ДАТЧИК КОНТРОЛЬНЫХ СИГНАЛОВ Российский патент 1999 года по МПК H04J1/14 H04B3/46 

Изобретение относиться к технике связи и может быть использовано для автоматизированного контроля комплексов связи и каналов связи различного назначения.

Известно устройство для контроля канала связи, на передающей стороне которого стоит датчик испытательных сигналов, состоящий из генератора несущих колебаний, фазового модулятора, амплитудного модулятора, выходного блока, формирователя импульсов, делителя частоты, выделителя шестого импульса.

Известное устройство используется в системе контроля, предназначенной для расчета обобщенных параметров и оценки качества канала связи, но его трудно адаптировать для проверки реальных комплексов связи в условиях реальной работы.

Известен датчик контрольных сигналов, содержащий генератор импульсов, выход которого через распределитель подключен к входам дешифратора, усилитель, последовательно соединенные блок синхронизации, генератор контрольных частот, блок коммутации и сумматор, а также блок программного управления, при этом выходы дешифратора через блок программного управления подключены к другим входам блока коммутации, выход сумматора подключен к входу усилителя, а другой выход генератора импульсов подключен к входу блока синхронизации.

Однако известное устройство не обеспечивает полноты контроля современных комплексов связи.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей датчика контрольных сигналов и повышение достоверности контроля.

Поставленная задача достигается тем, что в датчик контрольных сигналов, содержащий усилитель, последовательно соединенные блок реализации программ и блок местного управления и последовательно соединенные опорный генератор, блок синхронизации и синтезатор контрольных частот, введены преобразователь частот, первый вход которого соединен с выходом синтезатора контрольных частот, а выход соединен со входом усилителя, аттенюатор сигналов высокой частоты, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход является выходом высокой частоты датчика контрольных сигналов, последовательно соединенные модулятор, первый вход которого соединен с третьим выходом блока синхронизации, коммутатор, аттенюатор сигналов промежуточной частоты и блок согласования, выходы промежуточной частоты которого являются выходами промежуточной частоты датчика контрольных сигналов, формирователь зондирующих сигналов, первый вход которого соединен со вторым выходом блока синхронизации, а выход соединен со вторым входом коммутатора, блок манипуляции, вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, а выходы - со вторыми входами модулятора и формирователя зондирующих сигналов, подключенные к системной магистрали блока реализации программ блок памяти тестов, блок индикации и блок дистанционного управления, входы-выходы каналов дистанционного управления и выходы готовности которого являются внешними входами-выходами каналов дистанционного управления и выходами готовности датчика контрольных сигналов, при этом четвертый выход блока синхронизации и первый выход коммутатора соединены со вторым и третьим входами преобразователя частот соответственно, а управляющие выходы блока реализации программ подключены к управляющим входам блока манипуляции, синтезатора контрольных частот, модулятора, формирователя зондирующих сигналов, аттенюатора сигналов высокой частоты, коммутатора и аттенюатора сигналов промежуточной частоты.

Предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна", т.к. отличается от прототипа наличием новых функциональных элементов и новых связей между элементами.

Датчик контрольных сигналов может быть использован в составе комплексов связи для формирования контрольного сигнала (контрольного сообщения, которое по своей структуре совпадает с рабочей радиограммой) в условиях реальной работы аппаратуры, а также для организации автоматизированного контроля работоспособности технических средств комплексов связи и каналов связи различного назначения.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - эпюры напряжений на входах и выходах отдельных элементов устройства: а) - на тактовом входе блока манипуляции; б) - команда ПУСК в блок манипуляции из блока реализации программ; в) - запросы на прерывание из блока манипуляции при работе в режиме работы модулятора; г) - вход манипуляции модулятора; д) - выход ПЧ-модулятора; е) - запросы на прерывание из блока манипуляции при работе в режиме работы формирователя зондирующего сигнала; ж), и) - входы манипуляции формирователя зондирующего сигнала; з), к) - выходы ПЧ-формирователя зондирующего сигнала.

Датчик контрольных сигналов содержит опорный генератор 1, блок 2 синхронизации, синтезатор 3 контрольных частот, преобразователь 4 частот, усилитель 5, аттенюатор 6 сигналов высокой частоты (ВЧ), блок 7 манипуляции, модулятор 8, коммутатор 9, аттенюатор 10 сигналов промежуточной частоты (ПЧ), блок 11 согласования, формирователь 12 зондирующих сигналов, блок 13 реализации программ, блок 14 местного управления, блок 15 памяти тестов, блок 16 индикации, блок 17 дистанционного управления. Все перечисленные блоки соединяются следующим образом: 1-2-3-4-5-6, 2-4, 2-8-9-10-11, 9-4, 2-12-9, 2-7-8, 7-12, 13-14, 13-15-16-17, 13-7, 13-3, 13-8, 13-12, 13-9, 13-6, 13-11.

Датчик контрольных сигналов (ДКС) работает следующим образом.

При включении питания ДКС запускается программа самоконтроля и после ее реализации на световом табло блока индикации и на выходах готовности блока дистанционного управления (ДУ) появляется сигнал ГОТОВ. При отсутствии сигнала ГОТОВ можно запустить программу поблочного контроля (с клавиатуры блока местного управления или по любому каналу ДУ), которая позволяет выявить неисправный блок и при наличии запасного комплекта блоков быстро отремонтировать ДКС.

Рассмотрим работу ДКС в режиме дистанционного управления. Группа каналов ДУ позволяет подключать к ДКС одновременно несколько каналов взаимодействия с различными техническими средствами комплекса связи, причем при работе с одним из технических средств, который захватил взаимодействие с ДКС по одному из каналов ДУ, сигналы ГОТОВ в остальных линиях ДУ снимаются, остальные каналы ДУ могут обслужиться только после освобождения ранее занятого канала.

В начале работы техническое средство, захватившее канал ДУ ДКС, вводит сообщение на установку контрольной частоты, режима и скорости работы, величины ослабления аттенюаторов, контрольный тест, количество повторений контрольного теста.

Структура контрольного сигнала, выдаваемого ДКС, определяется структурой контрольного теста, предварительно введенного в ДКС, и установленным режимом работы, поэтому до начала излучения необходимо провести подготовку теста. Например, в режимах работы с относительной фазовой манипуляцией контрольный тест преобразуется, в него вводится относительность, в режимах работы, предназначенных для приема на печатающий аппарат, в структуру теста добавляются служебные символы, например стартовый и стоповый.

По команде ПУСК по выходам ВЧ и ПЧ ДКС начинается излучение контрольного сигнала, по окончании контрольного сигнала излучение заканчивается, команда ПУСК снимается.

По каналу ДУ от подключенного к ДКС технического средства можно сделать запрос и получить сообщение об установленных параметрах ДКС, а также получить подтверждение о исправности ДКС или неисправности конкретного блока.

Блок реализации программ - это контроллер, выполненный на основе серийного микропроцессора и состоящий из непосредственно микропроцессора, постоянного запоминающего устройства, в котором записана программа, и оперативного запоминающего устройства, которое используется микропроцессором в процессе работы программы. На выходах блока реализации программ программным путем формируется набор управляющих сигналов, поступающих на блоки ДКС: производится установка рабочей частоты синтезатора контрольных частот, режима работы модулятора и формирователя зондирующих сигналов, ослабление аттенюаторов сигналов ВЧ и ПЧ, переключение коммутатора, в блоке манипуляции устанавливается код, соответствующий необходимой скорости работы телеграфного сигнала или длительности зондирующего сигнала. Взаимодействие блока реализации программ с блоком ДУ осуществляется по прерываниям: при любом обращении к ДКС по каналам ДУ формируется запрос на прерывание, который, поступая в блок реализации программ, вызывает прерывание программы и обработку поступившего сообщения. К системной магистрали блока реализации программ подключены блок индикации, блок дистанционного управления и блок памяти тестов.

На световом табло блока индикации отображается текущее состояние ДКС - значение частоты, наименование режима работы и значение скорости работы или длительности сигнала, величина ослабления аттенюаторов, параметры контрольных тестов, информация о результатах самоконтроля.

Блок ДУ выполнен на базе серийного приемопередатчика, предназначенного для аппаратной реализации протокола обмена с внешними техническими средствами, и контроллера прерываний, организующего взаимодействие с микропроцессором блока реализации программ. Внешние входы-выходы блока ДУ и выходы готовности имеют гальваническую развязку.

В ДКС установлен блок памяти тестов, выполненный на базе серийного программируемого постоянного запоминающего устройства, который позволяет еще на этапе изготовления ДКС записать контрольные тесты наиболее распространенных и широко используемых контрольных сигналов. В процессе работы достаточно указать номер теста и указанный тест будет подготовлен для излучения. Таким образом, для ввода в ДКС контрольных тестов есть три возможности: из блока памяти тестов ДКС (путем указания номера контрольного теста), по каналу ДУ от внешних технических средств и с клавиатуры блока местного управления.

Блок местного управления позволяет устанавливать параметры работы ДКС непосредственно с клавиатуры, причем перечень параметров местного управления совпадает с перечнем параметров дистанционного управления, в том числе реализуется возможность ввода контрольных тестов.

Блок синхронизации, на вход которого подается сигнал опорного генератора, вырабатывает опорные и тактовые сигналы для всех блоков ДКС, обеспечивая при этом высокую точность (не хуже точности опорного генератора) всех составляющих выходного сигнала ДКС: несущей ПЧ- и ВЧ-сигналов и сигнала манипуляции, что особенно важно при использовании ДКС в составе комплексов связи для формирования контрольных сигналов в условиях реальной работы аппаратуры.

Синтезатор контрольных частот, схема которого построена по методу активного цифрового синтеза на базе колец фазовой автоподстройки частоты и управляемых делителей, формирует дискретную сетку частот, чем обеспечивает получение на выходе ВЧ ДКС сигналов, несущая частота которых изменяется в большом диапазоне и с достаточно мелким шагом, при этом диапазон изменения выходной частоты ДКС соответствует частотному диапазону комплексов связи, в составе которых ДКС используется. Каждое из значений несущей частоты при этом имеет относительную нестабильность, определяемую используемым опорным генератором.

В блоке манипуляции из тактовых импульсов (фиг. 2а) с точностью опорного генератора формируются временные метки, определяющие скорость работы телеграфного сигнала или длительность и период повторения зондирующего сигнала для конкретного режима работы. По команде ПУСК (фиг. 2б) блок манипуляции формирует запросы (фиг. 2в, 2е) в блок реализации программ, по которым в блок манипуляции начинает поступать побайтно (при работе с модулятором) или побитно (при работе с формирователем зондирующих сигналов) контрольный тест, который стробируется точными временными метками, преобразуется в последовательный код и выдается в модулятор (фиг. 2г) или в формирователь зондирующих сигналов (фиг. 2ж, 2и). Ввод контрольного теста по запросам блока манипуляции продолжается до окончания теста и снятия команды ПУСК.

Модулятор обеспечивает формирование сигналов частотной, фазовой и амплитудной телеграфии с различными девиациями и скоростями работы, а также многочастотных сигналов частотной и фазовой телеграфии на частоте ПЧ. Перечень режимов работы модулятора перекрывает потребности современных, а также ранее разработанных комплексов связи. При установке модулятора в режим работы амплитудной телеграфии и поступлении из блока манипуляции сигнала манипуляции (фиг. 2г) на выходе модулятора формируется амплитудно-манипулированный сигнал на частоте ПЧ (фиг. 2д), где f1 - несущая частота выходного колебания. В остальных режимах работы взаимодействие с блоком манипуляции происходит аналогично работе в режиме амплитудной телеграфии.

Формирователь зондирующих сигналов обеспечивает на выходе ПЧ частотно-временную структуру зондирующих сигналов, которые могут использоваться для получения информации об условиях распространения радиосигналов, для чего нужно подключить выход ВЧ ДКС на вход передатчика, имеющегося в комплексе связи, который будет излучать кратковременные зондирующие радиоимпульсы (серии колебаний высокой частоты), разделенные большими интервалами времени (паузами). Структуру импульсного зондирующего сигнала можно описать следующими параметрами: длительностью пачки импульсов (t), периодом повторения пачек (Т), количеством импульсов в пачке. Длительность и период повторения зондирующего сигнала с необходимой точностью формируются в блоке манипуляции. Сигнал манипуляции поступает в формирователь зондирующих сигналов (фиг. 2ж, 2и), где производит импульсную модуляцию сигнала на частоте ПЧ (фиг. 2з, 2к), где f2, f3...f6 - несущие частоты.

Для оптимизации параметров зондирующих сигналов используется излучение длинных импульсов (фиг. 2и) с плавно изменяющейся по линейному закону частотой, т. е. пачка импульсов может состоять из нескольких коротких импульсов, излучаемых на разных частотах (фиг. 2к). Изменение частоты сигнала ПЧ во время поступления каждого из коротких импульсов производится по командам управления, поступающим в формирователь зондирующих сигналов из блока реализации программ. Формирователь зондирующих сигналов, установленный в ДКС, по своей структуре является быстродействующим синтезатором частот, работающим по методу прямого цифрового синтеза, f3... f6 - изменяющиеся частоты сигнала на выходе ПЧ.

Спектр сформированных в модуляторах сигналов в диапазон рабочих частот ВЧ переносится в преобразователе частот с помощью опорного сигнала, поступающего из блока синхронизации. Преобразователь частот состоит из двух смесителей: на первом смесителе взаимодействуют сигналы с выхода модулятора и блока синхронизации, на втором - сигнал с выхода первого смесителя и сигнал с выхода синтезатора контрольных частот. После преобразователя частот стоят широкополосный усилитель и аттенюатор сигналов ВЧ, который обеспечивает дискретное ослабление сигналов ВЧ.

Группа выходов ПЧ предназначена для параллельного подключения нескольких технических средств, например радиоприемников или демодуляторов, для организации их контроля, а также, при необходимости, для проведения анализа отказавшего технического средства путем изменения параметров контрольного сигнала ДКС. Блок согласования обеспечивает разветвление и электрическое сопряжение выходов ПЧ ДКС с внешними устройствами.

ДКС может быть использован для проверки комплексов связи, не имеющих собственного автоматизированного управления. При этом выходы сигналов ВЧ и ПЧ ДКС подключаются к соответствующим входам проверяемой аппаратуры, а управление ДКС производится с клавиатуры блока местного управления.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет путем формирования контрольного сигнала, совпадающего по своей структуре с реальными радиограммами, предварительно (до начала сеанса связи) проверить работоспособность аппаратуры и канала связи в реальных условиях, что повышает достоверность контроля комплекса связи.

Кроме того, возможность подключения ДКС по каналам ДУ к автоматизированным комплексам связи, а также дискретное ослабление сигналов ПЧ и ВЧ, формирование телеграфных сигналов с различными видами модуляции, в том числе и многочастотных, формирование зондирующих сигналов, высокая точность частоты выходных сигналов, самоконтроль с выявлением неисправного блока, запись в ПЗУ типовых тестов расширяют его собственные функциональные возможности.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для автоматизированного контроля комплексов связи и каналов связи различного назначения. Технический результат - расширение функциональных возможностей датчика контрольных сигналов и повышение достоверности контроля. Для этого в датчик контрольных сигналов введены преобразователь частот, аттенюатор сигналов высокой частоты, выход которого является выходом высокой частоты датчика контрольных сигналов, последовательно соединенные модулятор, коммутатор, аттенюатор сигналов промежуточной частоты и блок согласования, блок манипуляции, блок индикации и блок дистанционного управления, входы-выходы каналов дистанционного управления и выходы готовности которого являются внешними входами-выходами каналов дистанционного управления и выходами готовности датчика контрольных сигналов. 2 ил.

Датчик контрольных сигналов, содержащий усилитель, последовательно соединенные блок местного управления и блок реализации программ и последовательно соединенные опорный генератор, блок синхронизации и синтезатор контрольных частот, отличающийся тем, что в него введены преобразователь частот, первый вход которого соединен с выходом синтезатора контрольных частот, а выход соединен с входом усилителя, аттенюатор сигналов высокой частоты, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход является выходом высокой частоты датчика контрольных сигналов, последовательно соединенные модулятор, первый вход которого соединен с третьим выходом блока синхронизации, коммутатор, аттенюатор сигналов промежуточной частоты и блок согласования, выходы промежуточной частоты которого являются выходами промежуточной частоты датчика контрольных сигналов, формирователь зондирующих сигналов, первый вход которого соединен с вторым выходом блока синхронизации, а выход соединен с вторым входом коммутатора, блок манипуляции, вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, а выходы - с вторыми входами модулятора и формирователя зондирующих сигналов, подключенные к системной магистрали блока реализации программ блок памяти тестов, блок индикации и блок дистанционного управления, входы-выходы каналов дистанционного управления и выходы готовности которого являются внешними входами-выходами каналов дистанционного управления и выходами готовности датчика контрольных сигналов, при этом четвертый выход блока синхронизации и первый выход коммутатора соединены с вторым и третьим входами преобразователя частот соответственно, а управляющие выходы блока реализации программ подключены к управляющим входам блока манипуляции, синтезатора контрольных частот, модулятора, формирователя зондирующих сигналов, аттенюатора сигналов высокой частоты, коммутатора и аттенюатора сигналов промежуточной частоты.