Устройство радиоканала связи для передачи и приема цифровой информации

 

Изобретение относится к технике передачи цифровой информации по радиолиниям, может быть использовано в системах радиотелеметрии и для обмена информацией между ЭВМ. Технический результат - упрощение устройства и расширение диапазона скоростей передачи информации. Для этого на передающей стороне устройства через преобразователь уровней поступающий цифровой сигнал дифференцируется, фильтруется и через делитель напряжения поступает на модулятор частоты. На приемной стороне устройства происходит обратное преобразование сигнала, что позволяет передавать информацию с любой скоростью, разрешенной Госстандартом. 4 ил.

Изобретение относится к технике передачи цифровой информации по радиолиниям и может быть использовано в системах радиотелеметрии и для обмена информацией между ЭВМ.

Известны устройства для передачи и приема цифровой информации [1], [2], [3] преобразующие последовательные цифровые сигналы в помехоустойчивую форму передачи по каналам связи, но они предназначены для многопроводной линии связи или кабельных магистральных систем.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является радиомодем [4]. Известное устройство радиоканала связи для передачи и приема цифровой информации по "стыку 2" (RS232) содержит на передающей и приемной стороне радиостанции с излучением F3E и модемы, обеспечивающие заполнение (модуляцию) временных интервалов элементов цифровых "1" и "0" различными значениями частоты сигнала на передающей стороне и демодуляцию заполняющих сигналов на приемной стороне.

Недостатками известного устройства радиоканала связи для передачи и приема цифровой информации является относительная сложность и фиксированное значение скорости передачи информации.

Цель изобретения - упрощение устройства и расширение диапазона скоростей передачи информации.

Поставленная цель достигается тем, что в радиоканал связи, содержащий на передающей стороне передатчик с излучением F3E (G3E) с входящими в него последовательно соединенными устройствами формирования частоты излучения, модулятором частоты излучения и усилителем мощности, а на приемной стороне - приемник излучения F3E (G3E) с входящими в него последовательно соединенными устройствами усилителя промежуточной частоты, частотного детектора и шумоподавителя, введены: на передающей стороне - последовательно соединенные первый преобразователь уровней, дифференцирующая цепь, первый полосовой фильтр и делитель напряжения, выходом соединенный с модулирующим входом модулятора частоты излучения, второй преобразователь уровней, подключенный выходом к формирователю частоты излучения, на приемной стороне - второй полосовой фильтр, подключенный входом к первому выходу шумоподавителя, усилитель низкой частоты, подключенный входом к выходу второго полосового фильтра, два компаратора уровней, подключенные входами к выходу усилителя низкой частоты, RS-триггер, подключенный входом S к выходу компаратора уровней положительной полярности, а входом R к выходу схемы ИЛИ, схема ИЛИ, подключенная одним входом к выходу компаратора уровней отрицательной полярности, а вторым входом - к выходу формирователя импульсов обнуления, формирователь импульсов обнуления, подключенный входом ко второму выходу шумоподавителя, третий преобразователь уровней, подключенный входом к выходу RS-триггера и четвертый преобразователь уровней, подключенный входом ко второму выходу шумоподавителя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема передающей стороны радиоканала, на фиг. 2 - функциональная схема приемной стороны; на фиг. 3 и 4 представлены временные диаграммы, поясняющие работу передающей и приемной сторон.

Устройство содержит на передающей стороне первый преобразователь уровней 1, дифференцирующую цепь 2, первый полосовой фильтр 3, делитель напряжения 4, второй преобразователь уровней 5, формирователь частоты излучения 6, модулятор частоты излучения 7, усилитель мощности 8.

На приемной стороне устройство содержит усилитель промежуточной частоты 9, частотный детектор 10, шумоподавитель 11, второй полосовой фильтр 12, формирователь импульсов обнуления 15, четвертый преобразователь уровней 13, усилитель низкой частоты 14, компаратор уровней сигнала положительной полярности 16, компаратор уровней сигнала отрицательной полярности 17, RS-триггер 18, схему ИЛИ 19, третий преобразователь уровней 20.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал включения передатчика RTS, поступающий в устройство по цепям "стыка 2" (диаграмма 27, фиг. 4) проходит в устройстве через преобразователь уровней 5 на формирователь частоты излучения 6 и разрешает формирование сигнала частоты излучения. Сигнал частоты излучения проходит через модулятор частоты излучения 7, обеспечивающий девиацию частоты излучения, усиливается усилителем мощности 8, и через антенно-фидерное устройство (не изображенное на фиг. 1) излучается в пространство. Информационный сигнал TxD, поступающий в устройство по цепям "стыка 2" (диаграмма 21, фиг. 3) проходит в устройстве через преобразователь уровней 1 и дифференцируется дифференцирующей цепью 2. С выхода дифференцирующей цепи 2 сигнал проходит через полосовой фильтр 3, обужающий спектр сигнала, и через делитель напряжения 4 поступает на модулирующий вход модулятора частоты излучения 7. Форма сигнала на модулирующем входе модулятора частоты излучений 7 представлена на диаграмме 22 фиг. 2. Модулятор частоты излучения обеспечивает девиацию частоты излучения пропорционально уровню модулирующего сигнала. (Величина девиации частоты излучения и ширина спектра излучаемого сигнала установлены в соответствии с требованиями ГОСТ 12256-86).

На приемной стороне сигналы, принятые антенно-фидерными устройствами, усиливаются, преобразуются по частоте в сигналы промежуточной частоты f_пр (устройствами не изображенными на фиг. 2), усиливаются усилителем промежуточной частоты 9 и поступают на вход частотного детектора 10. В частном детекторе сигналы демодулируются и на выходе частотного детектора 10 формируется низкочастотный сигнал по форме аналогичный сигналу, поступающему на модулирующий вход модулятора частоты излучения 7 (диаграмма 22, фиг. 3), за исключением задержки по времени, возникающей при обработке в устройствах приемника. С выхода частотного детектора 10 сигнал проходит на первый выход шумоподавителя 11, фильтруется полосовым фильтром 12, усиливается усилителем низкой частоты 14 и поступает на входы компараторов уровней 16 и 17. Форма сигнала на входах компараторов уровней 16 и 17 представлена на диаграмме 23 фиг. 3. Компаратор уровней 16 обеспечивает компарирование уровней сигналов положительной полярности, а компаратор уровней 17 - сигналов отрицательной полярности. Пороги компараторов уровней 16 и 17 сигналов положительной и отрицательной полярности установлены по уровню 0,5 амплитуды сигналов на входе компараторов уровней при номинальном значении девиации частоты излучения (пунктирные линии на диаграмме 23 фиг. 3). Сигнал с выхода компаратора уровней 10 (диаграмма 24 фиг. 3) поступает на вход S RS-триггера 18 и производит установку RS-триггера 18 в состояние "1". Сигнал с выхода компаратора уровней 17 (диаграмма 25 фиг. 3) проходит через схему ИЛИ 19 и обнуляет RS-триггер 18. Выходной сигнал RS-триггера 18 проходит через преобразователь уровня 20 и поступает на выход устройства по цепи "стыка 2" как сигнал RxD (диаграмма 26 фиг. 3). В результате выходной информационный сигнал RxD (диаграмма 26 фиг. 3) повторяет форму сигнала входной информации TxD (диаграмма 21 фиг. 3), что и обеспечивает передачу цифровой информации. При этом длительность элементов цифровой информации "1" и "0" входного сигнала TxD может изменяться в значительных пределах без нарушения формы выходных сигналов RxD, что обеспечивает возможность изменения скорости передачи информации. Максимальное значение скорости передачи информации ограничивается допустимой шириной спектра излучаемого сигнала по ГОСТ 12256-86 и может достигать 6 Кбот.

При поступлении на вход приемника сигнала с частотой излучения на втором шумоподавителе 11 формируется сигнал, поступающий через преобразователь уровня 13 на выход устройства в цепь "стыка 2", как сигнал DCD (диаграмма 29 фиг. 4 - сигнал наличия на входе приемника несущей частоты).

С целью обеспечения начальной привязки состояния RS-триггера 18 в начале приема информации (до поступления информационных сигналов) производится обнуление RS-триггера 18 импульсом, поступающим с выхода формирователя импульсов обнуления 15 (диаграмма 30 фиг. 4) через схему ИЛИ 19. Запуск формирователя импульсов обнуления 15 производится фронтом сигнала с второго выхода шумоподавителя 11. Для исключения обнуления сигналов RxD в начале приема информации (диаграмма 31 фиг. 4) входной сигнал TxD (диаграмма 28 фиг. 4) должен быть задержан в источнике сигнала (не изображенном на фиг. 1) относительно фронта сигнала RTS (диаграмма 27 фиг. 4) на время t_зад., превышающее суммарное время задержки сигнала на втором выходе шумоподавителя 11 относительно сигнала RTS и длительности импульса обнуления.

Предлагаемое устройство реализовано на аналоговых и цифровых интегральных микросхемах.

Источники информации 1. Устройство передачи и приема двоичных сигналов. Авторское свидетельство СССР N 824460, кл. H 04 B 5/02, 1979 г.

2. Устройство для приема и передачи информации. Авторское свидетельство СССР N 1179415, кл. G 08 C 19/28, 1984 г.

3. Ф. Дженингс. Практическая передача данных. Модемы, сети и протоколы. М., "Мир", 1989, с. 40, 158.

4. Радиомодем, входящий в систему телеуправления по радиоканалу "Волна". Международная выставка "Системы и средства связи". Москва, 13-17 мая 1996 г. Рекламный проспект Государственного приборного завода. (прототип)ч

Формула изобретения

Устройство радиоканала связи для передачи и приема цифровой информации, содержащее на передающей стороне передатчик с излучением F3E (G 3E) с входящими в него последовательно соединенными устройствами формирования частоты излучения, модулятора частоты излучения и усилителя мощности, а на приемной стороне - приемник излучения F3E (G 3E) с входящими в него последовательно соединенными устройствами усилителя промежуточной частоты, частотного детектора и шумоподавителя, отличающееся тем, что в него введены на передающей стороне последовательно соединенные первый преобразователь уровней, дифференцирующая цепь, первый полосовой фильтр и делитель напряжения, выходом соединенный с модулирующим входом модулятора частоты излучения, второй преобразователь уровней, подключенный выходом к формирователю частоты излучения, на приемной стороне введены второй полосовой фильтр, подключенный входом к первому выходу шумоподавителя, усилитель низкой частоты, подключенный входом к выходу второго полосового фильтра, компаратор уровней положительной полярности и компаратор уровней отрицательной полярности, подключенные входами к выходу усилителя низкой частоты, RS-триггер, подключенный входом S к выходу компаратора уровней положительной полярности, входом R к выходу схемы ИЛИ, схема ИЛИ, подключенная одним входом к выходу компаратора уровней отрицательной полярности, вторым входом к выходу формирователя импульсов обнуления, формирователь импульсов обнуления, подключенный входом ко второму выходу шумоподавителя, третий преобразователь уровней, подключенный входом к выходу RS-триггера, четвертый преобразователь уровней, подключенный входом ко второму выходу шумоподавителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4