26-3. ШИФРАТОРЫ И ДЕШИФРАТОРЫ РТС С ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ

Принцип частотного разделения каналов

Сущность частотного разделения каналов (ЧРК) состоит в том, что в пределах спектра частот, выделенного для данной

Нанапы i 2 3

tt AF ,

ffl ffl m......mr

r!?2

Поднесущие частоты

Рнс. 26-7. Пример распределения спектра частот РТС по измерительным каналам.

РТС, выбираются некоторые постоинные частоты Fпь Fп2, Fпп, называемые п о д-иесущими частотами. Каждая под-несущая частота канала модулируется (первичная модуляция) сигналом Si, передаваемым по этому каналу. При этом образуются соответствующие полосы частот. Ширина полосы, занимаемая каналом (Д/ч), определяется частотным спектром телеметрируемой величины и используемым способом модуляции.

Примерное распределение поднесущих частот в информационном канале РТС при ведено на рис. 26-7. Поднесущие частоты разносятся таким образом, чтобы при модуляции и объединении каналов не произошло взаимного наложения спектров сигналов соседних каналов.

Промодулированные поднесущие колебания Твсех каналов подводятся к сумматору и после преобразования передаются по общему каналу к радиопередатчику.

Суммарный сигнал используется для модуляции высокочастотных колебаний передатчика (вторичная модуляция).

На приемной стороне после детектора устанавливается система фильтров, с помощью которых происходит разделение принятых сигналов посоответствующим каналам. Число фильтров, обычно настроенных на одну, из поднесущих частот, соответствует числу каналов. Выделенные фильтрами модулированные колебания поднесущих частот подвергаются демодуляции: При этом в качестве демодулирующих устройств на приемной стороне используются соответственно амплитудный, частотный или фазовый детекторы. В некоторых системах разделенные поднесущие колебания без демодуляции подаются в .регистрирующее устройство.

Упрощенная функциональная схема системы с ЧРК приведена на рис. 26 8. Выходные электрические сигналы измерительных датчиков Д]-Дп, воспринимающих и преобразующих измеряемые величины Si-Sn, поступают на первичные модуляторы Мх - Мп. В РТС с частотным разделением каналов выходные сигналы датчиков нормализуются редко и только в случаях, когда хотят унифицировать схемы генераторов поднесущих колебаний. Поэтому на схеме рис. 26-8 согласующие устройства (нормализаторы) не изображены.

Первичные модуляторы воздействуют на генераторы поднесущих колебаний Г\, Г2, Гп, осуществляя модуляцию возбуж-даемых этими генераторами колебаний. Модуляция в этом случае может быть амплитудной, частотной или фазовой. В устрой-

рпд рпм

Mtft

ДМ J

Рис. 26 8. Функциональная схема РТС с частотным разделением каналов. Д,-Дп--датчики; Mtrv-Mn Г- первичные модуляторы и генераторы: Е- суммирующее устройство,- Ф[-Фп-полосовые фильтры; ДМ,-ДМП-демодуляторы; РУ-регистрирующее устройство; ВМВ - блок меток времени.

ствах подобного типа часто трудно разделить генератор и модулятор. Поэтому на схеме они показаны объединенными. В качестве первичной модуляции (модуляции поднесущих колебаний) наиболее часто применяется частотная модуляция. При этом виде модуляции уменьшается влияние шумов и перекрестных искажений на точность телеметрических измерений; амплитуда поднесущих колебаний не зависит от уровня передаваемого сигнала, и упрощаются (по сравнению с AM) требования к выделяющим частотным фильтрам на приемной стороне. Кроме того, частотная модуляция в генераторе поднесущих колебаний осуществляется проще, так как при этом многие .датчики хорошо согласуются с генераторами подиесущей частоты (датчик служит одновременно одним нз элементов схемы генератора, определяющих частоту генерируемых колебаний).

Достаточно высокое качество радиотелеизмерений в системах с первичной ЧМ достигается путем увеличения отношения девиации частоты поднесущего колебания к максимальной частоте электрического сигнала, отображающего измеряемую величину. Обычно это отношение выбирается равным 5. Современные частотные модуляторы довольно легко позволяют получать изменения поднесущей частоты в диапазоне 5-20% ее номинального значения без заметной паразитной амплитудной модуляции.

Сигналы, поступающие с выхода генераторов, подаются на суммирующее устройство 2, а затем поступают на радиопередатчик. Модуляторы, генераторы поднесущих колебаний и суммирующее устройство образуют шифратор. В радиопередатчике осуществляется вторичная (как правило, тоже частотная) модуляция.

Преимущественное применение вторичной частотной модуляции в РТС с частотным разделением каналов объясняется следующими причинами: конструкция радиопередатчиков с ЧМ значительно проще, чем радиопередатчиков с AM, имеющих ту же линейность; передатчик имеет меньшие габариты; в системах с ЧМ легче достигается малое взаимное влияние каналов, чем в системах с AM; системы с ЧМ более помехоустойчивы, чем системы с AM.

На выходе детектора приемника образуется сигнал, подобный действующему иа входе радиопередатчика. Этот сигнал, спектр которого охватывает спектры частот всех каналов, подается на входы всех полосовых фильтров Фь Ф2, Ф , настроенных соответственно на частоты Ful, fn2, Fnn. Спектры отдельных измерительных каналов распределены в общем спектре частот без взаимного перекрытия. Каждый из полосовых фильтров пропускает спектр частот только соответствующего ему канала, отфильтровывая сигналы всех других частот. Таким образом, с помощью полосовых фильтров Фпь Фм, ...ГФпп производится разделение сигналов по информационным

каналам на приемной стороне (£i дешифраторе). На выходе полосовых канальных фильтров устанавливаются детекторы. В результате вторичного детектирования (демодуляции) каждого из полученных сигналов детекторами ДМ\, ДМ2, ДМп формируются напряжения, отображающие в некотором масштабе сигналы датчиков. Эти сигналы записываются регистрирующим устройством РУ. Разделительные фильтры и демодуляторы составляют дешифратор РТС с частотным разделением каналов.

Генераторы колебаний поднесущих частот

Генераторы колебаний поднесущей частоты должны иметь высокую стабильность амплитуды (при амплитудной модуляции) и частоты колебаний при действии дестабилизирующих факторов, быть простыми и надежными и экономичными в эксплуатации. От стабильности частоты и амплитуды поднесущих колебаний зависит точность проводимых с помощью РТС измерений и надежность работы системы в целом.

Выбор схемы генератора поднесущих частот и модулятора определяется типом используемого датчика, характером выходного сигнала этого датчика и видом первичной модуляции.

Все генераторы можно разделить на генераторы с частотной и амплитудной модуляцией. Для осуществления частотной модуляции колебаний могут использоваться два метода:

а) метод непосредственного изменения частоты генерируемых колебаний посредством датчиков параметрического типа (индуктивных, емкостных и омических);

б) метод воздействия на генератор управляющего напряжения, получаемого от датчиков генераторного типа, потенциомет-рических датчиков с питанием от дополнительного источника напряжения, а также датчиков с согласующими устройствами. Модуляция колебаний генератора по амплитуде может осуществляться путем изменения режима его работы под действием управляющего напряжения, подводимого от датчика.

Для получения амплитудной модуляции поднесущих колебаний параметрические датчики напряжения можно включать в плечи мостовой схемы*- к одной из диагоналей, которой подводится напряжение постоянной амплитуды от генератора, с другой диагонали снимаются колебания, модулированные по амплитуде.

Для формирования колебаний поднесущей частоты в радиотелеметрии наибольшее распространение получили LC и RC-re-нераторы. В высокочастотной части диапазона поднесущих частот обычно используется LC-генераторы (трехточечные схемы, схемы с индуктивной связью и транзисторные генераторы). В низкочастотной части диапазона поднесущих частот применяются преимущественно /?С-генераторы сину-

Щых Usttx I-£f gh-i

Рис. 26-9. Схемы генераторов ноднесущих колебаний с iC-контурами.

с с автотрансформаторной связью; б - транзитронного; в - с автотрансформаторной связью

на транзисторе.

соидальных колебаний и релаксационные генераторы (мультивибраторы) с полосовыми выделяющими фильтрами. Широкое использование регенераторов объясняется тем, что элементы колебательного контура /,С-генераторов на низких частотах становятся недопустимо громоздкими, а сами генераторы малостабильными.

Генератор синусоидальных колебаний с LC-контурами. В шифраторах РТС широкое применение находят генераторы синусоидальных колебаний, у которых в качестве элемента, определяющего частоту возбуждаемых колебаний, используется колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности LK и конденсатора емкостью С*. Генераторы этого типа используются обычно на частотах свыше 10 кгц. Частота генерируемых колебаний определяется параметрами контура, включенного в схему генератора, и равна:

где р=

2nLKCK V

характеристическое со-

противление контура; т - активное сопротивление катушки индуктивности контура.

Относительная нестабильность LC-гене-раторов составляет Ю-2-Ю-4.

Наиболее часто в шифраторах РТС употребляют генераторы, собранные по схемам индуктивной трехточки, и транзитрон-ные генераторы (рис. 26-9, а, б).

В настоящее время в схемах генераторов колебаний поднесущей частоты (ГПК) вместо ламп используются транзисторы. Для улучшения работы транзисторных ГПК при изменениях температуры окружающей среды в их схемы включаются термоком-пенсирующне элементы и стабилизируются источники питания генератора.

На рис. 26-9, в приведена схема генератора на транзисторе, выполненная по схеме индуктивной трехточки. Колебательный кон-

тур в этом генераторе включен между коллектором и базой. Для образования цепи положительной обратной связи эмиттер транзистора через резистор Rs подключен к отводу катушки индуктивности. Резистор

Рис. 26-10. Схемы ДС-геиераторов поднесущих колебаний.

а - с фазирующим четырехполюсником; б - с двойным Т-образным /?С-фильтром.

Rs выполняет ту же функцию, что и резистор RK в схеме лампового генератора иа рис. 26-9, а, т. е. на нем за счет протекания эмиттерного тока образуется напряжение отрицательной обратной связи, способствующей более стабильной работе генератора. Резистор /?2, включенный в цепь коллектор- база, служит для создания выбранного ре-