Разработка приемной части УПС

Структурная схема приемной части УПС изображена на рисунке 2.4.1.

Рисунок 2.4.1 — Структурная схема приемной части УПС Демодуляторы ЧМ-сигналов современных систем передачи данных строятся преимущественно на цифровых элементах. Входной сигнал в схеме демодулятора преобразуется в прямоугольную последовательность импульсов, постоянная составляющая которой зависит от частоты демодулируемого колебания. Помехоустойчивость таких демодуляторов несколько ниже, чем у частотных дискриминаторов с колебательными контурами. Высокая стабильность параметров схемы, отсутствие необходимости регулировок в процессе эксплуатации обусловили широкое применение их на практике.

Функциональная схема одного из вариантов ЧМ — демодулятора приведена на рисунке 2.4.2. В её состав входит усилитель-ограничитель (УО) с нулевым порогом ограничения, формирователь коротких импульсов в моменты переходов входного сигнала через нуль (ФКИ), одновибратор (ОВ), фильтр низких частот (ФНЧ) и пороговое устройство (ПУ). Временная диаграмма, иллюстрирующая работу ЧМдемодулятора, показана на рис. 2.4.3. Импульс фиксированной длительности формируется ОВ в момент пресечения входным сигналом нулевого уровня. Длительность импульса должна быть меньше длительности периода верхней частоты демодулируемого сигнала. Из прямоугольной последовательности импульсов ОВ ФНЧ выделяет постоянную составляющую, которая преобразуется ПУ в посылки постоянного тока.

Рисунок 2.4.3 — Временные диаграммы ЧМ-демодулятора Для формирования коротких импульсов целесообразно использовать схему цифрового дифференциального выпрямителя (см. рис 2.4.4). В качестве ОВ можно применить схему ждущего мультивибратора, выполненного на логических элементах или на основе счетчика импульсов с предварительной установкой. Принцип действия ОВ на основе счетчика заключается в том, что импульсом нулевого пересечения в счетчик заносится число, в результате чего на его выходе появится положительный потенциал, длительность которого определяется выбором заносимого в счетчик числа, емкостью счетчика и частотой следования тактовых импульсов. Схема ОВ на основе счетчика будет более громоздкой, но стабильность параметров импульса значительно выше.

Рисунок 2.4.4 — Схема цифрового дифференциального выпрямителя Параметры ОВ выбираются таким образом, чтобы при поступлении на вход демодулятора сигнала с частотой.

fср = (fнч + fвч)/2 (2.4.1).

напряжение на его выходе имело симметричную форму (меандр), здесь fнч и fвч — нижняя и верхняя частоты демодулируемого сигнал. Длительность импульса ОВ равна.

tов = 1/ (2 fср) (2.4.2).

Как видно из временной диаграммы, абсолютная величина краевых искажений сигналов И на выходе демодулятора составляет примерно 1.5tов. Задавая допустимую относительную величину краевых искажений ддоп, можно определить требования к средней частоте ЧМ — сигнала. Так как ддоп? 1.5tов / ф0 = 1.5В/(2 fср) (2.4.3).

то.

fср? 0.75В/ ддоп (2.4.4).

Для уменьшения вносимых демодулятором искажений нужно увеличить среднюю частоту ЧМ — сигнала, поэтому такой демодулятор следует включать совместно с преобразователем частоты. В процессе расчета параметров ЧМ — демодулятора необходимо рассчитать частоту преобразователя fпч, длительность импульса одновибратора и параметры ФНЧ.

Рассчитаем параметры ЧМ — демодулятора для прямого канала, если fнч = 1030 Гц, fвч = 1970 Гц, скорость модуляции В=600 бод. Допустимая величина краевых искажений ддоп = 5%.

Из (2.4.4) найдём требуемую среднюю частоту ЧМ — сигнала, поступающего на вход демодулятора:

fср? 0.75*600/ 0.05 = 9000Гц.

Частота модуляции промежуточного преобразователя частоты определяется из соотношения.

fпч = fдоп ± (fнч + fвч)/2 = 15±1.5 кГц (2.4.5).

Плюс берется в случае выделения в преобразователе нижней боковой составляющей, а минус — верхней. Принимаем fпч = 10.5 кГц. Длительность импульса одновибратора находим из (4.6) с учетом того, что fср = fср, тогда.

tов = 1/ (2 *9000) = 5.6*10−5 с.

Параметры ЧМ-демодулятора для обратного канала, если fнч=360 Гц, fвч = 420 Гц, скорость модуляции В=75 бод. Допустимая величина краевых искажений ддоп = 5%.

Из (2.4.4) найдём требуемую среднюю частоту ЧМ — сигнала, поступающего на вход демодулятора:

fср? 0.75*75/ 0.05 = 1125Гц.

Частота модуляции промежуточного преобразователя частоты определяется из соотношения.

fпч = fдоп ± (fнч + fвч)/2 = 1125±390 кГц.

Плюс берется в случае выделения в преобразователе нижней боковой составляющей, а минус — верхней. Принимаем fпч = 1515 кГц. Длительность импульса одновибратора находим из (2.4.6) с учетом того, что fср = fср, тогда.

tов = 1/ (2 *1125) = 4.4*10−4 с.

Для правильной фиксации единичных элементов при наличии краевых искажений или дроблений будем использовать регистрирующее устройство (УР) на основе принципа стробирования.

Метод стробирования заключается в том, что значение единичного элемента проверяется в момент времени, наименее подверженный искажениям, то есть в середине посылки, путем подачи стробирующего импульса (строба) на ключевые элементы. В качестве стробов используется последовательность коротких импульсов с периодом следования ф0, вырабатываемая специальной схемой синхронизации. При использовании в качестве регистратора синхронного D — триггера схема регистрации имеет вид, изображенный на рисунке 2.4.5. Временная диаграмма функционирования устройства регистрации со стробированием показана на рисунке 2.4.6.

Рисунок 2.4.5 — Схема регистрации единичных элементов стробированием.

Рисунок 2.4.6 — Временные диаграммы регистрации стробированием.