Устройство для передачи и приема телеметрической информации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК ЕТЕНИ Р 19Т.Бедный,мирнов етельство СССР8 С 19/28, 1985. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕ МА ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение позволяет повысить точность передачи и приема цифровой телеметрической информации по анало говым каналам связи с ограниченной пропускной способностью. В регистр памяти по синхроимпульсам блока 1 О синхронизации записывается входной1397956 5 10 20 25 параллельный двоичный код телеметрических каналов (ТМК). Через элементИ 2 проходят коды всех ТМК кадра,кроме кодов канала, соответствующихимпульсам относительного времени (ОВ,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 смагнитной ленты, формируются элементом И 3. Формирование параллельногодвоичного кода, равного 1007. шкалыизмерений ТМК, осуществляют регистр 14 памяти и элемент И 4. Этоткод подстанавливается в нужные моь 1 енты времени в последовательностькодов ТМК только при наличии импуль 1Изобретение относится к радиотехнике и связи, в частности к радио- метрическим системам, и может быть использовано в системах передачи телеметрической информации по каналам связи с ограниченной пропускной способностью.11 елью 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, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ 6 - 9, блок 10 синхронизации, формирователь 11 синхроимпульсов, элемент ИЛИ-НЕ 12, дешифратор 13,сов отсчетов ОВ. Формирование 507значения кода маркера осуществляютрегистр 15 памяти и элемент И 5.Дешифратор 13 осуществляет преобразование поступающих параллельных двоичных кодов в десятичные коды. Импульсы с дешифратора 13 через блок 17элементов И подключают соотв. блок16 кварцевых генераторов. При этом навыходе элемента ИЛИ 7 формируется сигнал с частотно-импульсной модуляцией,который усиливается усилителем 18мощности. Элементы ИЛИ 6,8 служатдля объединения сигналов. При приемеосуществляется выделение девиациичастоты, несущей информацию о величине переданных параметров, на том основании, что импульс маркера началателеметрического кадра передаетсяцентральной частотой спектра радио,сигнала. 2 ил,2первый и второй регистры 14 и 15 памяти, блок 16 кварцевых генераторов,блок 17 элементов И и усилитель 18мощности, а на приемной стороне 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, элементИЛИ 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, первыйи второй регистры 43 и 44 памяти,сумматор 45, третий триггер 46 и первый и второй дешифраторы 47 и 48.Устройство для передачи и приемателеметрической информации работаетследующим образом,Входной параллельный двоичный кодтелеметрических каналов с выхода магнитных запоминающих устройств (МЗУ)или непосредственно с выхода радиоприемных телеметрических станций (РТС)поступает ца вход входного регистра Запись кодов во входцоц рс 1.гистр 1 производится задними фроцтампсицхроимпульсов, сформированных блоком 1 О. При записи проис; одиг временная привязка моментов смены информационных значений телеметрических каналов к сформированным в блоке 1 О сицхроимпульсам, поступающим в устройство с частотой следования телеметрических каналов,Через первый элемент И 2 проходят коды всех телеметрических каналовкадра эа исключением кодов канала,отведенных под передачу отсчетовимпульсов относительного времени(ОВ) и маркера начала кадра.Для этого ца второй вход первогоэлемента И 2 поступают инверсные относительно логической суммы стробовканалов ОВ и строба маркера импульсы с выхода элемента ИЛИ-НЕ 12,Стробы каналов и строб маркера формируются блоком 10 из входной синхроцизирующей последовательности импульсов с частотой следования телеметрических каналов и входного импульсамаркера начала телеметрического кадра, считываемых при воспроизведенииинформации с магнитной ленты.Формирователь 11 предназначен дляусиления синхроимпульсов, следующихс частотой поступления сигналов телеметрических каналов и считываемых смагнитной ленты, формирования фронтови 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 относительноговремени и кода маркера. Отсчеты импульсов относительного времени считы 7ваемых с магнитной ленты, формируютсявторым элементом И 3. Этот импульсна выходе второго элемента И 3 появляется только в том случае, когда повыделенному каналу передачи ОВ необходимо передать 1002 ное значениекода, что свидетельствует о наличииимпульса ОВ в данный момент временипри восстановлении его длительностина приемной стороне. Передача по выделенным каналам 1007.-них значенийкода отсчетов ОВ производится до техпор, пока на входе второго элемента 5 1 О 15 О 25 ЗО 35 40 45 50 55 И 3 присутствует едицичцый уропепг,передаваемого импульса относительноговремени. В момент окончания действияимпульса относительного времецгг формирование импульсов прекращается, чтоприводит к передаче значений кода,равных 03,Формцрс ваг 1 гге параллельцогс двоичного кода, равного 100 ь шкалы измерегпгй телеметричгских каналов, осуществ.ляется первым регистром 14 и третьимэпсмецтом И 4. В первом регистре 14хранится паралле.льный двоичный код,соответствующий 1001 шкалы измерений,который выдается через третий элемент И 4 и третий элемент ИЛИ 8 цавход четвертого элемецта ИЛИ 9для подстановки его в нужные моментывремени в последовательность кодовтелеметрических каналов только приналичии импульсов отсчетов относительного времени. При их отсутствиив последовательности кодов каналовво временных промежутках кдцалов, отведенных для передачи отсчетов импупьсов ОВ, передаются параллельныедвоичные коды, цесущпс зцачсцпя, равные 0 шкалы измерения.Формирование 507,-ного зцачецпя кода маркера для подс гацовкп его в последовательность кодов телеметрпческих каналов осущесгвляется вторым регистром 15 и четвертым элементом И 5,для чего последний открьпается стробом маркера с выхода блока 10 и пропускает 507-ное значение кода маркерас выхода второго регистра 15, где онохранится, на вход четвертого элемента ИЛИ 9. Третий элемент ИЛИ 8 осуществляет логическое сумюгровацие кодовотсчетов импульсов ОВ и кода маркера.На выходе четвертого элемента ИЛИ9 формируется последовательность параллельных кодов телеметрических каналов с текущими зцачешпгми кодов отсчетов импульсов ОВ и значением маркера, равным 507 шкалы измерений.Дешифратор 13 производит преобразование параллельных входных двоичныхкодов в десятичный код. Номер выходадешифратора 13 в десятичной системесчисления, на котором появляется импульс при наличии параллельного двоичного кода одного из телеметрическихканалов на входе дешифратора 13, определяется текущим значением параллельного кода. Максимальное числовыходов дешифратора равно Х,. Дляформирования требуемой продолжительности канального интервала на второйвход стробирования дешифратора 13подаются синхроимпульсы телеметри 5ческих каналов в смеси с импульсамимаркера начала телеметрического кадра. Логическое объединение этих импульсов производится первым элементом ИЛИ б. 10Каждый из импульсов с выхода дешифратора 13 через свой элемент И бло"ка 17 производит подключение соответствующего кварцевого генератораблока 16 к одному из входов второго 15элемента ИЛИ 7 на время действия этого импульса, в результате чего на еговь 1 ходе формируется сигнал с частотно-импульсной мбдуляцией (ЧИМ).После усиления по,мощности в усили теле 18 радиосигнал с ЧИМ поступаетна выход передающей части устройства.После передачи по радиоканальномуили другому аналоговому каналу связи(радиорелейное телевизионное, телефонные и другие каналы связи, кабельные линии связи) радиосигнал поступает на вход приемной части устройства (фиг. 2), где ограничивается поамплитуде амплитудным ограничителем 3020 и поступает на умножитель 21,предназначенный для увеличения девиации частоты входного радиосигнала,которое происходит при умножении частоты. Умножение девиации частотывходного радиосигнала повышает разрешающую способность преобразователядевиации частоты в код, каковым является приемная часть устройства, ипозволяет преобразовывать девиацию - 40частоты 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 нии периода частоты радиоимпульсов телеметрических каналов путем заполнения временного интервала, занимаемого периодами радиосигнала внутри импульса, счетными импульсами от генератора Зб, Число счетных импульсовЭна выходе генератора 36 пропорпиональ. но периоду частоты внутри 1-го теле- метрического канала. Поскольку информация о величинепереданных параметров при ЧИМ содержится в девиации частоты, а не в периоде высокочастотного заполненияимпульсов телеметрических каналов,в приемной части устройства при помощи блока 32 осуществляется преобразование измеренного значения периодав значение Я; частоты.Вьщеление девиации частоты, т.е.величины информационного параметракаждого канала основано на том факте, что импульс маркера начала телеметрического кадра передается центральной частотой спектра радиосигна"ла, значит отклонение частоты импульсов каналов от частоты импульса маркера содержит информацию о величинепереданных параметров, поэтому информационное сообщение находится как разность чисел Я и числа Я, пропорционального частоте радиосигнала в пределах импульса маркера,ДО;=01-Омгде дЯ - число, представленное параллельным двоичным кодоми пропорциональное информационному параметру 3-готелеметрического канала.Операция нахождения числа дЯ ана 3 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 максимальнойчастоты 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 3 б,Одновременно первый счетчик 39 производит счет импульсов и переполняется (и+1)-м импульсом, где и5 10 15 20 число периодов гармонического сигнала в пределах каждого радиоцмпульса, 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 выходг 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 ицвертором 31 импульсами синхронизации, которые проходят через элемент ИЛИ 33.Эти импульсы следуют с частотой телеметрических каналов, а их формирование производит блок 3 О, 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 О ,хранящихся в блоке 32 памяти.Обнуление второго счетчика 40 производится передними фронтами инвертированных импульсов, а запись чисел Я в первый регистр 43 памяти задними 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 Я; с 25 30 35 40 45 50 55 постоянным числом, которое хранится н датчике 42. Значение числавыбирается из условия Я, Я, гдечисло, соответствующее измеренному значению частоты маркера,В вычислителе 41 происходит выделение информации о величине девиациичастоты, при этом числа на выходеэлемента вычитания равныьР, О,и всегда положительны.Измеренное значение частоты маркера хранится в течение всего текущего телеметрического кадра во второмрегистре 44, для чего запись чиселв этот регистр производится заднимифронтами импульсом с выхода первоготриггера 37 только в моменты прохождения импульса маркера, что достигается открыванием второго элементаИ 27 на время действия импульса маркера.Результаты измерения девиации частоты й (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 теле- метрических кадров, Эти импульсы регистрируются в блоке 29 одновременно с информационными параллельными двоичными кодами ьЯ импульсами маркеЭра 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 ЬЯ , а второй дешифратор 48 - 1002-ного значения этого кода, Для вывода на входы третьего триггера 29 информации только тех телеметрических каналов, в которых передавались отсчеты импульсов относительного времени, на входы стробирования первого ц второго дешифраторов 47 и 48 подаются стробы каналов ОВ, разрешая выдачу декодированных значений кода ЬЯ только в течение времени действйя импульсов с второго выхода блока 30.Очередное переключение третьего триггера 46 произойдет только приФприеме первого 1007-ного значения кода из серии 1007-ных значений отсчетов импульса ОВ.5Формула изобретения Устройство для передачи и приема телеметрической информации, содержащее на передающей стороне последо 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-НЕ 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 синхронизации и инвертор, включенные между первым и вторым входами блока синхронизации последовательно соединенные интегратор и компаратор, последовательно соединеннье 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 ограцичитель, 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 свя. зи с ограниченной пропускной способностью, на передающей стороне введены блок кварцевых генераторов, блок элементов И, последовательно соеди 50 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, И выходов дешифратора подключены к М первым входам блока элементов И, вторые И входы которого соединены с соответствующими Б выходами блока кварцевых генераторов, а И выходов блокаэлементов И подключены к соответствующим И входам второго элемента ИЛИ,второй вход четвертого элемента ИЛИподключен к выходу первого элемента И, управляющий вход дешифратораподключен к выходу первого элементаИЛИ, второй вход которого объединенс вторым входом четвертого элементаИ, второй вход третьего элемента Иподключен к выходу второго элемента И, а на приемной стороне введеныумножитель частоты, первый счетчик,третий триггер, последовательносоединенные генератор счетных импульсов, второй счетчик, блок памяти,второй регистр памяти и вычитательи последовательно соединенные датчикуровня и сумматор, выход которогоподключен к второму входу вычитателя,выход которого подключен к объединенным первым входам первого элемента Ии первого и второго дешифраторов,вторые входы которых объединены и подключены к второму выходу блока синхронизации, третий выход которогоподключен к объединенным первым входам блока регистрации и второгоэлемента И, второй вход которогообъединен с первым входом первогорегистра памяти и управляющим входомгенератора счетных импульсов и подключен к выходу первого триггера,управляющий вход которого объединенс синхронизирующим входом первогосчетчика и управляющим входом второго триггера, вход которого объединенс входом инвертора, выход которогоподключен к объединенным первомувходу элемента ИЛИ, второму входувторого счетчика, второму входу первого элемента И и второму входу блока регистрации, третий вход которогоподключен к выходу третьего триггера,первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго дешифраторов, при этомвыход второго элемента И подключенк второму входу второго регистра памяти, умножитель частоты включен между выходом амплитудного ограничителяи вторым входом смесителя, выход первого регистра памяти подключен к второму входу сумматора, а выход порогового блока подключен к впервому входутоетьего элемента И, второй вход ко13979562 и Составитель В.ШевцовРедактор Л.ратилло Техред М.Дидык Корректор М.Демчик каз 22 оизводственно-поли: рафическое предприятие, г, Ужгород,роектна торого соединен с выходом второго триггера, выход треть его зле 50 Тираж 558 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Раумс нта 11 подключен к входу первсго Гч Ртчика,Подписноекомитета СССРи открытийская наб., д. 4