Устройство объединения и разделения двух аналоговых сигналов

 

Изобретение относится к устройствам объединения и разделения двух аналоговых сигналов посредством широтно-имп.ульсной модуляции. Цель -уменьшение искажений сигналов путем ослабления взаимного влияния сигналов и упрощение устройства - достигается посредством введения на передающей стороне первого и второго преобразователей уровня 9 и 10 и последовательно соединенных блока 12 синхронизации и генератора 11 ni/лообразного напряжения, а на стороне разделения - последовательно соединенных первого формирователя импульсов 20, элемента И-НЕ 15, счетчика 19, первого и второго элементов И 16 и 17, элемента ИЛИ 18 и второго формирователя импульсов 21.3 ил.

СОЮЗ .СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 04 J 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4794898/09 (22) 26.02,90 (46) 15,05.92. Бюл. ¹ 18 (71) Государственный институт прикладной оптики (72) О.П,Ильин (53) 621.345.7 (088,8) (56) Основы радиоуправления / Под ред.

В.А,Вейцеля. — M. Сов, радио, 1973, с. 242. (54) УСТРОЙСТВО ОБЪЕДИНЕНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯ ДВУХ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к устройствам объединения и разделения двух аналоговых

Изобретение относится к устройствам для передачи и приема двухканальной информации по одному каналу связи и может быть использовано в системах телеметрии и телеуправления, Известны устройства для передачи и приема нескольких сигналов по общему каналу связи, основанные на частотном разделении каналов. Недостатком данных устройств являются междуканальные помехи, возникающие из-за нелинейности характеристик модуляторов и демодуляторов, а также за счет конечной селективности канальных фильтров, Известны устройства для передачи и приема нескольких сигналов по общему каналу связи, основанные на временном разделении каналов. Недостатком данных устройств является относительная сложнОсть аппаратуры, осуществляющей коммутацию каналов.. Ж „1734224 А1 сигналов посредством широтно-импульсной модуляции. Цель-уменьшение искажений сигналов путем ослабления взаимного влияния сигналов и упрощение устройства— достигается посредством введения на передающей стороне первого и второго преобразователей уровня 9 и 10 и последовательно соединенных блока 12 синхронизации и генератора 11 пилообразного напряжения, а на стороне разделения — последовательно соединенных первого формирователя импульсов 20, элемента И-НЕ 15, счетчика 19, первого и второго элементов И 16 и 17, элемента ИЛИ 18 и второго формирователя импульсов 21. 3 ил.

Известно устройство объединения и разделения двух аналоговых сигналов, выбранное в качестве прототипа, содержащее на стороне объединения первый и второй преобразователи напряжение — временной интервал, генератор тактовых импульсов, сумматор, коммутаторы и генераторы поднесущих колебаний, а на стороне разделения разделительные фильтры, амплитудные детекторы, триггеры и фильтры нижних частот, B этом устройстве объединение двух аналоговых сигн:noe происходит путем преобразования в каждом канале аналогового напряжения в пс:следовательность широтномодулированных импульсов, которые осуществляют частотную манипуляцию гармонических поднесущих колебаний, складывающихся в общем сумматоре, Разделение сигналсв осуществляется путем фильтрации в каждом канале поднесущих. их детектирования с целью получения ши! !

1 ()

;К)

1 } ф

1734224 ротномодулированных видеоимпульсов и последующего преобразования видеоимпульсов в аналоговый сигнал, Недостатком данного устройства являются существенные искажения сигнала, возникающие из-за биений между каналами, поскольку реальные фильтры обладают коне ной селективностью, кроме того, это устройство достаточно сложно, так как содержит четыре генератора поднесущих частот, четыре разделительных фильтра, четыре амплитудных детектора, Целью изобретения является уменьшение искажения сигнала путем ослабления взаимного влияния каналов и упрощение устройства. Положительный эффект от использования изобретения заключается в повышении достоверности информации, передаваемой и принимаемой с помощью

- того устройства, а также в улучшении МВссогабаритных показателей аппаратуры, B которой используется данное изобретение, ;,овышение ее надежности, экономичности. технологичности изготовления и настройки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство объединения и разделения двух аналоговых сигналов, на стороне объединения содержащее первый и второй преобразователи напряжение-временной интервал, генератор тактовых импульсов и су .матор, а на стороне разделения содержащее первый и второй демодуляторы, на с ороне объединения введены первый и ьторой блоки преобразования уровня и последовательно соединенные блок синхронизации и генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к первым входам первого и второго преобразователей напряжение-временной интервал. к вторым входам которых подключены выходы соответствующих первого и второго блоков преобразования уровня, выход генератора тактовых импульсов подключен к входу блока синхронизации, второй и третий выходы которого подключены к первому и второму входам сумматора, к третьему и четвертому входам которого подключены выходы первого и второго преобразователей напряжение-временной интервал, а на стороне разделения введены последовательно соединенные первый формирователь импульсов, элемент И-HE и счетчик, выходы которого через первый и второй элементы И подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого соединен - входом второго формирователя импульсов, выход которого подключен к входу

"сброс" счетчика, вторые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к второму выходу первого формирова5

55 теля импульсов, вход которого объединен со вторым входом элемента И-НЕ и с третьими входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены ко входам соответствующих первого и второго демодуляторов, На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства объединения и разделения двух аналоговых сигналов; на фиг, 2, 3 — временные диаграммы напряжений в характерных точках соответственно на стороне объединения и стороне разделения этого устройства, Устройство объединения и разделения двух аналоговых сигналов на стороне объединения 1 содержит первый 2 и второй 3 преобразователи напряжение-временной интервал, генератор тактовых импульсов 4, сумматор 5, первый 6 и второй 7 блоки преобразования уровня, блок синхронизации 8, генератор пилообразного напряжения 9, первую 10 и вторую 11 входные шины, выходную шину 12. Блок синхронизации 8 соединен последовательно с генератором пилообразного напряжения 9, выход которого подключен к первым входам первого 2 и второго 3 преобразователей напряжениевременной интервал, к вторым входам которых подключены выходы соответствующих первого 6 и второго 7 блоков преобразования уровня. Выход генератора тактовых импульсов 4 подключен к входу блока синхронизации 8, второй и третий выходы которого подключены к первому и второму входам сумматора 5. к третьему и четвертому входам которого подключены выходы первого 2 и второго 3 преобразователей напряжение-временной интервал. Вход первого 6 и вход второго 7 преобразователей уровня подключены соответственно к первой 10 и второй 11 входным шинам, Выход сумматора 5 соединен с выходной шиной

12, Устройство объединения и разделения двух аналоговых сигналов на стороне разделения 13 содержит первый формирователь импульсов 14, элемент И-НЕ 15, счетчик 16, первый 17 и второй 18 элементы И, элемент

ИЛИ 19, второй формирователь импульсов

20, первый 21 и второй 22 демодуляторы, входную шину 23, первую 24 и вторую 25 выходные шины. Первый формирователь импульсов 14, элемент И-НЕ 15 и счетчик 16 соединены последовательно, при этом выходы счетчика 16 через первый 17 и второй

18 элементы И подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ 19, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов 20, выход которого подключен к входу "сброс" счетчика 16.

1734224

Вторые входы первого 17 и второго-18 эле- импульсам, вырабатываемым генератором ментов И объединены и подключены ко вто- тактовых импульсов 4. При этом период слерому выходу первого формирователя дования последовательности сдвоенных импульсов 14, вход которого объединен со импульсов также равен шестнадцати перивторым входом элемента И-НЕ 15 и с треть- 5 одам тактовых импульсов, но сдвинут во ими входами первого 17 и второго 18 эле- времени относительно импульсов, снимаементов И, выходы которых подключены к мых со второго выхода блока синхронизавходам соответствующих первого 21 и вто- ции 8 на восемь периодов тактовых рого 22 демодуляторов. Входная шина 23 импульсов. соединена с входом первого формировате- 10 Прямоугольные импульсы с первого выля импульсов 14, первая 24 и вторая 25 вы- хода блока синхронизации 8 поступают на ходные шины соединены соответственно с вход генератора пилообразного напряжевыходом первого 21 и второго 22 демодуля- ния 9, на выходе которого образуются биполярные пилообразные импульсы (на фиг. 2

Сторона объединения 1 и сторона раз- 15 09), период следования которых совпадает деления 13 соединены между собой посред- с периодом следования импульсов, поступаством канала связи 26. ющих с первого выхода блока синхронизаУстройство объединения и разделения ции 8. При этом длительность пилообразных двуханалоговыхсигналов работаетследую- импульсов такова, что пилообразные имщим образом. 20 пульсы не перекрываются во времени с пряПервый и второй аналоговые сигналы, моугольными импульсами, снимаемыми со подлежащие передаче по общему каналу второгоитретьеговыходовблокасинхронисвязи 26, поступают на стороне объедине- зации 8 (на фиг. 2 U9, U82, U83), ния 1 соответственно на первую 10 и вторую С выхода генератора пилообразного на11 входные шины (на фиг. 2.010, U11), а с 25 пряжения 9 биполярные пилообразные имних соответственно на вход первого 6 и вто- пульсы поступают на первый вход первого 2 рого 7 блоков преобразования уровня. Пер- и второго 3 преобразователей напряжениевый 6 и второй 7 блоки преобразования временнойинтервал. Навторойвходпервоуровня преобразуют сигналы, поступающие го 2 преобразователя напряжение-временна их вход. таким образом, что на выходе 30 ной интервал с выхода первого 6 блока прекаждого из этих блоков образуется сигнал, образования уровня подается напряжение с имеющий переменную составляющую, не- отрицательной постоянной составляющей сущую информациюобамплитуде сигнала в (на фиг. 2 U6), а на второй вход второго 3 данном канале и постоянную составляю- преобразователя напряжение-временной щую, причем постоянные составляющие вы- 35 интервал с выхода второго 7 блока преобраходного сигнала первого 6 и второго 7 зования уровня подается напряжение с поблоков преобразования уровня обоих кана- ложительной постоянной составляющей (на лов равны по абсолютной величине, но про- фиг. 2 U7), Первый 2 преобразователь нативоположны по знаку: первый канал имеет пряжение-временной интервал сравнивает отрицательную постоянную составляющую, 40 напряжение отрицательной полярности на а второй — положительную (на фиг. 2 06, U7). его втором входе с величиной напряжения

Генератор тактовых импульсов 4 выра- отрицательных пилообразных импульсов, батывает прямоугольные импульсы (на фиг, поступающих на его первый вход, а второй

2 U4), поступающие на вход блока синхро- 3 преобразователь напряжение-временной низации 8. На первом, втором, третьем вы- 45 интервал сравнивает напряжение положиходах блока синхронизации 8 формируются тельной полярности на его втором входе с три различные последовательности импуль- величиной напряжения положительных писов, при этом период следования импульсов лообразных импульсов, поступающих на на первом выходе блока синхронизации 8 его первый вход(на фиг.2 U6, U7, U9). Если (на фиг, 2 081) превышает периодтактовых 50 абсолютная величина пилообразного наимпульсов в шестнадцать раз. На втором пряжения на первом входе первого 2 и втовыходе блока синхронизации 8 формируют- рого 3 преобразователей напряжение-вреся импульсы, длительность которых равна менной интервал превышает абсолютную длительности импульсов, снимаемых с вы- величину напряжения.на их вторых входах, хода генератора тактовых импульсов 4, а 55 то на выходе первого 2 и второго 3 преобрапериод следования превышает их период в зователей напряжение-временной интершестнадцать раз (на фиг. 2 082), На третьем вал появляется напряжение положительной выходе блока синхронизации 8 образуется полярности, в противном же случае на выхопоследовательность сдвоенных импульсов де первого 2 и второго 3 преобразователей (на фиг. 2 U83), равных по длительности напряжение-временной интервал будет на1734224

10

20

55 пряжение нулевого уровня, В результате этого первый и второй аналоговые сигналы, поступающие на соответствующие входные шины 10 и 11, преобразуются в две последовательности не перекрывающихся во времени широтно-модулированных импульсов (на фиг. 2 U2, U3).

Сумматор 5 производит логическую операцию ИЛИ, в результате выполнения которой все четыре последовательности импульсов U2, U3, U82, U83, поступающие на его входы, преобразуются в одну последовательность импульсов, содержащую широтно-модулированные импульсы первого и второго сигналов, а также синхроимпульсы, расположенные таким образом, что перед каждым широтно-модулированным импульсом первого сигнала имеются два синхроимпульса, а второго сигнала — один синхроимпульс (на фиг. 2 U5). Причем одиночные синхроиMïóëüñû второго сигнала и первые из сдвоенных синхроимпульсов первого сигнала располагаются от соответствующих им широтно-модулированных импульсов на одинаковых временных интервалах, равных двум периодам колебаний генератора тактовых импульсов 4, Последовательность синхроимпульсов и широтно-модулированных импульсов первого и второго сигналов с выхода сумматора

5 поступает на выходную шину 12 и далее через канал связи 26, которым может быть, например, радиоканал, подается на входную шину 23, расположенную на стороне .разделения 13, Допустим, что первым импульсом, поступающим в начальный момент времени на входную шину 23, является синхроимпульс, соответствующий второму сигналу, а счетчик импульсов,16 находится в нулевом состоянии. При поступлении синхроимпульса на вход первого 14 формирователя импульсов, на первом выходе этого блока формируется импульс, длительность которого в четыре раза превышает длительность синхроимпульса (на фиг. 3 0141). На втором выходе первого 14 формирователя импульсов формируются импульсы, инверсные по отношению к импульсам на его первом выходе (на фиг, 3 U142), С входной шины 23 последовательность синхроимпульсов и широтно-модулированных импульсов, соответствующих первому и второму сигналам, поступает на второй вход элемента И-НЕ 15, на первый вход которого подаются импульсы с первого выхода первого 14 формирователя импульсов, В результате выполнения логической операции И-НЕ на выходе элемента

15 образуется последовательность импульсов, обозначенная на фиг. 3 015, которая подается на тактовый вход счетчика 16, На первом выходе счетчика 16 появляется логическая единица лишь в том случае, если на его тактовый вход за временной интервал, сформированный первым формирователем импульсов 14, поступят последовательно два импульса, в остальных случаях на первом выходе счетчика 16 присутствует логический нуль, при этом второй выход счетчика 16 является инверсным по отношению к его первому выходу. В момент времени ТО, соответствующий окончанию первого синхроимпульса входной импульсной последовательности, и лежащий внутри временного интервала, сформированного первым формирователем импульсов 14, на тактовом входе счетчика 16 появляется передний фронт импульса, поступающего с выхода элемента И-НЕ 15 (на фиг. 3 U15), поэтому в этот момент времени на первом выходе счетчика 16 будет по-прежнему логический нуль, а на втором выходе — логическая единица, которые приложены соответственно к первым входам первого 17 и второго 18 элементов И.

В момент времени Т1, соответствующий появлению первого широтно-модулированного импульса (на фиг. 3 U23), состояние счетчика 16 не изменяется, Однако s этот же момент времени Т1 на первом выходе первого формирователя импульсов 14 появляется логический нуль(на фиг. 3 U 141), а на втором выходе — логическая единица (на фиг, 3 U142), которая приложена к вторым входам первого 17 и второго 18 элементов

И, на третьи входы которых поступает импульсная последовательность с входной шины 23. Таким образом, в момент времени Tl на первом, втором и третьем входах второго

18 элемента И присутствуют логические единицы, поэтому второй 18 элемент И открыт и на его выходе появляется широтномодулированный импульс, соответствующий второму сигналу (на фиг. 3 U 18). В это же самое время Т1 первый 17 элемент И закрыт логическим нулем, подаваемым на его первый вход с первого выхода счетчика

16, и на выходе первого 17 элемента И импульсыы отсутствуют.

В момент времени Т 2 происходит окончание широтно-модулированного импульса, соответствующего второму сигналу (на фиг.

3 U 23), поэтому в этот момент времени на третий вход второго 18 элемента И поступает логический нуль, который запирает второй 18 элемент И. Таким образом, за интервал времени от Т1 до Т2 на выходе второго 18 элемента И формируется импульс, длительность которого равна длительности широтно-модулированного

1734224

10 импульса, соответствующего второму сигналу (на фиг, 3 U 18). На выходе первого 17 элемента И в это время импульсы отсутствуют (на фиг, 3 U 17). С выхода второго 18 элемента И широтно-модулированный импульс, соответствующий второму сигналу, поступает на второй вход элемента ИЛИ 19, на первый вход которого подается напряжение с выхода первого 17 элемента И, поэтому на выходе элемента ИЛИ 19 также появляется широтно-модулированный импульс, соответствующий второму сигналу (на фиг. 3 U 19), который поступает на вход второго формирователя импульсов 20. Второй формирователь импульсов 20 формирует короткий импульс, время появления которого совпадает с временем окончания импульса, поступившего на его вход. Поэтому в момент времени Т2 на выходе второго формирователя импульсов 20 будет сформирован корОткий импульс, совпадающий по времени появления с задним фронтом широтно-модулированного импульса, соответствующего второму сигналу (на фиг. 3 U 20).

С выхода второго формирователя импуль сов 20 короткий импульс поступает на вход

"сброс" счетчика 16 и устанавливает его в нулевое состояние. Таким образом; к моменту прихода на тактовый вход очередного импульса счетчик 16 находится в исходном состоянии.

В момент времени ТЗ и Т4 на тактовый вход счетчика 16 последовательно поступают два импульса (на фиг. 3 U 15), поэтому в момент времени Т4 на первом выходе счетчика.16 устанавливается логическая единица (на фиг, 3 U 161), à íà его втором выходе — логический нуль (на фиг, 3 U 162). B момент времени Т5 на первом выходе первого формирователя импульсов 14 заканчивается формирование импульса, поэтому в момент времени Т5 на первом выходе первого формирователя импульсов 14 появляется логический нуль (на фиг, 3 U 141), а на втором выходе этого формирователя — логическая единица (на фиг, 3 U 142), Таким образом, в момент времени Т5 на первом. втором и третьем входах первого 17 элемента И и рисутствуют логические единицы, поэтому первый 17 элемент И открывается, и на его выходе появляется широтно-модулированный импульс, соответствующий первому сигналу (на фиг. 3 U 17), B это время второй

18 элемент И закрыт логическим нулем, подаваемым на его первый вход со второго выхода счетчика 16 (на фиг, 3 U 162), поэтому на выходе второго 18 элемента И импульсы отсутствуют (на фиг. 3 U 18). B момент времени Т6 происходит окончание широтномодулированного импульса, соответствующего первому сигналу (на фиг.

3 U 23), поэтому в этот момент времени на третий вход первого 17 элемента И поступает логический нуль, который запирает пер5 вый 17 элемент И. Таким образом, за интервал времени от Т5 до Т6 на выходе первого 17 элемента И формируется импульс, длительность которого равна длительность широтно-модулированного

10 импульса, соответствующего первому сигналу (на фиг, 3 U 17), С выхода первого 17 элемента И этот импульс поступает на первый вход элемента ИЛИ 19 и с его выхода (на фиг, 3 U 19) на вход второго формирова15 теля импульсов 20, на выходе которого в момент времени Тб, совпадающий с задним фронтом широтно-модулированного импульса, соответствующего первому сигналу, формируется короткий импульс (на фиг.

20 3 U 20), устанавливающий счетчик импульсов 16 в исходное состояние, С приходом следующего синхроимпульса процесс, описанный выше. вновь повторяется. Таким образом, на выходе первого

25 17 и второго 18 элементов И образуются две последовательности широтно-модулированных импульсов, соответствующих первому и второму сигналам (на фиг. 3 U 17, U 18), С выхода первого 17 и второго 18 эле30 ментов И широтно-модулированные импульсы, соответствующие первому и второму сигналам, поступают на вход соответственно первого 21 и второго 22 демодуляторов, которые преобразуют широтно35 модулированные импульсы в аналоговый сигнал. На выходе первого демодулятора 21 образуется аналоговое напряжение (на фиг, 3 U 21), совпадающее по форме и пропорциональное по амплитуде напряжению, посту40 пающему на первую 10 входную шину (на фиг. 2 U 10), а на выходе второго демодулятора 22 — аналоговое напряжение (на фиг.3

0 22), соответствующее по форме и амплитуде напряжению, поступающему на вторую

45 11 входную шину (на фиг. 2 U 11), которые затем подаются соответственно на первую

24 и вторую 25 выходные шины, Применение данного устройства обьединения и разделения двух аналоговых сиг50 налов позволит уменьшить ошибки при передаче и приеме информации, снизить массу и габариты аппаратуры, повысить ее надежность и экономичность.

Формула изобретения

55 Устройство объединения и разделения двух аналоговых сигналов, на стороне обьединения содержащее первый и второй преобразователи напряжение-временной интервал, генератор тактовых импульсов и сумматор, а на стороне разделения содер1734224

12 жащее первый и второй демодуляторы, о т ли ч а ю ще е с я тем, что, с целью уменьшения искажения сигнала путем ослабления взаимного влияния сигналов и упрощения устройства, на стороне объединения введены 5 первый и второй блоки преобразования уровня и последовательно соединенные блок синхронизации и генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к первым входам первого и второго 10 преобразователей напряжение — временной интервал, к вторым входам которых подключены выходы соответствующих первого и второго блоков преобразования уровня, выход генератора тактовых импульсов под- 15 ключен к входу блока синхронизации, второй и третий выходы которого подключены к первому и второму входам сумматора, к третьему и четвертому входам которого под20 ключены выходы первого и второго преобразователей напряжение-временной интервал, а на стороне разделения введены последовательно соединенные первый формирователь импульсов, элемент И-НЕ и счетчик, выходы которого через первый и второй элементы И подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого подключен к входу "сброс" счетчика, вторые входы первого и второго элементов И объ-. единены и подключены к второму выходу первого формирователя импульсов, вход которого объединен с вторым входом элемента И-НЕ и с третьими входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к входам соответствующих первого и второго демодуляторов.

1734224

Ui C и6 т

0 — Т

Т1 Т2

ИФ2

LH5 тз тю

&82

ufo

JZ4

022

Составитель О,Ильин

Редактор М.Васильева Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н,Ревская

Заказ 1677 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101