк показано на фиг. 1).Следовательно, когда триггер 21 находится в состоянии "Лог.1", напряжение навыходе интегратора. состоящего в это времяиз усилителя 4, конденсатора 5 и резистора2, растет со скоростью, пропорциональноймодулю первого входного сигнала (эпюры 1и 2 на фиг, 2), Когда напряжение на выходеинтегратора достигнет уровня +О 0, на выходе первого компаратора б появится сигнал"Лог.1", которым триггер 12 по В-входу будет установлен в состояние "Лог.0). Приэтом ключ 3 переключится, и теперь интегратор будет образован усилителем 4, конденсатором 5 и резистором 16 с небольшимсопротивлением, а к входу интегратора будет подключен мощный источник 9 опорного напряжения +00 положительнойполярности, под воздействием которого напряжение на выходе интегратора начнет быстро уменьшаться. Таким образом, сигналнэ выходе интегратора будет представлятьсобой пилообразное напряжение, имеющеекрутизну переднего фронта, пропорцио-.нальную амплитуде первого входного сигнала, и большую крутизну обратного хода.Последнее достигается за счет малого значения постоянной интегрирования вновьобразованного интегратора и большой величины разрядного тока от мощного источника 9,При достижении напряжением на выходе интегратора уровня -О 0 сигнал на выходевторого компэратора 7, который до этогобыл единичным, становится нулевым, а навыходе второго инвертора 15, наоборот, появляется единичный сигнал. который устанавливает триггер 12 в единичноесостояниеНачинается новый цикл роста напряжения на выходе интегратора под воздействи-ем первого входного сигнала Овхл. Такимобразом, на выходе усилителя 4 интеграто 1741281ра появляется пилообразное напряжение с коротким временем обратного входа (уменьшения напряжения). Учиты вая, что продолжительность обратного хода пилообразного напряжения составляет 10-50 мкс, в то время как длительность переднего фронта при самой большой его крутизне измеряется в миллисекундах. можно пренебречь временем обратного хода и сказать, что крутизна переднего .фронта пилообразных импульсов пропорциональна МОдуЛЮ ПЕРВОГО ВХОДНОГО СИГНаЛа Овх.1Суммарный сигнал, частота которого зависит от первого входного сигнала(-Овх.1), а скважность - от второго сигнала(Овх,2), формируется на выходе третьего компаратора 8, Процедура формирования этого сигнала показана на фиг.2(эпюры а, б, в). На выходе третьего компаратора 8 единичный сигнал появляется при превышении напряжением На ВЫХОДЕ ИНтЕГРатОРа НаПРЯжЕНИЯ Овх 2. После его инвертирования первым инвертором 13 в шину 14 поступает сигнал, показанный на эпюре 3. Скважность этого сигнала пропорциональна изменчивости сигнала Овх 2, а частота - изменчивости модуля сигНаЛа -Овх 1.На приемной стороне импульсы вначале нормируют по амплитуде с помощью усилителя-ограничителя 19, за счет чего снижается влияние амплитудных помех, которые могли воздействовать на сигнал при его прохождении по проводу 17, Затем сигнал поступае на одновибратор 21, который формирует импульсы, нормированные по продолжительности и привязанные к переднему фронту передаваемого сигнала (фиг.2 г). Информационным параметром здесь является частота импульсов. ВыделеНИЕ ПОЛЕЗНОГО СИГНада Овых 1, СООтВЕтСтВУЮ- щего сигналу Овх 1, происходит с помощью первого фильтра 20 низких частот, представляющего в общем случае интегратор.ПОЛЕЭНЫй СИГНаЛ Овых 2, СООтВЕтСтВуЮ- щий сигналу 2, формируется на выходе второго фильтра 22 низких частот, на вход которого поступают нормированные по ам-, плитуде импульсы переменной скважности (эпюра 3), а с выхода снимается амплитудный сигнал.Предложенное устройство передает низкочастотные сигналы (например, кардиосигналы), верхняя частота которых составляет величину 30-100 Гц. Частоты, на которых ведется передача. занимают полосу от 1000 до 3000 Гц, т.е, в полосе пропускания телефонного канала.. Учитывая, что входные сигналы меняются очень медленно по сравнению с модулируемым сигналом, можно считать. что вовремя передачи одного периода модулируе- МОГО СИГНаЛа ВХОДНЫЕ НаПряжЕНИя Овх 1 И Овх 2 НЕИЗМЕННЫ.Определим период пилообразного на пряжения на выходе интегратора 4, Учитывая, что напряжение на выходе интегратора линейно растет Оо = Ювхь при т - Т можно записать 10 1 Оо Т = --1 01(3) 35где Оо - напряжение на выходе усилителяограничителя 19,На выходе ФНЧ 22 напряжение будет40равно 02 , - - 0 - (4)Т 45 Подставив Т из (1) в (3), получим 01 вых = Оп - А 01 (5) то к 01 ОоПодставив(1) в(4),т из(2) - в(4), получим 02к01 0202 вых = Оп; О, О ОП О (6)1о Оо 55 где В "ООп0 оИз (5, 6) следует, что выходные сигналы ФНЧ 20 и 22 прямо пропорциональны входНЫМ СИГНаЛаМ 01 вх И 02 вх, т.Е, МЕжду 01 вых и О вх, э также межДУ 02 вых и 02 вх СУЩестВыходное напряжение фильтра нижнихчастот(ФНЧ) при подаче на его вход импуль сной последовательности в.случае, когда его(фильтра) постоянная времени больше максимального периода: импульсной последовательности, есть среднее значение Овх за период,Тогда на выходе ФНЧ 20 напряжениебудетвует однозначное линейное соответствие. При этом на величину О 1 ех не влияет О 2 ех, а На ВЕЛИЧИНУ 02 еых НЕ ВЛИЯЕТ 02 ех ЭТО ОбЪЯСНЯЕТСЯ ТЕМ, ЧТО О 2 еых ЗаВИСИТ ТОЛЬКО от скважности передаваемого сигнала и не 5 зависит от его частоты, а Оеых зависит от частоты передаваемого сигнала и не зависит от его скважности, так как запуск одновибратора 21, вырабатывающего импульсы длительностью т 0, производится в момент 10 обратного хода интегратора 4 (в момент переднего фронта импульса г) и не зависит от величины Оех 2 (от положения заднего фронта импульса т).Воэможность выделения информации иэ модулированной импульсной последовательности с помощью ФНЧ объясняется тем, что в спектре модулированной последовательности наряду с гармониками частоты повторения содержатся также непосредст венно модулирующие частоты. Таким образом, задача выделения (восстановления) модулирующего сигнала может быть осуществлена с помощьюлинейной избирательной системы (фильтра). 25Технико-экономическим. преимуществом предложенного устройства по сравне.- нию с прототипом является увеличение пропускной способности за счет возможности одновременной передачй по .одному З 0 сигнальному проводу двух аналоговых сигналов и надежного приема их на приемной стороне при повышении помехозащищенности.35Одновременная передача двух, отведе- . ний позвОляет повысить надежность диагностирования за .счет одновременного наблюдения изменчивости двух сигнальных параметров, что является большим преиму ществом предлагаемого устройства при его использовании в медицине.Простота реализации позволяет использовать его в местах массового использования, например при дистанционном обслуживании (с использованием телефонного канала связи для передачи кардиограмм) санаторных больных одним врачом-кардиологом, находящимся на удаленном диагностическом центре,Ф ор мул а и зо 6 рете н ия Устройство для передачи и приема двух сигналов по одному проводу, содержащее ключ. первый и второй компараторы, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения пропускной способности, введены последовательно соединенные усилитель, третий компаратор, первый инвертор, линию связи, усилитель-ограничитель. одновибратор и первый фильтр, а также второй фильтр, вход которого соединен с входом одновибратора,: первый и второй источники опорно-го напряжения, второй инвертор,триггер, первый и второй резисторы, соединенные соответственно с первым и вторым входами ключа. а также конденсатар, первый вывод которого соединен с выходом ключа и инверсным входом усилителя, прямой вход которого эаэемлен, а выход соединен с вторым выводом конденсатора и первым входом первого и второго компараторов, выход первого компаратора соединен с обнуляющим входом триггера, а выход второго компаратора через второй инвертор соединен с установочным входом ключа, причем выход первого источника опорного напряжения соединен с вторым входом первого компаратора и вторый выводом второго резистора,а выход второго источника опорного напряжения соединен.с вторым входом второго компаратора.1741281 Составитель С.Аслановедактор А.Маковская Техред М,Моргентал орректор О,кравцо Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул,Гагарина, 10 Заказ 2093 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/Б