Устройство объединения и разделения двух аналоговых сигналов

)5 Н 043 3/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нститут прикладно д 42, СТВО ОБЪЕДИНЕНИЯ И РАЗВУХ АНАЛОГОВЫХ СИГНА(54) УСТР ДЕЛЕНИ ЛОВ (57) Из объеди ИЛ в 2 Од ,ЬЭ 11 Я(56) Основы радиоуправления / ПоВ.А,Вейцеля. - М.: Сов, радио, 1973,обретение относится к устроиствам нения и разделения двух аналоговых Изобретение относится к устройствамдля передачи и приема двухканальной информации по одному каналу связи и можетбыть использовано в системах телеметрии ителеуправления,Известны устройства для передачи иприема нескольких сигналов по общему каналу связи, основанные на частотном разделении каналов. Недостатком данныхустройств являются междуканальные помехи, возникающие из-за нелинейности характеристик модуляторов и демодуляторов, атакже за счет конечной селективности канальных фильтров,Известны устройства для передачи иприема нескольких сигналов по общему каналу связи, основанные на временном разделении каналов. Недостатком данныхустройств является относительная сложнОсть аппаратуры, осуществляющей коммутацию каналов. ов посредством широтно-импульс- дуля ции. цел ь - уменьшение искажегналов путем ослабления взаимного ия сигналов и упрощение устройства - ается посредством введения на перей стороне первого и второго преобтелей уровня 9 и 10 и последовательдиненных блока 12 синхронизации и тора 11 пилообразного напряжения, ороне разделения - последовательно ненных первого формирователя имв 20, элемента И-НЕ 15, счетчика 19, о и второго элементов И 16 и 17, элеИ 18 и второго формирователя имсигнал ной мо ний си влиян дости ддющ разов но сое генер а наст соедипульсо перво мента пульсо Известно устройство объединения и разделения двух аналоговых сигналов, выбранное в качестве прототипа, содержащее на стороне объединения первый и второй преобразователи напряжение - временной 1 интервал, генератор тактовых импульсов, сумматор, коммутаторы и генераторы поднесущих колебаний, а на стороне разделения разделительные фильтры, амплитудные детекторы, триггеры и фильтры нижних час- Д тот, В этом устройстве объединение двух аналоговых сигналов происходит путем пре- р образования в каждом канале аналогового напряжения в пс следовательность широтномодулированных импульсов, которые осуществляют частотную манипуляцию гармонических поднесущих колебаний, складывающихся в общем сумматоре, Разделение сигналсв осуществляется путем фильтрации в каждом канале поднесущих.их детектирования с целью получения ши 1734224теля импульсов, вход которого объединен со вторым входом элемента И-НЕ и с третьими входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены ко входам соответствующих первого и второго демодуляторов,На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства объединения и разделения двух аналоговых сигналов; на фиг, 2, 3 - временные диаграммы напряжений в характерных точках соответственно на стороне объединения и стороне разделения этого устройства,Устройство объединения и разделениядвух аналоговых сигналов на стороне объединения 1 содержит первый 2 и второй 3 преобразователи напряжение-временной интервал, генератор тактовых импульсов 4, сумматор 5, первый б и второй 7 блоки преобразования уровня, блок синхронизации 8, генератор пилообразного напряжения 9, первую 10 и вторую 11 входные шины, выходную шину 12. Блок синхронизации 8 соединен последовательно с генератором пилообразного напряжения 9, выход которого подключен к первым входам первого 2 и второго 3 преобразователей напряжение- временной интервал, к вторым входам которых подключены выходы соответствующих первого б и второго 7 блоков преобразования уровня, Выход генератора тактовых импульсов 4 подключен к входу блока синхронизации 8, второй и третий выходы которого подключены к первому и второму входам сумматора 5. к третьему и четвертому входам которого подключены выходы первого 2 и второго 3 преобразователей напряжение-временной интервал. Вход первого б и вход второго 7 преобразователей уровня подключены соответственно к первой 10 и второй 11 входным шинам, Выход сумматора 5 соединен с выходной шиной 12,Устройство объединения и разделениядвух аналоговых сигналов на стороне разделения 13 содержит первый формирователь импульсов 14, элемент И-НЕ 15, счетчик 16, первый 17 и второй 18 элементы И, элемент ИЛИ 19, второй формирователь импульсов 20, первый 21 и второй 22 демодуляторы, входную шину 23, первую 24 и вторую 25 выходные шины, Первый формирователь импульсов 14, элемент И-НЕ 15 и счетчик 16 соединены последовательно, при этом вы ходы счетчика 16 через первый 17 и второй18 элементы И подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ 19, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов 20, выход которого подключен к входу "сброс" счетчика 16,ротномодулированных видеоимпульсов ипоследующего преобразования видеоимпульсов в аналоговый сигнал,Недостатком данного устройства ЯВЛЯются существенные искажения сигнала, 5возникающие из-за биений между каналами, поскольку реальные фильтры обладаютконечной селективностью, кроме того, этоустройство достаточно сложно, так как содержит четыре генератора поднесущих частот, четыре разделительных фильтра,четыре амплитудных детектора,Целью изобретения является уменьшение искажения сигнала путем ослаблениявзаимного влияния каналов и упрощение 15устройства. Пол ожител ьн ы й эффект от использования изобретения заключается в повышении достоверности информации,передаваемой и принимаемой с помощью=того устройства, а также в улучшении массогабаритных показателей аппаратуры, вкоторой используется данное изобретение,повышение ее надежности, экономичности,технологичности изготовления и настройки.Поставленная цель достигается тем, что 25в устройство объединения и разделениядвух аналоговых сигналов, на стороне объединения содержащее первый и второй преобразователи напряжение-временнойинтервал, генератор тактовых импульсов и 30сумматор, а на стороне разделения содержащее первый и второй демодуляторы, нас.оооне объединения введены первый иьторой блоки преобразования уровня и последовательно соединенные блок синхронизации и генератор пилообразногонапряжения, выход которого подключен кпервым входам первого и второго преобразователей напряжение-временной интервал. к вторым входам которых подключены 40выходы соответствующих первого и второгоблоков преобразования уровня, выход генератора тактовых импульсов подключен квходу блока синхронизации, второй и третий выходы которого подключены к первому 45и второму входам сумматора, к третьему ичетвертому входам которого подключенывыходы первого и второго преобразователей напряжение-временной интервал, а настороне разделения введены последовательно соединенные первый формирователь импульсов, элемент И-НЕ и счетчик,выходы которого через первый и второй элементы И подключены к первому и второмувходам элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого подключен к входу"сброс" счетчика, вторые входы первого ивторого элементов И объединены и подключены к второму выходу первого формироваВторые входы первого 17 и второго 18 эле- импульсам, вырабатываемым генератором ментов И объединены и подключены ко вто- тактовых импульсов 4. При этом период слерому выходу первого формирователя дования последовательности сдвоенных импульсов 14, вход которого объединен со импульсов также равен шестнадцати пери- вторым входом элемента И-НЕ 15 и с треть одам тактовых импульсов, но сдвинут во ими входами первого 17 и второго 18 эле- времени относительно импульсов, снимаементов И, выходы которых подключены к мых со второго выхода блока синхронизавходам соответствующих первого 21 и вто- ции 8 на восемь периодов тактовых рого 22 демодуляторов. Входная шина 23 импульсов.соединена с входом первого формировате Прямоугольные импульсы с первого выля импульсов 14, первая 24 и вторая 25 вы- хода блока синхронизации 8 поступают на ходные шины соединены соответственно с вход генератора пилообразного напряжевыходом первого 21 и второго 22 демодуля- ния 9, на выходе которого образуются биполярные пилообразные импульсы (на фиг. 2Сторона объединения 1 и сторона раз 09), период следования которых совпадает деления 13 соединены между собой посред- с периодом следования импульсов, поступаством канала связи 26. ющих с первого выхода блока синхронизаУстройство объединения и разделения ции 8. При этом длительность пилообразных двуханалоговыхсигналов работаетследую- импульсов такова, что пилообразные имщим образом. 20 пульсы не перекрываются во времени с пряПервый и второй аналоговые сигналы, моугольными импульсами, снимаемыми со подлежащие передаче по общему каналу второгоитретьеговыходовблокасинхронисвязи 26, поступают на стороне объедине- зации 8 (на фиг. 2 09, 082, 083),ния 1 соответственно на первую 10 и вторую С выхода генератора пилообразного на входные шины (на фиг, 2.010, 011), а с 25 пряжения 9 биполярные пилообразные имних соответственно на вход первого 6 и вто- пульсы поступают на первый вход первого 2 рого 7 блоков преобразования уровня. Пер- и второго 3 преобразователей напряжениевый 6 и второй 7 блоки преобразования временнойинтервал. Навторойвходпервоуровня преобразуют сигналы, поступающие го 2 преобразователя напряжение-временна их вход, таким образом, что на выходе 30 ной интервал с выхода первого 6 блока прекаждого из этих блоков образуется сигнал, образования уровня подается напряжение с имеющий переменную составляющую, не- отрицательной постоянной составляющей сущую информациюобамплитуде сигнала в (на фиг. 2 06), а на второй вход второго 3 данном канале и постоянную составляю- преобразователя напряжение-временной щую, причем постоянные составляющие вы интервал с выхода второго 7 блока преобраходного сигнала первого 6 и второго 7 зования уровня подается напряжение с по- блоков преобразования уровня обоих кана- ложительной постоянной составляющей (на лов равны по абсолютной величине, но про- фиг. 2 07), Первый 2 преобразователь нативоположны по знаку; первый канал имеет пряжение-временной интервал сравнивает отрицательную постоянную составляющую, 40 напряжение отрицательной полярности на а второй - положительную (на фиг. 2 06, 07). его втором входе с величиной напряженияГенератор тактовых импульсов 4 выра- отрицательных пилообразных импульсов, батывает прямоугольные импульсы (на фиг, поступающих на его первый вход, а второй 2 04), поступающие на вход блока синхро преобразователь напряжение-временной низации 8. На первом, втором, третьем вы интервал сравнивает напряжение положи- ходах блока синхронизации 8 формируются тельной полярности на его втором входе с три различные последовательности импуль- величиной напряжения положительных писов, при этом период следования импульсов лообразных импульсов, поступающих на на первом выходе блока синхронизации 8 его первый вход(на фиг,2 06, 07, 09). Если (на фиг, 2 081) превышает период тактовых 50 абсолютная величина пилообразного наимпульсов в шестнадцать раз. На втором пряжения на первом входе первого 2 и втовыходе блока синхронизации 8 формируют- рого 3 преобразователей напряжение-вреся импульсы, длительность которых равна менной интервал превышает абсолютную длительности импульсов, снимаемых с вы- величину напряжения.на их вторых входах, хода генератора тактовых импульсов 4, а 55 то на выходе первого 2 и второго 3 преобрапериод следования превышает их период в зователей напряжение-временной интер- шестнадцать раз (на фиг, 2 082), На третьем вал появляется напряжение положительной выходе блока синхронизации 8 образуется полярности, в противном же случае на выхопоследовательность сдвоенных импульсов де первого 2 и второго 3 преобразователей (на фиг, 2 083), равных по длительности напряжение-временной интервал будет на 1734224и ряжение нулжение нулевого уровня, В результате подается на тактовый вход счетчика 16, Наэтого первый и второй аналоговые сигналы, первом выходе счетчика 16 появляется логипоступающие на соответствующие входные ческая единица лишь в том случае, если нашины 10 и 11, преобразуются в две после- его тактовый вход за временной интервал,довательности не перекрывающихся во вре сформированный первым формирователеммени широтно-модулированных импульсов импульсов 14, поступят последовательнодва импульса, в остальных случаях на перСумматор 5 производит логическую вом выходе счетчика 16 присутствует логиоперацию ИЛИ, в результате выполнения ческий нуль, при этом второй выходкоторой все четыре последовательности им счетчика 16 является ин версным по отношепульсов О 2, ОЗ, О 82, О 83, поступающие на нию к его первому выходу. В момент времеего входы, преобразуются в одну последо- ни ТО, соответствующий окончаниювательность импульсов, содержащую ши- первого синхроимпульса входной импульсротно-модулированные импульсы первого и ной последовательности, и лежащий внутривторого сигналов, атакжесинхроимпульсы, 15 временного интервала, сформированногорасположенные таким образом, что перед первым формирователем импульсов 14, накаждым широтно-модулированным импуль- тактовом входе счетчика 16 появляется песом первого сигнала имеются два синхро- редний фронт импульса, поступающего симпульса, а второго сигнала - один выхода элемента И-НЕ 15 (на фиг. 3 О 15),синхроимпульс (на фиг. 2 О 5), Причем оди поэтому в этот момент времени на первомночные синхроимпульсы второго сигнала и выходе счетчика 16 будет по-прежнему лопервые из сдвоенныхсинхроимпульсов пер- гический нуль, а на втором выходе - логичевого сигнала располагаются отсоответству- ская единица, которые приложеныющих им широтно-модулированных соответственнокпервымвходам первого 17импульсов на одинаковых временных ин и второго 18 элементов И,тервалах, равных двум периодам колебаний В момент времени Т 1, соответствующийгенератора тактовых импульсов 4, появлению первого широтно-модулированПоследовательность синхроимпульсов ного импульса (на фиг, 3 О 23), состояниеи широтно-модулированных импульсов пер- счетчика 16 не изменяется, Однако в этот жевого и второго сигналов с выхода сумматора 30 момент времени Т 1 на первом выходе пер 5 поступает на выходную шину 12 и далее вого формирователя импульсов 14 появлячерез канал связи 26, которым может быть, ется логический нуль(на фиг, 3 О 141), а нанапример, радиоканал, подается на вход- втором выходе - логическая единица (наную шину 23, расположенную на стороне фиг, 3 О 142), которая приложена к вторымразделения 13, 35 входам первого 17 и второго 18 элементовДопустим, что первым импульсом, по- И, на третьи входы которых поступает имступающим в нощим в начальный момент времени на пульсная последовательность с входной шим ниТ 1входную шину 23, является синхроимпульс, ны 23. Таким образом, в момент временисоответствующий второму сигналу, а счет- на первом, втором и третьем входах второгочик импульсов,16 находится в нулевом со 18 элемента И присутствуют логическиестоянии, При поступлении синхроимпульса единицы, поэтому второй 18 элемент И отна вход первого 14 формирователя импуль- крыт и на его выходе появляется широтноер ом выходе этого блока форми- модулированный импульс, соответствуО 18 . В эторуется импульс, длительность которого в ющий второму сигналу(на фиг, 3 ). эточетыре раза превышает длительность синх же самое время Т 1 первый 17 элемент Ироимпульса (на фиг. 3 0141), На втором вы- закрыт логическим нулем, подаваемым находе первого 14 формирователя импульсов его первый вход с первого выхода счетчикаформируются импульсы, инверсные по от, и на выходе первого 17 элемента И имношению к импульсам на его первом выходе пульсы отсутствуют,(на фиг, 3 О 142), С входной шины 23 после В момент времени Т 2 происходитокондовательность синхроимпульсов и широт- чание широтно-модулированного импульса,но-модулированных импульсов, соответст- соответствующего второму сигналу (на фиг,вующих первому и второму сигналам, посту О 23), поэтому в этот момент времени напает на второй вход элемента И-НЕ 15, на третий вход второго 18 элемента И поступапервый вход которого подаются импульсы с 55 ет логический нуль, который запирает втопервого выхода первого 14 формирователя рой 18 элемент И. Таким образом, заимпульсов, В результате выполнения логи- интервал времени от Т 1 до Т 2 на выходеческой операции И-НЕ на выходе элемента второго 18 элемента И формируется им 15 образуется последовательность импуль- пульс, длительность которого равна длисов, обозначенная на фиг. 3 О 15, которая тельности широтно-модулированногоимпульса, соответствующего второму сигналу (на фиг, 3 О 18), На выходе первого 17 элемента И в это время импульсы отсутствуют (на фиг, 3 О 17), С выхода второго 18 элемента И широтно-модулированный импульс, соответствующий второму сигналу, поступает на второй вход элемента ИЛИ 19, на первый вход которого подается напряжение с выхода первого 17 элемента И, поэтому на выходе элемента ИЛИ 19 также появляется широтно-модулированный импульс, соответствующий второму сигналу (на фиг. 3 О 19), который поступает на вход второго формирователя импульсов 20. Второй формирователь импульсов 20 формирует короткий импульс, время появления которого совпадает с временем окончания импульса, поступившего на его вход. Поэтому в момент времени Т 2 на выходе второго формирователя импульсов 20 будет сформирован корОткий импульс, совпадающий по времени появления с задним фронтом широтно-модулированного импульса, соответствующего второму сигналу (на фиг. 3 О 20). С выхода второго формирователя импуль- сов 20 короткий импульс поступает на вход "сброс" счетчика 16 и устанавливает его в нулевое состояние. Таким образом; к моменту прихода на тактовый вход очередного импульса счетчик 16 находится в исходном состоянии,В момент времени ТЗ и Т 4 на тактовый вход счетчика 16 последовательно поступают два импульса (на фиг. 3 О 15), поэтому в момент времени Т 4 на первом выходе счетчика. 16 устанавливается логическая единица (на фиг, 3 О 161), а на его втором выходе - логический нуль(на фиг, 3 О 162), В момент времени Т 5 на первом выходе первого формирователя импульсов 14 заканчивается формирование импульса, поэтому в момент времени Т 5 на первом выходе первого формирователя импульсов 14 появляется логический нуль (на фиг, 3 О 141), а на втором выходе этого формирователя - логическая единица (на фиг, 3 О 142), Таким образом, в момент времени Т 5 на первом. втором и третьем входах первого 17 элемента И и рисутствуют логические единицы, поэтому первый 17 элемент И открывается, и на его выходе появляется широтно-модулированный импульс, соответствующий первому сигналу (на фиг. 3 О 17), В это время второй 18 элемент И закрыт логическим нулем, подаваемым на его первый вход со второго выхода счетчика 16 (на фиг, 3 О 162), поэтому на выходе второго 18 элемента И импульсы отсутствуют (на фиг. 3 О 18). В момент времени Т 6 происходит окончание широтно- модулированного импульса,соответствующего первому сигналу (на фиг.3 О 23), поэтому в этот момент времени натретий вход первого 17 элемента И поступает логический нуль, который запирает пер 5 вый 17 элемент И. Таким образом, заинтервал времени от.Т 5 до Т 6 на выходепервого 17 элемента И формируется импульс, длительность которого равна длительность широтно-модулированного10 импульса, соответствующего первому сигналу (на фиг, 3 О 17), С выхода первого 17элемента И этот импульс поступает на первый вход элемента ИЛИ 19 и с его выхода(на фиг, 3 О 19) на вход второго формирова 15 теля импульсов 20, на выходе которого вмомент времени Тб, совпадающий с заднимфронтом широтно-модулированного импульса, соответствующего первому сигналу, формируется короткий импульс (на фиг,20 3 О 20), устанавливающий счетчик импульсов 16 в исходное состояние,С приходом следующего синхроимпульса процесс, описанный выше. вновь повторяется. Таким образом, на выходе первого25 17 и второго 18 элементов И образуются двепоследовательности широтно-модулированных импульсов, соответствующих первому и второму сигналам (на фиг, 3 О 17, О 18),С выхода первого 17 и второго 18 эле 30 ментов И широтно-модулированные импульсы, соответствующие первому ивторому сигналам, поступают на вход соответственно первого 21 и второго 22 демодуляторов, которые преобразуют широтно 35 модулированные импульсы в аналоговыйсигнал. На выходе первого демодулятора 21образуется аналоговое напряжение (на фиг,3 О 21), совпадающее по форме и пропорциональное по амплитуде напряжению, посту 40 пающему на первую 10 входную шину (нафиг. 2 О 10), а на выходе второго демодулятора 22 - аналоговое напряжение (на фиг.ЗО 22), соответствующее по форме и амплитуде напряжению, поступающему на вторую45 11 входную шину (на фиг. 2 О 11), которыезатем подаются соответственно на первую24 и вторую 25 выходные шины,Применение данного устройства обьединения и разделения двух аналоговых сиг 50 налов позволит уменьшить ошибки припередаче и приеме информации, снизитьмассу и габариты аппаратуры, повысить еенадежность и экономичность.Формула изобретения55 Устройство объединения и разделениядвух аналоговых сигналов, на стороне обьединения содержащее первый и второй преобразователи напряжение-временнойинтервал, генератор тактовых импульсов исумматор, а на стороне разделения содер 1734224 12жащее первый и второй демодуляторы, о т ли ч а ю ще е с я тем, что, с целью уменьшения искажения сигнала путем ослабления взаимного влияния сигналов и упрощения устройства, на стороне объединения введены 5 первый и второй блоки преобразования уровня и последовательно соединенные блок синхронизации и генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к первым входам первого и второго 10 преобразователей напряжение - временной интервал, к вторым входам которых подключены выходы соответствующих первого и второго блоков преобразования уровня, выход генератора тактовых импульсов под ключен к входу блока синхронизации, второй и третий выходы которого подключены к первому и второму входам сумматора, к третьему и четвертому входам которого под 20 ключены выходы первого и второго преобразователей напряжение-временной интервал, а на стороне разделения введены последовательно соединенные первый формирователь импульсов, элемент И-НЕ и счетчик, выходы которого через первый и второй элементы И подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого подключен к входу "сброс" счетчика, вторые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к второму выходу первого формирователя импульсов, вход которого объединен с вторым входом элемента И-НЕ и с третьими входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к входам соответствующих первого и второго демодуляторов,1734224 т т т г.2 2 Т 1 Т 2 Ю 2 Составитель О,ИльинТехред М,Моргентал Ред М,Васильева Корректор Н,Ревская Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул, Гагарина, 1 аказ 1677 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5