Устройство для радиопередачи команд Советский патент 1983 года по МПК H04B7/00 

Изобретение относится к технике радиопередачи команд и может использоваться для радиопередачи ко- . манд на возбуждение сейсмических ко лебаний, а также там, где необходимо с высокой точностью передавать по радиоканалу моменты времени, когда допускается фиксированный сдвиг между передаваемым и принимае мым радиосигналами. Известно устройство управления взрывом по радио, содержащее в предыдущем канале формирователь команд ного либо измерительного сигнала, генератор поднесущей частоты, ключевую схему, передатчик, а в приемном канале - приемник, фильтр, детектор, схему Защиты от помех, формирователь выходного сигнала Недостатком данного устройства является невысокая точность передачи радиокоманд. Наиболее близким техническим решением к изобретению является уст ройство для радиопередачи команд, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные генератор стабильной частоты, делитель частоты и счетный регистр, соединен ный с выходом блока запуска, два элемента совпадения, первые входы которых соединены с соответствующим выходами Делителя частоты, а выходы подключены к входам передатчика, и блок сброса, выход которого соеди нен со счетным регистром, а на прие ной стороне - последовательно соединенные приемник, фильтр, детек тор и формирователь демодулированно го сигнала, а также формирователь выходного сигнала и блок сброса Г 2 Однако в известном устройстве по решность в точности радиопередачи команд достаточно большая. Целью изобретения является повыш ние точности передачи команд и импульсов синхронизации. , Для достижения поставленной цели Тз устройство для радиопередач команд, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные генератор стабильной частоты, делитель частоты и счетный регистр, сое диненный с выходом блока запуска, два элемента совпадения, первые вхо ды KOTOpfeK соединены с соответствую щими выходами делителя частоты, а выходы подключены к входам передатчика, и блок сброса/ выход которого соединен со счетным регистром, а на приемной стороне - последовательно соединенные приемник, фильтр, детек тор и формирователь демрдулированно го сигнала, а также формирователь в ходного сигнала и блок сброса, на п ре Кицей стороне введены дешифратор три sitevteHia ИЛИ, третий элемент совпадения и установочный триггер. ггри этом входы дешифратора соединены с информационными выходами счетного регистра, а выходы - с входами двух элементов ИЛИ, выходы которых соединены с первым и вторлм входами установочного триггера, каждый из выхо дов которого соединен с вторым входом одного из элементов совпадения, третий элемент ИЛИ включен между управляющим выходом счетного регистра и управляющим входом блока запуска, третий вход установочного триггера соединен с другим выходом блока сброса, входы третьего элемента соединены с соответствунядими информационными выходами-счетного регистра, а вькод подключен к другому входу третьего элемента ИЛИ, а на приемной стороне введены счетный триггер, генератор стабильной частоты, делитель частоты, два ключа, реверсивный счетчик, два установочных триггера и элемент стабильной задержки, при этом первый вход счетного триггера и один из входов первого установочного триггера соединены с выходом формирователя демодулированного сигнала, выход счетного триггера соединен с управлякяцим входом первого ключа, сигнальный вход которого соединен с выходе делителя частоты, соединенного своим входом с генератором стабильной частоты, выход первого ключа соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход первого установочного триггера соединен с входом элемента стабильной задержки, выход которого соединен с втораом входом первого установочного триггера и первым входом второго установочного триггера, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, сигналь-ный вход которого соединен с генератором стабильной частоты, выход второго ключа соединен с вычитакяцим входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с вторым входом установочного триггера и входом формирователя выходного сигнала, -. .третьи входы первого и второго установочных триггеров и реверсивного счетчика, а также второй вход счетного триггера соединены с выходом блока сброса. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства для радиопередачи кбмаНд на передающей стороне; на фиг. 2 - то же, на приемной стороне. Устройство для радиопередачи , команд содержит на передающей стороне генератор 1 стабильной частоты, делитель 2 частоты, блок 3 запуска, счетный регистр 4, элементы 5 и б совпадения, передатчик 7, блок 8 сброса, дешифратор 9, элементы , ИЛИ 10- 12, элемент 13 совпдденйя, установочный триггер 14. Устройство для радиопередачи ком манд содержит на приемной стороне приемник 15, фильтр 16, детектор 17 формирователь 18 демодулированного сигнала, счетный триггер 19, генера тор 20 стабильной частоты, делитель 21 частоты, ключи 22 и 23, реверсивный счетчик 24, установочные триггеры 25 и 26, элемент 27 стабил ной задержки, блок сброса 28, форми рователь 29 выходного сигнала. Пусть погрешность радиопередачи момёнта времени одним импульсом составляет At. Организуем передачу той или иной ИНФОР1ЮЦИИ в виде кодо вой посылки таким образом, что каждый информационный сигнал передаетс последовательностью И равноудаленны импульсов Т const), начало которой определяется собственно информационным снгналсзм. Пусть погрешность радиопередачи каждого из и импульсов посылки At. Тогда на при емной стороне первый мадульс посылки принимается с погрешностью Atf. Очевидно, что второй принятый импул сдвигается во времени относительно первого на время Т -t- At -At t третий - на время 2Т Н- At-i , n-ый на время (;п - l)-Т +ut - At . Составим сумму времени приема второго и последних импульсов посылки относительно первого импульса (,Т+ Ata-it,)4-Ca;Ti-Ai:,... TViC«-i). i 4(уы|т м„-ди ut - - Cv.-i)At ; . И усредним ее по и , получив при эт величину Т(ЯИ) 4t,t&fcf И-- а и Условимся,что выходной сигнал вьщается приемной аппаратурой на регистрирующее или исполнительное : .устройство через время, которое определяется как сумма некоторой фиксированной задержки 7Г, отсчитываемой от момента прихода первого импульса посылки, и величины, определяемой выражением .( 2). На величину задержки тг накладывается условие она должна превыдать время, необ-т . |ходимое для проведения операций сог ласно выражению (2|. Т.е. истинный информационный сигнал вьшеляется приёмной аппаратурой через,время t, равное .Ai ii..,,, At тьа,II I. а и f- Т(п - 1У 1 Величина LT+ :j- при фиксиро ваннсж VI является величиной постоян ной и представляет собой фиксирован ный алгоритмический сдвиг между выделенным и истинным Информационными сигналами. Величина(z frt)/и является пог- решнрстью радиопередачи информационного сигнала и представляет собой усредненное значение величины погрешностей радиопередачи всех импуль-. сов, составляющих кодовую посылку. Очевидно, чтопогрешностьД At,/ во всех случаях меньше мaкcи йльнoй погрйаности формацирнного сигнала одним импульсом, за исключением маловероятного случая, когда все kt;j it(,)( одинаковы, по знаку.. Очеви51но также, что v величина погрешности../И уменьшается с увеличением ц . Необходимое реальное число И датульеов в кодовой посылке определяется, ясходя из. требований, предъявляемых к точное:; ти и достоверности передачи 1Юформааии и ве юятностных законов распрв-деления погрешности, Рассмотрим подробнее выражение Значения At , входящие в (4), являются независимыми реализациями непрерывной случайной-величины ut. Если закон распределения случайной величины At не изменяется от реализации к реализации и эта величина имеет математическое ожидание год дисперсию DU и среднее квадратичное отклонение бГд{, то числовые характеристики случайной величннвг Y будут I(5) , (б; v-OA-fc/: - (7) Поскольку величина Y представляет собой погрешность передачи, естественно предположить, что ее матеатическое ожидание, при условий отутствия систематической составляюей, равно нулю. Тогда «эжно сказать, то при достаточно большом числе И еличина приближается к нулю. Однако на практике число п ограничено целым рядом факторов и поэтому мы можем говорить лишь об уменьшении еличины погрешности Y г оценивая ри этом вероятность того, что при анном VI величина у не превысит неоторое заданное значение 2S. При оценке необходимого числа мпульсов V) в кодовой посылке можно члтагъ в первом приближении, что :«итать в первом приближении, что еличина Y Йспредвлена UQ нормаль:

ному закону. Тогда вероятность по-, падания случайной величины на участок 1- 6, е ) , симметричный относитель1 но центра рассеивания, равна

Р((Ч-у«| е)-ф(€/6,),

где ф(;г) функция Лапласа.

Задаваясь требуемым значениемвероятности Р(|Ч - т. с Ь ) Р, определяк)адим достоверность передачи, по таблице значений функции Лапласа определяется значение а аргумента Функвди..,

е

ФЛзЙ1Т)

-а

т.е.

Cs

(8J Считая известными числовые характеристики тд, Од, погрешности (случайной величины At;и задаваясь значением Е , определяющим точность передачи, из выражения (8) с учетом выражения .7 ) определим число округляя полученное значение до ближайшего целого числа. В случае, если закон распределения и числовые характеристики погрешности A.t неизвестны, а известно лишь ее максимальное практически возможное значение AtjviQy, число и импульсов может быть ориентировочно определено, исходя из правила трех сигма справедливого с вероятностью не хуже 8/9 для любого закона распределения) , согласно которому 0 t mon/ i 6;-Xvy,. где - требуемое (задаваемое) максимально допустимое значение погрешности Учитывая, чтоОй, связаны за висимостью (7), число VI импульсов в посылке;, необходимое для обеспечения погрешности | АЬ будет Приведенные рассуждения и выкладки показывают возможность радиопере дачи моментов времени с фиксированны известным сдвигом с достаточно высокой точностью и необходимой досто верностью. (Причем стройство, реализующее данный алгоритм, может непос редственно выполнять операции, описываемые выражением (3), либо состо ять из ряда последовательно соедине ных каскадов, каждый iT которых реа лизует операцию (. Т Ai, ч- а Г 2.

В последнем случае возникает возможность создания унифицированных блоков, стыкуя которые, можно добиться требуемой точности (организуя при этснл лишь соответствующую кодовую посылку и величины т) . Например, при И 8, операции согласно выраже нию (3) могут быть реализованы тремя такими блоками,-что иллюстрируется тождеством

(1/-)

Air.tg , fc.t4

-г В случае использования к блоков число импульсов в кодовой посылке должно быть равным п 2. Предложенное устройство работает следующим образом. , На передающей стороне СФиг. 1) при включении напряжения питания блок 8:сброса вьщает импульс, который поступает на шину сброса счетного регистра 4 и один из входов установочного триггера 14. При этом запуск блока 3 запуска осуществляется через элемент ИЛИ 10 от счетного регистра 4, счетный регистр 4 и установочный триггер 14 устанавливаются в О, т.е. передакяций канал при-, водится в исходное рабочее состояние. В момент времени, подлежащий передаче, информационный сигнал поступает на запуск блока 3 запуска, который разрешает прохождение тактовых импульсов с генератора 1 стабильной частоты на вход, счетного .регистра 4. Импульсы с выходов счетного регистра 4 поступают на входы дешифратора 9. С выходов последнего снимаются импульсы, которые в определенной задаваемой последовательности поступают поочередно через элементы ИЛИ 11 и 12 на раздельные входы установочног о триггера 14. При этом на каждом выходе установочного триггера 14 формируется заданная последовательность прямоугольных импульссов . По окончании формирования указанной последовательности импульс с одного из выходов счетного регистра 4 поступает черезэлемент ИЛИ 10 на запуск блока 3 запуска. Последний при этом дает запрет на прохождение тактовых импульсов с делителя 2 частоты на счетный регистр .4. Импульсы с одного из выходов установочного триггера 14 поступают на вход элемента 5 совпадения, которлй разрешает при этом прохождение частоты от делителя 2 частоты на передатчик 7, а импульсы с другого выхода установочного триггера 14 поступают на вход элемента б совпадения, разрешающий прохождение часто-, ты а ° делителя 2 частоты на пер едатчик 7. Таким образом, формируется и передается заданная последовательность сигналов (кодовая посылка Создание активных пауз, заполненных частотой -ii, повыпшет помехоустойчивость данного устройства.

На приемной стороне (фиг. 2) при включении напряжения питания блок 28 сброса выдает импульс, который поступает на шину сброса реверсивного счетчика 24 и Ьдин из входов счетного триггера 19 и установочных триггеров 25 и 26..При этом приемный канал приводится в исходное рабочее состояние.

На вход приемника 15 поступает кодовеш посылка радиоимпульсов, которая, пройдя через фильтр 16, детектор 17 и формирователь 18 демодулированного сигнала, поступает на вход счетного тригге1 а 19, Первый поступающий импульс запускает счетный триггер 19, открыва,кяций ключ 22, через который импульсы от генератора 20 стабильной частоты через делитель 21 частоты поступают с частотой i/2 на суммирующий вход реверсивного счетчика 24. Второй импульс кодовой посылки, поступающий на вход счетного триггера 19, опрокидывает его в исходное состояние. При этом прекращается прохождение импульсов через ключ 22 на суммирующий вход реверсивного счетчика 24. В реверсивном счетчике 24 частотой f/2 записано время между первым и вторым импульсами, поступаквд1ши на вход счетного триггера 19, Т + ht li, .. Одновременно с запуском счетного триггера 19 первый импульс с выхода формирователя 18 демодулированного сигнала перебрасывает установочный триггер 26, который запускает элемент 27 стабильной задержки. Последний вырабатывает импульс строго фиксированной ддительНостигг/Т Т -ь + t ifiKfT Апгак-Ь задний фронт которого сбрасывает установочный триггер 26 в исходное состояние и запускает установочный триггер 25, коТО1Х1Й дает разрешение на прохождение импульсов через ключ 23. При этом импульсы с частотой следований с генератора 20 стабильной частоты через ключ 23 поступают на вычитающий вход реверсивного счётчика 24, считывая записанное в нем время.. Поскольку запись времени производится частотой 1./2, а считывание частрой , реверсивный счетчик 24 обнуля-

ется через время --.1.Я ,

1при обнулении реверсивного счетчика 24 на его выходе появляется импульс, который сбрасывает в исходное состояние установочный триггер 25, закрывакедий ключ 23 и поступает на вход формирователя 29 выходного сигнала. Таким образом, формирователь 29 выходного сигнала выдает импульс через время

, /-. Т AVu.ta

tCtr- uiO -

после появления информационного сигнала на выходе блока 3 запуска. Другими словами, осуществлена радиопередача момента времени с фиксировангалм

5

Т известным сдвигом Т+ -ч- и ПОГ

U.t4 Ч &.bi

решностью 2-

При работе нескольких последовательно соединенных блоков, первый

0 из них поочередно обрабатывает (усредняет погрешности7 каждую пару импульсов, поступающих с выхода формирователя 18 демодулированного сигнала а«алогично тому, как было.опи5сано. Кёшдый импульс с выхода реверсивного счетичка 24 предыдущего блока подается на вход счетного 19 и один из входов установочного ,26 триггеров последунвдего блока. С вы0хода формирователя 29 выходного сигнала последнего блока снимается импульс, поступающий на регистрирукадее или исполнительное устройство через

( , и , .

)

время t

, где - фикл

си ованный известный сдвиг.

Предлагаемое устройство может осуществлять также с точностью С, синхронизацию работы других. устройств на передающей и приемной стороне радиоканала. Осуществляется это следующим образом. На приемной стороне и 4пульс с выхода предлагаемого устройства (формирователя выходного сигнала последнего

блока) через время ;(t42:ut /H

после появления информационного сигнала на входе запуска передающего канала устанавливает синхронизируемый объект в Зсщанное положение. На передающей стороне посредством элемента 13 совпадения, связанной своими входами с соответствующими выходами счетного регистра 4, организуется дополнительно элемент стабильной задержки, который через заданное время Т , равное фиксированному сдвигу Т в приемном канале, устанавливает в заданное положение синхронизируемый объект на передающей стороне, в зтом случае сигнал завер(11ения цикла работы , дакацего канала снимается с выхода

элемента ИЛИ 10 при поступлении на ее вход импульса с выхода элемента 13 совпадения.

. ffHtpopMai4ueHH6/u I сигнал

Таким обраэся4, в данном устройстве повышается точность передачи команд и импульсов синхронизации.

фи&.1

J

F

Н