Оптическая система связи

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для беспроводного обмена информацией, например, между двумя ЭВМ, находящимися в подвижном состоянии друг относительно друга или разделенными препятствием для проводных средств связи. Технический результат, достигаемый изобретением, - повышение надежности работы системы связи и увеличение дальности связи. Оптическая система связи содержит на передающей части управляемый генератор опорной частоты 1, комбинированный счетчик 2, импульсный усилитель тока 3, излучатель света 4. На приемной части - фотоприемник 5, импульсный усилитель-ограничитель напряжения 6, фильтр нижних частот 7, одновибратор 8 и индикатор приема сигнала 9. Передающая часть системы связи выполнена в виде преобразователя формы сигнала входной дискретной информации в укороченные импульсы света, благодаря чему уменьшается время активного состояния оптической системы и создаются условия для увеличения мощности импульсов света, а значит и дальности связи. 2 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для беспроводного обмена информацией, например, между двумя ЭВМ, находящимися в подвижном состоянии друг относительно друга или разделенными препятствием для проводных средств связи.

Известны устройства оптической системы передачи информации (см. патенты Германии N 3930067, 3930069 МКИ H 04 B 10/00, 1991 г.). Данные устройства содержат электрооптический преобразователь на передающей стороне и оптоэлектронный преобразователь в приемнике. В передатчике сформировано колебание несущей частоты, которую модулирует передаваемый сигнал, и промодулированный сигнал поступает на электрооптический преобразователь. Наличие генератора, управляемого напряжением, фазовых детекторов усложняет схему, что влияет на ее надежность.

Известна также оптическая система (см. патент Японии N 4-59815 МКИ H 04 B 10/24, 10/40, 1992 г.), принятая автором за прототип. Эта система осуществляет связь между устройствами, среди которых по меньшей мере одно является подвижным. Устройство содержит схему формирования, формирующую сигнал несущей заданной частоты, модулятор, модулирующий полученную несущую при помощи передаваемой информации, устройство управления, осуществляющее избирательную передачу несущей, индикатор, информирующий о приеме сигнала. Система осуществляет связь, используя канал связи, наличие которого подтверждает индикатор.

Постоянное присутствие несущей частоты ведет к тому, что излучатель света все время находится в рабочем положении, т.е. нагружен на 100%. Данное обстоятельство, а также громоздкость схемы ведет к снижению ее надежности.

Технический результат, достигаемый изобретением, - повышение надежности работы системы связи и увеличение дальности связи. Данный технический результат достигается тем, что оптическая система связи, состоящая из передающей части, в которую входит излучатель света, и приемной части, включающей фотоприемник и индикатор приема сигналов, передающая часть выполнена в виде преобразователя формы сигнала входной дискретной информации в укороченные импульсы света, включающего в себя последовательно соединенные управляемый генератор опорной частоты, комбинированный счетчик, импульсный усилитель тока и излучатель света, кроме того, вход выбора режима комбинированного счетчика соединен с входом управляемого генератора опорной частоты и является информационным входом передающей части, информационные входы комбинированного счетчика являются входом кода числа, а приемная часть выполнена в виде блока восстановления исходной формы сигнала, включающего в себя последовательно соединенные фотоприемник, импульсный усилитель-ограничитель напряжения, фильтр нижних частот, одновибратор и индикатор приема сигнала, причем выход одновибратора является информационным выходом приемной части.

Сравнение заявляемого решения с прототипом показывает, что передающая часть системы связи выполнена в виде преобразователя формы сигнала входной дискретной информации в укороченные импульсы света, благодаря чему уменьшается время активного состояния оптической системы и создаются условия для увеличения мощности импульсов света, а значит и дальности связи.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них данной совокупности признаков. А вышеуказанная совокупность позволяет достичь необходимый технический результат - повышение надежности работы системы связи и увеличение дальности связи.

На фиг. 1 представлена функциональная схема оптической системы связи, на фиг. 2 - диаграммы сигналов, поясняющие ее работу.

Оптическая система связи содержит в передающей части: управляемый генератор опорной частоты 1 (в дальнейшем "генератор"), комбинированный счетчик 2 (в дальнейшем "счетчик"), импульсный усилитель тока 3 и излучатель света 4.

В приемной части - фотоприемник 5, импульсный усилитель-ограничитель напряжения 6, фильтр нижних частот 7, одновибратор 8 и индикатор приема сигнала 9.

Шкала скоростей обмена информацией по последовательным каналам между двумя ЭВМ стандартна и в зависимости от выбранной скорости V_БИТ и от коэффициента деления K_сч счетчика 2 подбирается опорная частота f_г генератора 1.

f_г = K_сч·V_БИТ.

Длительность восстанавливаемого выходного импульса t_имп одновибратора 8 подбирается ориентировочно t_имп ≈ 1/V_БИТ ≈ t_БИТ, где t_БИТ - длительность одного бита информации Оптическая система связи работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда на входе передающей части системы информация отсутствует, на управляющий вход генератора 1 поступает сигнал запрета генерации, одновременно на вход выбора режима счетчик 2 - разрешение параллельной записи в счетчик 2 числа, соответствующего коду числа на его информационных входах и равного половине коэффициента деления счетчика K_сч/2. В этом случае на выходах переноса счетчика 2 и импульсного усилителя тока 3, на излучателе света 4, выходах фотоприемника 5, усилителя-ограничителя напряжения 6, фильтра нижних частот 7 и одновибратора 8 устанавливается нулевой уровень, соответствующий режиму отсутствия информации.

Информация на входе системы начинается со стартового бита, дающего разрешение на работу генератора 1 (см. фиг. 2 (1)) и переводящего счетчик 2 в режим деления частоты сигнала, поступающего с выхода генератора 1 на счетный вход счетчика 2 (фиг. 2 (2)). Счетчик 2, имея предустановку кода числа K_сч/2, отсчитывает число импульсов K_сч/2 и при переполнении выдает на выход переноса импульс, равный одному периоду выходного сигнала генератора 1 (фиг. 2 (3)). Этот импульс передается импульсным усилителем тока 3 на излучатель света 4, воспринимается фотоприемником 5, усиливается, и при возрастании амплитуды сигнала с уменьшением длины оптического канала связи формируется импульсным усилителем-ограничителем напряжения 6, и затем после обработки формы импульса фильтром нижних частот 7 передним фронтом запускает одновибратор 8, выход которого принимает единичное состояние на время t_имп, и таким образом восстанавливается стартовый бит информации (фиг. 2 (4)). Восстановленный бит информации отличается от исходного сдвигом фазы на 90 эл. градусов и длительностью t_имп ≈ t_бит, что несущественно для достоверности приема стартового бита ЭВМ-приемником согласно характеристикам асинхронного режима обмена информацией по последовательному каналу.

Если логический уровень очередного бита информации после стартового не меняется, то генератор 1 продолжает работать, а счетчик 2 отсчитывать импульсы с выхода генератора 1. При очередном переполнении счетчика 2 через K_сч импульсов на выходе переноса вновь появится короткий импульс, сдвинутый на 90 эл.градусов относительно начала текущего бита. И далее система реагирует на этот импульс аналогично описанному со стартовым битом. Если логический уровень очередного бита информации после стартового или аналогичного по уровню текущего бита меняется, то на управляющий вход генератора 1 поступает сигнал запрета генерации, в счетчик 2 по входу выбора режима - разрешение параллельной записи кода числа K_сч/2 аналогично исходному состоянию системы, и на выходе одновибратора 8 по окончании формирования предыдущего бита с единичным уровнем устанавливается нулевой уровень.

Таким образом, благодаря приведенному схемному решению оптической системы связи уменьшается время активного состояния системы и создаются условия для повышения надежности ее работы при одновременном увеличении мощности импульсов света и, следовательно, дальности связи.

Формула изобретения

Оптическая система связи, состоящая из передающей части, в которую входит излучатель света, и приемной части, включающей фотоприемник и индикатор приема сигналов, отличающаяся тем, что передающая часть выполнена в виде преобразователя формы сигнала входной дискретной информации в укороченные импульсы света, включающего в себя последовательно соединенные управляемый генератор опорной частоты, комбинированный счетчик, импульсный усилитель тока и излучатель света, кроме того, вход выбора режима комбинированного счетчика соединен с входом управляемого генератора опорной частоты и является информационным входом передающей части, информационные входы комбинированного счетчика являются входом кода числа, а приемная часть выполнена в виде блока восстановления исходной формы сигнала, включающего в себя последовательно соединенные фотоприемник, импульсный усилитель-ограничитель напряжения, фильтр нижних частот, одновибратор и индикатор приема сигнала, причем выход одновибратора является информационным выходом приемной части.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2