Vela

->.

©

® © ©

1 I 1

Рис. 26-31. Преобразование ФИМ (ШИМ) в АИМ.

. а - функциональная схема преобразователя; б - временные графики.

чатую форму (кривая 6) Из этого напряжения путем фильтрации выделяется модулирующий сигнал.

Переходные и перекрестные искажения в РТС с ВРК

В системах с временным разделением каналов переходные искажения обусловти-ваются только тем, что из-за ограниченной полосы пропускания импульсы на выходе радиоприемника растягиваются так, что их срезы попадают в промежутки времени, отведенные для других каналов.

Вследствие воздействия импульсов мешающих каналов на импульсы рассматриваемого канала получается изменение амплитуды и длительности действия сигналов в каждом канале. Следовательно, при любом виде первичной модуляции будут вноситься погрешности в измерения (ошибки), которые и называются переходными искажениями.

На величину переходных искажений в импульсных РТС существенное влияние оказывают защитный интервал т3 (интервал времени между импульсами соседних каналов), ширина полосы пропускания радиоприемника, форма его частотной характеристики и форма измерительных и опорных импульсов.

Как правило, ширина полосы пропускания радиоприемника в РТС выбирается исходя из условия минимального воздействия шумовых помех на точность радиотелеизмерений.

Поэтому основным способом уменьшения переходных искажений в импульсных РТС является увеличение защитного интервала Тз.

еоретический анализ показывает, что переходные искажения практически будут отсутствовать, если Тз составляет (0,5 -=-1) то, где то - длительность импульсов, излучаемых передатчиком РТС.

Для уменьшения вероятности появления переходных искажений целесообразно вы брать защитный интервал т3, по крайней мере в 2-3 раза большим длительности импульса.

Перекрестные искажения в РТС с временным и кодовым разделением каналов практически отсутствуют.

Основные параметры РТС с ВРК

Тактовая частота. В РТС с временным и кодовым разделением каналов полное представление о телеметрируемой величине как функции времени приходится получать на основе ее дискретных значений путем интерполяции. Интерполяция может осуществляться различными способами и устройствами.

В системах с непрерывной записью в качестве интерполяторов применяются низкочастотные фильтры, предназначенные для выделения составляющих модулирующего сигнала из импульсных последовательностей. Для того чтобы не было искажений телеметрируемой величины, тактовая частота FK должна быть на практике в 3-4 раза больше максимальной частоты f макс, содержащейся в передаваемом сообщении.

Частотная характеристика интерполирующего фильтра должна быть такой, чтобы все составляющие передаваемого спектра телеметрического сигнала воспроизводились без искажений. С этой точки зрения наиболее целесообразным был бы фильтр с П-об-разной частотной характеристикой.

Если Ек(3--4)/:макс, то ошибки телеметрируемой величины за счет интерполяции импульсных сигналов при П-образной частотной характеристике интерполятора в РТС с ШИМ и ФИМ будут составлять десятые доли процента, а в РТС с АИМ будут полностью отсутствовать.

Следует отметить, что для РТС с АИМ при условии применения идеального интер полятора достаточно Рк = 2/мат!с-

В РТС с прерывистой регистрацией телеметрических сигналов, которая используется- наиболее часто, интерполяция осу-шествляется. оператором вручную или с помощью специальных приборов. Помимо того, в последнее время начинают находить применение автоматические интерполяторы, представляющие собой счетно решающие устройства. При обработке записей возможно использование методов линейной, параболической, круговой и т. д. интерполяций.

От метода интерполяции при заданной скорости опроса датчика существенно зависит величина ошибки радиотелеизмереняй. Наиболее простым способом формирования непрерывных значений телеметрируемой величины S на основе данных прерывистой записи является линейная интерполяция.

Сущность линейной интерполяции состоит в том, что 5 получается как результат соединения каждых двух соседних точек, характеризующих телеметрируемую величину в моменты опроса датчика, прямой линией. При таком методе представления данных радиотелеизмерений график изменения те-леметрируемой величины отображается ломаной линией; при этом точки излома будут появляться в те моменты времени, когда поступает измерительный импульс

При заданной величине частоты F изменения телеметрируемой величины S максимальная (относительная) погрешность ли. нейной интерполяции Смаке является функцией частоты FK. С ростом отношения FK/F погрешность интерполяции уменьшается. Для того чтобы бмакс была меньше 1%, тактовая частота F должна быть в 20 раз больше частоты передаваемого сообщения. Если требуется уменьшить бМакс до 0,5%, то необходимо выполнение условия FK/F>30.

При интерполяции с помощью параболы тактовая частота требуется меньшая, чем при линейной интерполяции.

При машинной обработке телеметрических записей точность радиотелеизмерений в значительной степени зависит от принятого метода интерполяции, что и определяет программу работы автоматической системы дешифрирования.

Длительность измерительных импульсов в РТС с АИМ. В РТС с АИМ канальный интервал tK=TK/n, т. е. промежуток времени, отводимый для одного канала (включая синхронизирующий импульс канала), состоит из промежутка то, занимаемого излучаемым импульсом, и защитного интервала Тз- Максимально допустимая длительность измерительного импульса Тмавс равна:

макс -

Если т3=(2-т-3)т, то длительность измерительного импульса может составлять (0,3-=-+0£)Тк/п. Следовательно, зная Тк и и, можно легко определить Тмакс

Модуляционный промежуток в РТС с ФИМ. В РТС с ФИМ и непрерывной регистрацией обычно осуществляется предварительное преобразование ФИМ в ШИМ или АИМ. Из полученных таким образом импульсов, модулированных по ширине или амплитуде, с помощью низкочастотных фильтров выделяется напряжение, характеризующее телеметрируемую величину как непрерывную функцию времени.

Из теории импульсной модуляции следует, что при использовании неискажающих демодулирующих фильтров процессы модуляции и демодуляции не вносят погрешности в радиотелеизмерения. Поэтому длительность модуляционного промежутка 2Д2т может быть произвольной, но не больше длительности канального интервала за вычетом длительности измерительного импульса и защитного интервала.

В РТС с прерывистой регистрацией запись данных телеизмерений осуществляется в отдельные моменты времени. При ФИМ эти моменты изменяются. Однако вследствие трудности фиксации всех возможных значений времени появления измерительных импульсов обычно считают, что запись про изводится в моменты, соответствующие положению синхронизирующего импульса, началу модуляционного промежутка или его середине и т. д.

При прерывистой регистрации моменты фиксации сигналов не совпадают с моментами времени, к которым относятся измерения, в результате получаются ошибки измерений, называемые погрешностями демодуляции.

Для многоканальных РТС (п>10) погрешности демодуляции настолько малы, что их можно не учитывать. Поэтому и в РТС с прерывистой регистрацией значения 2Дгт ограничиваются только величинами

Ек, То И Тз.

Длительность импульсов в РТС с ШИМ. В РТС с ШИМ канальный интервал состоит из промежутка т, занимаемого импульсом, и интервала Х3 между импульсами соседних каналов. Поскольку канальный интервал гк - величина постоянная (tK=x+ +Тз=const), то в процессе модуляции будут изменяться х и Х3.

Максимальное значение X может составлять 1к-Тз.мин, где Тз.мип - минимально необходимый защитный интервал. Минимальная величина т обычно ограничивается возможностями модулятора и допустимым уровнем шумов. С уменьшением т должна расширяться полоса пропускания радиоприемника, что при постоянной мощности радиопередатчика приводит к ухудшению отношения сигнал/шум.

Защитный интервал т3 выбирается исходя из минимальной длительности х, в соответствии с этим значением рассчитывается и полоса пропускания радиоприемника.

Сравнительная оценка РТС с частотным и временным разделением каналов

На основе анализа принципов действия и особенностей построения шифраторов и дешифраторов РТС и анализа возникающих погрешностей можно сделать вывод; что РТС с временным разделением каналов имеют существенные преимущества по сравнению с РТС с частотным разделением каналов. Эти преимущества прежде всего состоят в том, что в РТС с временным разделением каналов отсутствуют громоздкие и тяжелые по весу узкополосные разделительные фильтры, легко достигается практически полное отсутствие переходных и перекрестных искажений, а Также высокая помехоустойчивость.

Помимо того, появляются при использовании РТС с временным разделением каналов большие возможности по автомати-

зации процессов дешифрирования- и обработки результатов записей.

При разработке РТС с частотным разделением каналов (при числе каналов 10-15) возникают серьезные трудности. С одной стороны, во избежание заметных переходных искажений необходим большой разнос поднесущих частот, а с другой - большой разнос нецелесообразен, так как при этом создаются резко различные условия передачи различных поднесущих по одной и той же радиолинии. От перекрестных искажений в таких РТС полностью избавиться не представляется возможным. Вследствие этого РТС с ЧРК с числом каналов >I0-i-15 не строятся, так как нельзя получить высокую точность передачи телеметрической информации.

Далее следует указать, что при работе РТС в ультракоротковолновом диапазоне получаемая полоса пропускания радиоприемника для РТС с частотным разделением каналов обычно превышает полосу частот, необходимую для неискаженной передачи сигналов, что приводит к усилению воздействия шумов. В импульсных РТС этот недостаток отсутствует.

Нужно, наконец, отметить возможность эффективной борьбы с импульсными помехами в РТС с временным разделением каналов путем использования различных способов селекции (по длительности измерительных импульсов, частоте следования синхронизирующих сигналов и т. д.).

Все отмеченные преимущества РТС с временным разделением каналов особенно заметно проявляются в тех случаях, когда число каналов велико. Если каналов всего несколько единиц, то РТС с временным разделением каналов получаются более громоздкими и сложными из-за наличия коммутаторных и синхронизирующих устройств.

26-5. ШИФРАТОРЫ И ДЕШИФРАТОРЫ РТС С КОМБИНИРОВАННЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ

В радиотелеметрических системах с комбинированной селекцией могут быть использованы все описанные выше способы разделения каналов. Телеметрируемые параметры и сигналы разбиваются на группы с одинаковыми характеристиками (свойствами). Так, например, быстро изменяющиеся величины выделяются в одну группу, а медленно изменяющиеся - в другую. Непрерывные, разовые и многократные сигналы также подразделяются иа группы. Важным признаком, по которому часто группируются передаваемые сигналы, может быть точность радиотелеизмерений.

В соответствии с характеристиками сигналов, входящих в группы, выбираются способы селекции каналов, которые должны быть применены в комбинированной телеметрической системе.

Структура построения РТС с комбинированным разделением каналов может быть самой разнообразной. Наиболее распространенной является РТС с частотно-временной селекцией каналов.

Такая система содержит максимально возможное число каналов с разделением по частоте. Все эти каналы, за исключением одного или двух, используются для передачи быстро изменяющихся сигналов, для которых требуется повышенная точность воспроизведения. Оставшиеся же каналы (один или два) используются для передачи медленно изменяющихся величин. Для этого каждый из передаваемых сигналов с помощью коммутатора подключается с.частотой опроса к входу одного из каналов. За один цикл передачи происходит опрос

Коммутатор

ГПК,

гпк

гпн.

ГПК,

Сигналы медленно меняющихся Величин

Злектрон-f иыи кои-Г мутатор (I

Сигналы медленно меняющихся Величин

Передающая часть Приемная часть

Рис. 26-32. Функциональная схема РТС с комбинированным разделением каналов.