SU922856A1 - Передающее устройство для адаптивной телеизмерительной системы i - Google Patents

Description

Изобретение относится к тёлеизмерению и может использоваться для передачи сообщений по проводным линиям, волноводам и радиолиниям.

Известны многоканальные телеизмерительные системы с.линейным уплотне-*⁵ нием и разделением каналов, в которых в.качестве ансамбля канальных сигналов используется система ортогональных функций. В настоящее время широкое применение имеют системы с временным, частотным разделением сигналов и разделением сигналов по форме. Последнее обладает рядом существенных преимуществ, по сравнению с временным и частотным разделением, главным из которых является более эффективное использование полосы частот и времени функционирования канала связи.

Известно передающее устройство, содержащее генератор тактсрых импульсов, выход которого соединяй со входом ' генератора функций Уолша,/один выход которого подключен к входу генератора

2

синхроимпульсов, другие выходы соединены с первыми входами элементов пере множения соответствующего информацион ного канала, выход генератора синхроимпульса подключен к первым входам фильтров нижних частот -информационных каналов, в каждом из которых.выход датчика соединен со вторым входом фильтра нижних частот, выход которого подключен ко второму входу элемента перемножения, выходы элементов перемножения информационных каналов соединены со входами сумматора, выход которого подключен к первому входу модулятора, второй вход модулятора соединен с генератором несущей частоты, выход - с передатчиком 11].

Однако это устройство характеризуется неэффективным использованием линии связи, так как передается избыточная информация из-за того, что не все уплотняемые источники информации одновременно активны. Для передачи из

3 9228!

быточной информации затрачивается мощность передатчика.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является передающее устройство для адаптивной теле-5 измерительной системы, содержащее датчики, выходы которых соединены со входами фильтров нижних частот и адаптивных временных дискретизаторов (АВД),. выходы фильтров нижних частот соедине-10 ны с одним из входов соответствующего элемента перемножения, другой вход каждого из которых связан с одним из выходов генератора ортогональных _с функций (ГОФ), вход которого соеди- »5 нен с выходом генератора тактовых импульсов, второй выход ГОФ соединен со входом генератора синхроимпульсов (ГСИ), выход которого подключен к дополнительным входам фильтров нижних 20 частот и к одному из входов первого и второго элементов И, выход первого элемента И в каждом канале подключен к единичному входу первого триггера и к нулевому входу второго триг- 25 гера. Выход второго элемента И соединён с нулевым входом первого триггера, выход АВД связан с единичным входом соответствующего второго триггера, выход первого триггера соединен с тре-30 тьим входом соответствующего элемента перемножения, а прямой и инверсный выходы второго триггера подключены соответственно к другим входам первого и второго элемента И, выходы эле- ₃$ ментов перемножения соединены со входами сумматора, выход которого через последовательно соединенные блок модуля и фильтр нижних частот (ФНЧ) соединен со входами задания уровня до- ₄₀ пустимой погрешности Е^ всех АВД.

Кроме того, выход сумматора подключен ко входу модулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора несущей частоты, а выход - со входом ₄₅ передатчика.

В известном устройстве ФНЧ преобразуют непрерывные сигналы датчиков в кусочно-ступенчатые функции. Далее ⁵⁰ в перемножителях происходит амплитудная модуляция ортогональных функций кусочно-ступенчатыми функциями, при условии, что соответствующие АВД выдают импульсы, говорящие о превышении 55 погрешностью аппроксимации заданного уровня Е Для полной загрузки динамического диапазона сумматора, моду16 '4

лятора и передатчика через блок модуля и ФНЧ регулируется уровень Ед [2].

Недостатком известного устройства является передача избыточных данных по линии ,связи для сообщений с сильными статистическими связями между собой .

Цель изобретения - повышение информационной емкости устройства при передаче сообщений с сильными статистическими связями между собой.

Поставленная цель достигается тем, что в передающее устройство для адаптивной телеизмерительной системы, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со входом ГОФ, первый выход которого соединен со входом ГСИ, сумматор, выход которого соединен с первым входом модулятора, второй вход "которого соединен с выходом генератора несущей частоты, а выход - со входом передатчика, выход которого соединен с выходом устройства, и в каждом информационном канале фильтр нижних частот, первый вход которого соединен с первым входом АВД,

>а выход - с первым входом блока перемножения, выход АВД соединен с единичным входом первого триггера, прямой и инверсный ёыходы которого соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен с нулевым входом первого триггера и единичным входом второго триггера, выход второго элемента И соединен с нулевым входом второго триггера, выход которого соединен со вторым входом блока перемножения , выходы блоков перемножения всех информационных каналов соединены с соответствующими входами сумматора, вторые выходы ГОФ соединены с третьими входами блоков перемножения, выход ГСИ соединен с объединенными вторыми входами элементов И и ФНЧ всех информационных каналов введены ортогональный преобразователи и пиковый детектор, входы ортогонального преобразователя соединены со входами устройства, а входы - с соответствующими входами пикового детектора и первыми входами ФНЧ всех информационных каналов, выход пикового детектора соединен с объединенными вторыми входами АВД всех информационных каналов.

Благодаря этому в предлагаемом устройстве осуществляется декорреляция составляющих входного телеметрируемого ансамбля (б) и адаптивная

5 922856 6

временная дискретизация новых обобщенных координат, причем абсолютный уровень допустимой погрешности в АВД регулируется в устройство в зависимости от степени коррелированное™ 5 составляющих входного ансамбля X (ί) с целью поддержания постоянной относительной погрешности в X (ΐ).

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Ю Устройство содержит в каждом информационном канале 1 фильтр 2 нижних частот, АВД 3, элементы И 4 и 5» блок 6 перемножения и триггеры 7 и 8, генератор 9 ортогональных функций, 15 генератор 10 тактовых импульсов, генератор 11 синхроимпульсов, генератор 12 несущей частоты, сумматор 13, модулятор 14, передатчик 15, ортогональный преобразователь 16, пиковый 20 детектор 17·

Ортогональный преобразователь (ОП)

16 предназначен для непрерывного линейного ортогонального преобразования (Уолша, Фурье, Карунена-Лоева-Пу-25 гаЧева и др.) входного сообщения {Χ$.(ί)}; = ⁴ в сообщении С (1) =

(Сз (Ъ)Зз-, -4? где IV -матрица

(Уолша, Фурье, Карунена-Лоева-Пугачева и др.) Ν-го порядка. 30

Фильтры 2 служат для преобразования сигнала в ступенчатую функцию с постоянной шириной ступени. Управление работой фильтров 2 производите# через ₃₅ их дополнительные входы от генератора 1 1 . В моменты прихода импульсов на эти входы происходит обновление выходного сигнала фильтра 2.

АВД 3 предназначен для выработки ₄₀ импульсов в моменты, когда погрешность аппроксимации выходного сигнала ОП 16 *

превышает заданный уровень допустимой погрешности (задается напряжением на втором входе АВД 3) и составляет опре*₄₅ деленную его часть, например 1%).

Пиковый детектор 17 предназначен для формирования на своем выходе напряжения, соответствующего наибольшему из входных напряжений. Реализуется . этот блок, например на основе сборки диодов, подключенных общей точкой к конденсатору. Чтобы не было избыточного потока отсчетов при малых сигналах на входах АВД 3, детектор 17 должен формировать на своем выходе в ⁵⁵ этом случае небольшой пороговый сигнал.. Это реализуется с помощью дополнительного входного диода в сборке,

подключенного к постоянному потенциалу, соответствующему заданной допустимой погрешности.

Блоки 6 перемножения служат для амплитудной модуляции периодических ортогональных функций выходными сигналами фильтров 2. Перемножение возможно лишь при наличии на втором входе блока 6 сигнала "1", при наличии "0" выходное напряжение блока 6 равно нулю.

Γ0Φ 9 предназначен для генерирования периодических ортогональных функций (например функций Уолша или тригонометрических функций); на первом выходе генератора 9 формируются импульсы в моменты начала очередного периода. Генератор 10 тактовых импульсов служит для генерации тактовых ^импульсов, т. е. определяет быстродействие всего устройства. ГСП 9 предназначен для получения синхроимпульсов, необходимых для функционирования элементов И 4 и 5, θ такж!е фильтров 2. Элементы И 4 и 5, триггеры 7 и 8 служат для управления •работой блоков 6 перемножения. Если к началу очередного такта триггер 7 оказывается в состоянии "1" (соответствующий АВД 3 сработает), то элемент И 4 оказывается подготовленным к тому, чтобы с приходом синхроимпульса от генератора 11 на его выходе появится сигнал "1", который перебросит триггер 7 в состояние "0", а триггер 8 - в состояние "1", при котором соответствующий блок 6 функционирует в течение данного такта. В начале следующего такта триггер 8 остается в состоянии "1" или перебрасывается в состояние "0" в зависимости от того, сработает еще раз или нет к этому моменту АВД 3. '

Сумматор 13 складывает промодулированные ортогональные функции. Модулятор 14 служит для модуляции более высокочастотного сигнала генератора 12 несущей частоты выходным сигналом сумматора 13. В качестве несущей* может быть использована еще одна ортогональная функция Уолша или тригоно метрическая; при последующем групповом уплотнении канала связи вид модуляции может быть любым (амплитудная, частотная и т.· п.). Передатчик 15 необходим для окончательного формирования сигнала по мощности для его передачи в канал связи, например в радиоканал. .

7 922856 8

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Ортогональный преобразователь 16 непрерывно во времени производит линейное ортогональное преобразование 5 ансамбля входных сигналов ^(ΐ) в ансамбль (Τ(ΐ), в котором ослаблены или полностью устранены корреляционные связи между его составляющими,ФНЧ 2 преобразуют составляющие £(ΐ) в кусом-10 но-ступенматые функции. Далее в блоках' 6 перемножения происходит амплитудная модуляция ортогональных функций кусомно-ступенчатыми функциями при условии, что соответствующие АВД 15 3 выдают импульсы, говорящие о превышении погрешностью аппроксимации заданного уровня Ед. Величина апертуры Ед АВД 3 устанавливается в зависимости от динамического диапазона наиболь·» шей координаты С чтобы поддерживать относительную точность представления на постоянном уровне вне зависимости от коррелированное™ составляющих Χ}(ί). Например, с увеличением 25 коррелированности между входными сигналами Х^(£) начинает-возрастать динамический диапазон одной составляющей С (1), а другие стремятся к нулю, что позволяет увеличивать Ед во всех зо АВД, так как уровень относительной погрешности будет определяться преимущественно относительной точностью аппроксимации наибольшей координаты Ста*· Следовательно, увеличение ста- ₃₅ тистических связей между Т(1) приводит к увеличению неравномерности диапазонов изменения сигналов (? (1), и пиковый детектор 17 выдает больший сигнал, пропорционально которому уста-₄₀ наэливается.уровень Ед. Выходные сигналы сработавших блоков 6 перемножения на каждом такте суммируются с помощью сумматора 13, и далее суммарный сигнал модулирует несущий сигнал и ₄$ передается в линию связи, быигрыш от сжатия может быть использован либо для увеличения амплитуд ортогональных функций, что повышает помехоустойчивость телепередачи, либо для увеличения числа датчиков при прежнем уровне точности устройства, что повышает его информационную емкость.

Оценим эффект дополнительного сжатия по отсчётам если входной ансамбль 55

содержит во всех каналах один и тот же сигнал Х(Г) ⁼ 51П Тогда

после непрерывного ортогонального

преобразования по Уолшу С|(Т) =

гтггГ'.Им Χί(ΐ) выходные сигналы ортогонэльного преобразователя имеют вид С₉(Т) = ΥΝ δΐη ωί, С] = 0 при 3 = 1, 2, ..., (Ν-1). При АВД нулевого порядка для представления сообщения а(1) в известном устройстве необходимо передавать 200 отсчетов на период гармонического сигнала в каждом канале при максимальной погрешности 1%.

В предлагаемом устройстве при передаче данного сообщения Х(Т) достаточно передать в канал связи за тот же период гармонического сигнала 200 выборок одного сигнала С_о(£), и поэтому апертуру в АВД нужно установить в /И раз большую, чем апертура известного АВД. Изменение уровня Ед в предлагаемом устройстве происходит автоматически за счет увеличения выходного сигнала пикового детектора 17. Дополнительное сжатие по отсчетам, достигаемое за счет регулирования уровня Ед при сохранении относительной погрешности представления, зависит от сте-. пени взаимокоррелированности входного ансамбля телеметрируемых сигналов и, как показывает анализ, может в пределе достигнуть величины УЕГ, где N число каналов устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Передающее устройство для адаптивной телеизмерительной системы, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со входом генератора ортогональных функций, первый выход которого соединен со входом генератора синхроимпульсов, сумматор, выход которого соединен с первым входом модулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора несущей частоты, а выход - со входом передатчика, выход которого соединен с выходом устройства, и в каждом информационном канале фильтр нижних частот, первый вход которого соединен с первым входом адаптивного временного дискретизатора, а выход - с первым входом блока перемножения, выход адаптивного временного дискретизатора соединен с единичным входом первого триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен с нулевым входом первого триггера

   9

   922856

   10

   и единичным входом второго триггера, выход второго элемента И соединен с нулевым входом второго триггера, выход которого соединен со вторым входом блока перемножения, выходы блоков $ перемножения всех информационных каналов соединены с соответствующими входами сумматора, вторые выходы генератора ортогональных функций соединены с третьими входами блоков перем-«о ножения, выход генератора синхроимпульсов соединен с объединенными,вторыми входами элементов И и фильтров нижних частот информационных каналов, о т л и ч а ющ е е .с я тем, что, с ,5 целью повышения информационной емкости устройства, в него введены ортогональный преобразователь и пиковый

   детектор, входы ортогонального преобразователя соединены со входами устройства, а выходы - с соответствующими входами пикового детектора и пер· выми входами фильтров нижних частот всех информационных каналов, выход пикового детектора соединен с объедининенными вторыми входами адаптивных временных дискретизаторов всех информационных каналов.