Устройство для различения частотных сигналов Советский патент 1989 года по МПК G08C19/12 

гг

(Л

Изобретение относится к телемеханическим устройствам передачи информации по каналам связи. Цель изобретения - повышение достоверности различных частотных сигналов. Устройство содержит полосовой фильтр 1, фильтр 2 сигнального канала, фильтр 3 опорного канала, формирователь импульсов 4, формирователь информационных импульсов 5, формирователь символов 6, четыре дешифратора 7, 8, 9 и 10, генератор импульсов заполнения 11, элемент НЕ 12, два ключа 13 и 14, дифференцирующий элемент 15, одновибратор 16, элемент ИЛИ 17, три счетчика 18, 19 и 20, вычитатель 21 и регистр 22. 1 табл., 1 ил.

AJr-f

.1-жжлЦС.

CTj

СП

00

to

41

Изобретение относится к области телемеханических устройств передачи цифровой информации по каналам связи 1и может быть использовано для постро- 5 выдавать сигнал на измерение отрицательного импульса И и положительного импульса Т - 1 (Т - пе{)иод часфильтров 2 и 3 позволяет многократно производить на интервале длит ель- ности посылки измерения разности ,

ения телемеханических устройств передачи информации в системах управления .с ЦВМ.

Цель изобретения - повьшение достоверности различения частотных сигналов.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит полосовой усилитель 1, фильтр 2, сигнального канала, фильтр 3 опорного канала, формирователь 4 импульса, формирова- тейь 5 информационных импульсов, формирователь 6 символов, четыре дешифратора 7-10, генератор И импульсов заполнения, элемент НЕ 12, два ключа 13 и 14, дифференцирующий элемент 15, одновибратор 16, элемент ИЛИ 17, три счетчика 18-20, вычитатель 21 и ре- гистр 22.

Устройство работает-следуюшрим образом.

Напряжение посылки, состоящей из 15 периодов сигнальной частоты , поступает с канала связи на вход полосового усилителя 1, Проходя через фильтр 2 сигнального канала, напряжение этой частоты сдвигается на не10

15

20

25

30

тоты посылки) после подсчета 8-15 периодов частоты} посредством дешифратора 8 после различения сигнала устанавливать в О счетчик 19.

Дешифрация состояния триггеров этого счетчика производится дешифратором 9, напряжение на первом выходе которого соответствует фиксации 8 периода, на втором 9, на третьем Ю, четвертом 11, пятом 12... восьмом - 15 периода.

Уровни, соответствующие фиксированным номерам периодов на выходе дешифратора 9, поступают на вход формирователя 5 информационного импуль са. На этот .же формирователь поступают информационные импульсы с вычи- тателя 21. С выхода формирователя 5 информационньй временной интервал отрицательной полярности Sf поступает на три тракта: тракт измерения отрицательного информационного временного интервала, образованный первым ключом 13, генератором 11 импульсов заполнения, счетчиком 18 и дешифратором Т тракт измерения проверочных временных интервалов, образованный

Уровни, соответствующие фиксированным номерам периодов на выходе дешифратора 9, поступают на вход фор мирователя 5 информационного импульса. На этот .же формирователь поступ ют информационные импульсы с вычи- тателя 21. С выхода формирователя 5 информационньй временной интервал от рицательной полярности Sf поступает на три тракта: тракт измерения отрицательного информационного временного интервала, образованный первым ключом 13, генератором 11 импульсов заполнения, счетчиком 18 и дешифратором Т тракт измерения проверочных временных интервалов, образованный

который угол If , а через фильтр 3

опорного канала - на угол Lf. На вы- 35 элементом НЕ 12, вторым ключом 14,

ходе вычитателя 21 разность фаз представляется временным интервалом, длительность которого t пропорциональна разности фазовых сдвигов % -г При измерении фазового сдвига двух синусоидальных напряжений в качестве характерных моментов обычно выбирают моменты перехода синусоидальных напряжений через ну40

элементом ИЛИ 17, счетчиком 20, дешифратором 10; тракт установки в О счетчиков 20 и 18, образованный дифференцирующим элементом 15 и одно- вибратором 16.

В тракте измерения отрицательного временного интервала t с выхода dioD

мирователя 5 этот интервал поступа на второй вход ключа 13. На первьй вход -ключа 13 поступают импульсы с генератора 1 заполнения импульсов (частота 1 МГц). С выхода ключа. 13 импульсы поступают на счетньш вход счетчика 18, в котором будет зафикси

левые уровни. Фазовый сдвиг преобра- 45 зуется во временной интервал, а для получещ я числового эквивалента осуществляется преобразование этого временного интервала в цифровой код.

., , „ „„„„„-iin ровано число, являющееся числовым С выхода усилителя 1 это же напря-эи

жение поступает на вход формирователя 4 импульсов и из периодов посылки формируются импульсы, которые под считываются счетчиком 19. Счетчик выполняет следующие функции, а имен- 55 астотной посылки дешифратор 7 выдаст уровни на информационные входы

эквивалентом информационного интервала, пропорционального разности фазовых сдвигов.

В зависимости от числа номера

но: определяет момент измерения раз-| ности фаз паспе нарастания доста-; точной амплитуды сигнала на выходе

формирователя 6 символов. Эти уровни являются признаками передаваемых восьмеричных символов.

выдавать сигнал на измерение отрицательного импульса И и положительного импульса Т - 1 (Т - пе{)иод часфильтров 2 и 3 позволяет многократно производить на интервале длит ель- ности посылки измерения разности ,

тоты посылки) после подсчета 8-15 периодов частоты} посредством дешифратора 8 после различения сигнала устанавливать в О счетчик 19.

Дешифрация состояния триггеров этого счетчика производится дешифратором 9, напряжение на первом выходе которого соответствует фиксации 8 периода, на втором 9, на третьем Ю, четвертом 11, пятом 12... восьмом - 15 периода.

Уровни, соответствующие фиксированным номерам периодов на выходе дешифратора 9, поступают на вход формирователя 5 информационного импуль са. На этот .же формирователь поступают информационные импульсы с вычи- тателя 21. С выхода формирователя 5 информационньй временной интервал отрицательной полярности Sf поступает на три тракта: тракт измерения отрицательного информационного временного интервала, образованный первым ключом 13, генератором 11 импульсов заполнения, счетчиком 18 и дешифратором Т тракт измерения проверочных временных интервалов, образованный

элементом НЕ 12, вторым ключом 14,

элементом ИЛИ 17, счетчиком 20, дешифратором 10; тракт установки в О счетчиков 20 и 18, образованный дифференцирующим элементом 15 и одно- вибратором 16.

В тракте измерения отрицательного временного интервала t с выхода dioDмирователя 5 этот интервал поступает на второй вход ключа 13. На первьй вход -ключа 13 поступают импульсы с генератора 1 заполнения импульсов (частота 1 МГц). С выхода ключа. 13 импульсы поступают на счетньш вход счетчика 18, в котором будет зафикси

ровано число, являющееся числовым

астотной посылки дешифратор 7 выэквивалентом информационного интервала, пропорционального разности фазовых сдвигов.

В зависимости от числа номера

формирователя 6 символов. Эти уровни являются признаками передаваемых восьмеричных символов.

в тракте измерения проверочного Положительного временного интервала i с выхода формирователя 5 этот интервал поступает на элемент НЕ, 12 и далее на первый вход ключа 14, На второй вход ключа 14 поступают импульсы с генератора 11, С выхода ключа 14 проверочные импульсы поступают на второй вход элемента ИЛИ 17, На 10 первый его вход с ключа 13 поступают импульсы заполнения, С выхода элемента ИЛИ 17 импульсы заполнения h проверки поступают на счетный вход счетВОВ в канале связи. Частотная посылка, состоящая из 15 периодов сигналь ной частоты з 2830 Гц, поступает с канала связи на вход полосового усилителя 1. Усиленный до нужного уровня сигнал поступает на вход фильтров 2 и 3 сигнального и опорног каналов. При прохожде1ши через фильт 2 напряжение ЭJOЙ частоты сдвигается на угол if, 350°, а через фильтр 3 на угол tpj 222, На выходе вычита- теля 21 разность фаз ц; представ ляется временным интервалом, длитель

чика 20, Счетчики 20 и 18 одновремен- 15 ность которого пропорциональна раз 350

но подсчитывают импульсы заполнения отрицательного информационного временного интервала, число которых пропорционально номеру частотной посылки, после чего дешифратор 10 выдает разрешающие уровни на управляющие входы формирователя 6 символов.

Положительная часть периода с длительностью i, пройдя через элемент НЕ 12, поступает на первый вход ключа 14 и число импульсов заполнения, пропорциональное длительности Г, поступает через второй вход элемента ИЛИ 17 на счетный вход счетчика 20, К имеющимся в счетчике импульсам заполнения, пропорциональным i), , добавляются импульсы, число которых пропорционально положительной части f/j. Таким образом, в счетчике 20 будет зафиксировано число импульсов, пропорциональное 1,- f, т,е, длительности периода, В узком диапазоне различаемых частотных сигналов (2700.,.3000 Гц)длительность периода составляет (350tI6) мкс. При достижении определенного числа импульсов (350+16) дешифратор 10 вьщаст разрешающие Уровни на управляющие входы формирователя 6 символов, с помощью которого осуществляется запись принятого символа в выходной регистр 22,

При различении 8 частот в интервале 270:0,,, 3000 Гц частоты,, соответствующие им символы восьмеричные, символы двоичные, разности фазовых сдвигов, пропорциональные им временные интервалы i , и I j , число счетных импульсов в счетчиках 20 и 18 распределяются следующим обра- зом (см. таблицу),

Рассмотрим на примере различения частоты fg 2830 Гц (восьмеричный символ 3) работу устройства при отсутствии импульсных помех и переры6

в канале связи. Частотная посылка, состоящая из 15 периодов сигнальной частоты з 2830 Гц, поступает с канала связи на вход полосового усилителя 1. Усиленный до нужного уровня сигнал поступает на вход фильтров 2 и 3 сигнального и опорного каналов. При прохожде1ши через фильтр 2 напряжение ЭJOЙ частоты сдвигается на угол if, 350°, а через фильтр 3 на угол tpj 222, На выходе вычита- теля 21 разность фаз ц; представляется временным интервалом, длительность которого пропорциональна раз

ности фазовых сдвигов cf, - « 222° 128. На частотах 2700.,. 3000 Гц длительности периода находится на интервале 370..,333 мкс, Поэтому можно положить, что сдвиг на 1° соответствует длительности

мкс, и тогда разность фаз /зц 128° соответствует 128 м§,. При заполняющей частоте I МГц им5 пульсам. Информационный интервал,

соответствующий 8 периоду частотной посылки, длительность которого пропорциональна разности фазовых сдвигов , поступает на информационный

0 вход формирователя 5 информационных импульсов. На управляющие входы формирователя 5 с дешифратора 9 поступают импульсы в момент фиксации счетчиком 19 8-15 периодов посылки, С выхода формирователя 5 информационных импульсов информационный интервал отрицательной полярности длительностью 128 мкс поступает на второй вход ключа 13 и разрешает прохождение импульсов заполнения с генератора 11 импульсов заполнения на счетный вход счетчика 18 и первый вход элемента ИЛИ 17. В зависимости от длительности информационного (управляю5 щего} интервала на счетный вход счетчиков 20 и 18 поступит число импульсов, пропорциональное его длительности, т,е. 128, Посредством дешифратора 7 число 128 дешифрируется и на формирователь 6 символов поступят уровни, используемые для записи в выходной регистр 22 восьмеричного символа 3, т.е. 011, Запись в выходной регистр 22 символа 3 осуществится при поступлении на управляющие входы формирователя 6 разрешающих уровней с дешифратора 10, а это про- изойдет сле-дукицим образом.

5

0

0

5

С выхода формирователя 5 информационных импульсов проверочный интервал положительной полярности длительностью 222 МКС поступает на эле- мент НЕ 12, где инвертируется и подается на первый вход ключа 14, что разрешает прохождение импульсов заполнения на второй вход элемента ИЛИ 17 и далее на счетный вход счет- чика 20. На счетный вход счетчика 20 поступит число импульсов, пропорциональное его длительности, т.е. 222. Но счетчик 20 уже зафиксировал число 128, Следовательно, на счетчике 20 будет сумма импульсов 128 + 222 350. Наличие числа 350 дешифрируется дешифратор о jI 10 как достоверный прием и на управляющие входы формирователя 6 символой поступают разре- шающие уровни, вследствие чего осуществляется запись символа 3 (011) в выходной регистр 22. Аналогичная процедура происходит при дешифрации дешифратором 9 ост альных периодов, т.е. 9-15. При отсутствии помех на каждом новом измерении, начиная с, 9 и кончая 15 периодом, идет подтверждение записи в выходной регистр 22 восьмеричного символа. 3 (011). На 15 периоде задним фронтом положи тельного проверочного импульса посредством дифференцирующего элемента 15 и одновибратора 16 устанавливаются в О счетчики 18 и 20.

Рассмотрим на примере различения частоты -, 2990 Гц (восьмеричный символ 7 ) работу устройства при наличии в канале связи импульсных помех, перерывов. Предположим, что помехой, поражаются интервалы, соответствующие -10, 11 периодам (между ними, т.е. помеха захватывает оба периода) и 13 и 15 периодам частотной посылки. В этом случае длитель- кости информационных С и проверочных интервалов t),j, полученных при кса- ции 10,11,13,15 периодов, не будут пропорциональны номинальной разности фазовых сдвигов (для символа 7 это 304 ) и, следовательно, в счетчике 18 запишется не число 304, а дрУ- гие числа, соответствуюпр«е другим символам. Тогда и в счетчике 20 запишется не чи.сло 350, а любое другое В этом случае дешифратор Ш не вы-/ даст разрешающих уровней на управля кядие входы формирователя 6 символов и в выходной регистр 22 на перио

дах 10,11 и 13,15 записи символов не произойдет. На периодах 8,9,12, 14 запись в счетчики 20 и 18 импульсов произойдет нормально, т.е. в счетчик 20 запишется 350 импульсов, в счетчик 18 - 304 импульса. ПроизЪй дет правильная дешифрация счетчиков 20 и 18 и в выходной регистр 22 запишется восьмеричное число 7 (111).

Формула из -обретения

Устройство для различения частотных сигналов , содержащее полосовой усилитель, вход которого является входом устройства, выход полосового усилит-еля подключен к входам фильтра сигнального канала и фильтра опорло- го сигнала, выходь; которых подключены к первому и второму входам вычита теля соответственно, генератор импульсов заполнения, выход которого подключен к первому входу первого ключа, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика, выходы которого подключены к входам первого дешифратора, регистр, дифференцирующий элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности различения частотных сигналов, Б него введень формирователь импульсов , два счетчика, три-, дешифратора, элемент НЕ, второй ключ элемент ИЛИ, одновибратор, формирователь информационных импульсов и формирователь символов, выход полосового усилителя через формирователь импульсов подключен к счетному входу второго счетчика, выходы первой группы выходов которого подключены к входам второго дешифратора, выход которого подключен к входу Сброс второго счетчика, выходы второй группы выходов которого подключены к входам третьего дешифратора, выходы которого подключены к управляющим входам формирователя информационных импульсов, выход вычитателя подключен к информационному входу формирователя информационных импульсов, выг ход которого подключен к второму входу первого ключа, через элемент НЕ - к первому входу второго ключа и через последовательно соединенные диф- ференцирукяций элемент и одновибратор - к входам Сброс первого и третьего счетчиков, выход первого ключа подключен к первому входу элемента ИЛИ,

выход генератора импульсов заполнения подключен к второму входу второго ключа, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, вы- ход которого подключен к счетному входу третьего счетчика, выходы которого подключены к входам четвертого дешифратора, выходы первого и четвертого дешифраторов подключены к информационным управляющим входам формирователя символов соответствен- но, выходы которого подключены к входам регистра, выходы которого являются выходами устройства.