Diviziunea în timp a canalelor se bazează pe teorema lui V.A. Kotelnikov că un semnal continuu al cărui spectru este limitat frecventa maxima Fc max este complet determinat de citirile sale discrete luate la intervale de timp

În acest caz, în intervalele dintre eșantioanele unui canal, este posibil să se transmită mostre de semnale de la alte canale. Astfel, semnalele de la surse diferite conectează la linie comună alternativ, fără a se suprapune între ele (Figura 3.4). Astfel de semnale îndeplinesc condițiile independență liniarăși ortogonalitatea.

T D - timpul de eșantionare, T k - timpul canalului, SI - impulsul de sincronizare

Figura 3.4 - Ilustrarea principiului diviziunii în timp a canalelor

Figura 3.5 prezintă o diagramă bloc a unui sistem de măsurare multicanal cu o diviziune în timp a canalelor și o linie de comunicație sub forma unei legături radio. În loc de o legătură radio, în unele cazuri, poate fi folosită linie de sârmă comunicare.

Pentru formarea shared canale de măsurare funcționarea dispozitivelor de control (CU) elemente cheie(KU) pe partea de transmisie și de recepție trebuie să fie sincronă și în fază. Prin urmare, unul dintre canale este atribuit să transmită un impuls de sincronizare, care este semnificativ diferit într-unul dintre parametri de impulsurile de informație (numărările de semnal) (SI din Figura 3.4 are o amplitudine mai mare decât valoare maximă numărarea semnalului de măsurare). SI este alocat pe partea de recepție de către selectorul de impulsuri de sincronizare (SS) și setează contorul de canal pe partea de recepție la starea inițială de la care începe numărarea canalelor, adică. asigură controlul în fază al unității de control.

Selectorul de impulsuri de canal (SCI) formează un impuls de canal sincron din semnalul de grup recepționat, care este alimentat la intrarea de numărare CU și comută contorul de canal la rata la care sosesc contorizarea canalelor învecinate.

După cum puteți vedea din diagramă, transformarea primară semnale de măsurareîn ICMS există întotdeauna o conversie a semnalelor continue în unele discrete, adică eșantionarea. În consecință, în prima etapă de modulare, de regulă, se realizează AIM-1.

D - senzor, KU - dispozitiv cheie, UU - dispozitiv de control,

M - modulator, G - generator, PR - receptor, DM - demodulator,

UV - dispozitiv de recuperare, RU - dispozitiv de înregistrare,

SS - selector de impuls de sincronizare,

SKI - selector de impulsuri de canal

Figura 3.5 - Schema structurala sistem de măsurare a diviziunii în timp

Semnalul de grup de la ieșirea comutatorului de canal poate suferi o conversie secundară. Dacă, proporțional cu semnalul modulator (semnalul senzorului), lățimea impulsului canalului fK se modifică, atunci obținem modularea lățimii impulsului(PWM).

Dacă, conform legii de modificare a semnalului senzorului, poziția marginii frontale a pulsului se modifică în raport cu originea (de obicei începutul intervalului de canal), atunci obținem modularea în timp a impulsului (PIM).

Semnalul de la ieșirea comutatorului de canal poate fi, de asemenea, convertit într-un semnal digital, adică într-un cod. În telemetrie, acest tip de conversie se numește modulare în cod de impuls (CPM).

În a doua etapă de modulare a unei secvențe de impulsuri care formează semnale cu PWM, PWM sau VIM, acesta poate modula purtătorul în amplitudine (AM), frecvență (FM) sau fază (PM).

Curs 4. Avantajele și dezavantajele multicanalului sisteme de măsurare cu diviziune în frecvență și timp

Sisteme de măsurare cu diviziunea în frecvență canale

Demnitate

• 1) Transmiterea simultană (paralelă) a semnalelor de la fiecare senzor, independent unul de celălalt. Din acest motiv, nu există practic nicio întârziere în recepția semnalelor de măsurare pe partea de recepție (dacă nu ținem cont de timpul de propagare a semnalului în linia de comunicație, care crește odată cu creșterea distanței de transmisie).
• 2) „Vitalitatea” sistemului, care este asigurată, din nou, de transmiterea independentă a semnalelor prin fiecare canal de măsurare.

Defecte

1) Număr limitat canale de măsurare.

Neliniaritatea caracteristicilor căii comune de transmisie a semnalului în SCMS provoacă o limitare număr maxim canale care pot fi implementate.

Fie neliniaritatea caracteristicilor canalului comun al SCMS să fie descrisă printr-o ecuație neliniară:

U OUT- semnal de la ieșirea căii de grup, U- semnal la iesirea sumatorului. (Un element neliniar, în special, poate fi un modulator purtător).

Semnal U(t) se formează prin însumarea semnalelor tuturor subpurtătorilor din sumator:

Fie pentru toate subpurtătoarele de amplitudine E k = 1.

Înlocuind (4.2) în (4.1), obținem următoarele componente în semnalul de ieșire:

Vom face un înlocuitor.

Astfel, semnalul de la ieșirea căii de grup și, în consecință, de la intrările tuturor filtrelor de trecere a benzii încrucișate de pe partea de recepție, conține nu numai componentele semnalului de intrare, ci și un set mare de frecvențe combinate de tipul . Cum mai mult număr canale N, cu atât mai multe frecvențe combinate apar în spectrul semnalului.

Cu un număr mic de canale ( N 6) puteți selecta în continuare subpurtători F 1 , F 2 ,…, F N astfel încât frecvențele combinate să nu cadă în benzile de trecere ale filtrelor de încrucișare. Odată cu creșterea numărului de canale, acest lucru nu se mai poate face.

Dacă ne limităm la trei termeni în expresia (4.1), atunci numărul de frecvențe combinate de forma u1 ± u2 ± u3 este 480 pentru numărul de canale N= 10 și 1820 la N= 15. Aceste frecvențe combinate se încadrează în lățimea de bandă a filtrelor de trecere de bandă ale canalului și creează interferențe numite diafonie. Cu un număr mare de canale, diafonia se apropie de zgomotul de fluctuație în natură. Prin urmare, este necesar să se ocupe de aceste interferențe în aceleași moduri ca și în lupta împotriva zgomotului. Una dintre modalitățile lor este utilizarea tipurilor de modulație în bandă largă, adică în subpurtători este necesar să se folosească nu AM, ci FM. Utilizarea FM face posibilă reducerea cerințelor pentru liniaritatea caracteristicilor căii comune; prin urmare, subpurtătoarele FM sunt cele mai utilizate pe scară largă în FMS.

Cu diviziunea în timp a canalelor (TDM), semnalele fiecărui canal sunt eșantionate, iar valorile lor instantanee sunt transmise secvenţial în timp. Astfel, fiecare mesaj este transmis în impulsuri scurte - mostre. Pe o linie de comunicare pentru o anumită perioadă de timp - perioada de repetare, care este rezervată transmiterii, puteți transmite numărul corespunzător de astfel de mesaje.

Schema bloc a sistemului de transmitere a informațiilor cu VRK. În fig. 4.3 prezintă o diagramă bloc simplificată a unui sistem cu un VRM. Un mesaj, de exemplu, când conexiune telefonică sub formă de semnale sonore, intră în P in, unde vibrațiile sonore sunt transformate în cele electrice. Distribuitorii părților P1 emițătoare și P2 receptoare trebuie să funcționeze sincron și în fază. Distribuitoarele sunt comutate prin impulsuri de la GTI. La sfârșitul fiecărui ciclu, un impuls de fazare este trimis la linia de comunicație pentru a se asigura că ambele supape funcționează în fază. Sincronizarea funcționării acestora este asigurată de stabilitatea frecvenței GTI a părților de emisie și de recepție.

Distribuitorul conectează circuite în serie pentru a transmite mesaje pe canalul corespunzător. Deoarece este alocat o perioadă mică de timp pentru transmiterea mesajelor, de-a lungul liniei de comunicație vor urma impulsuri scurte, a căror durată este determinată de momentul în care distribuitorul conectează acest circuit. Pe partea de recepție, datorită funcționării sincrone și în fază a distribuitoarelor, impulsurile scurte sunt alimentate către P VY x, unde are loc transformarea inversă a semnalelor electrice în sunet.

În cazul TDM, între semnalele fiecărui canal, transmise secvenţial în timp prin linia de comunicaţie, se introduce un interval de timp de protecţie (Fig. 4.4), care este necesar pentru a elimina influenţa (suprapunerea) reciprocă a canalelor. Acesta din urmă apare din cauza prezenței distorsiunilor de fază-frecvență în linia de comunicație, ceea ce provoacă timp de propagare inegal al semnalelor de diferite frecvențe.

Numărul de canale din VRK depinde de durata impulsurilor canalului și frecvența repetării acestora, care în transmiterea mesajelor continue este determinată de teorema Kotelnikov privind conversia semnalelor continue în unele discrete.

În acest fel, numărul total canale la VRK

(4.1)

unde T p este perioada de repetare;
- durata impulsului în fază; - durata intervalului de protectie; - durata impulsului canalului.

Banda de frecvență necesară pentru organizație P canale la VRK, este determinată de durata minimă a impulsului canalului
, care depinde de numărul de canale de comunicare organizate și de natura mesajului, se determină din expresie

(4.2)

unde K p este un coeficient care depinde de forma pulsului (pentru un impuls dreptunghiular K p ~ 0,7).

Să determinăm banda de frecvență necesară, de exemplu, pentru organizarea a 12 canale telefonice în VRK. Durata impulsului la organizarea a 12 canale telefonice pe linia de comunicație va fi determinată din următoarele considerente. Perioada de repetiție T p = 1 / f p, unde f p este frecvența de repetiție, care este determinată de expresia f p = 2f max = 2 3400 = 6800 Hz. Aici f max = 3400 Hz este frecvența maximă la transmiterea mesajelor telefonice. Pentru transmisie luați f p = 8000 Hz. Atunci f p = 1/8000 = 125 μs.

Din expresie (4.1)

Înlocuind în ultima expresie valorile lui T p = 125 μs și n = 12, obținem
1 μs. Cunoașterea duratei pulsului canalului
iar luând K p = 0,7 din expresia (4.2), găsim

Astfel, banda de frecvență pentru organizarea a 12 canale telefonice cu FDC depășește semnificativ banda de frecvență necesară organizării aceluiași număr de canale cu FDC, care este de 48 kHz (12 (3400 + 600) = 48000 Hz, unde 600 Hz este banda de frecvență. alocate pentru a filtra canalele adiacente).

În consecință, utilizarea VRM pentru transmiterea de mesaje analogice (de exemplu, telefon, fax, televiziune) are o serie de limitări. În același timp, transmiterea de mesaje discrete (telegraf, telemecanică, transmisie de date) cu VRK oferă avantaje semnificative. Acest lucru se datorează faptului că semnalele discrete pentru aceste tipuri de mesaje au o durată semnificativă, iar spectrul de frecvență al unor astfel de semnale este situat în partea inferioară. gama de frecvente prin urmare, durata și perioada de repetiție a impulsurilor canalului pot fi relativ lungi, ceea ce reduce semnificativ banda de frecvență necesară.

Cu VKM, pentru a coordona un mesaj cu un canal de comunicare, tipuri diferite modularea canalului.

Dezavantajele VRM includ o bandă de frecvență relativ largă necesară pentru transmiterea mesajelor; complexitatea comutării echipamentelor (distribuitorilor) la organizarea unui număr semnificativ de canale de comunicație și necesitatea de a corecta caracteristicile fază-frecvență ale liniei de comunicație pentru a elimina influența reciprocă a canalelor de comunicație.

Sisteme de transmisie multiplex cu diviziune în timp.

Construcția sistemelor de transmisie cu multiplexare pe diviziune în timp (TDM) Esența separării în timp a canalelor, schema bloc a unui SP cu un TDM. teorema lui Kotelnikov. feluri modularea pulsului... Analiza comparativă a tipurilor de modulație a impulsurilor și domeniul lor de aplicare.

Ideea diviziunii în timp a canalelor este aceea că elementele semnalului primar aparținând canalului i sunt transmise în intervale de timp care nu se suprapun, fără semnale de la alte canale de-a lungul unei linii comune.

În cea mai mare parte, semnalele primare sunt analogice (continue), iar ideea FDC determină necesitatea unei operațiuni de eșantionare.

Această operație este efectuată în conformitate cu teorema Kotelnikov. Se formulează astfel: orice semnal continuu în timp cu un spectru limitat de frecvență poate fi reprezentat printr-o succesiune a citirilor sale (valori instantanee), luate pe un interval de timp:

T D = 1/F D , F D ≥ 2F B .

Fiecărui semnal i se atribuie propriul interval de timp.

Operația de eșantionare se efectuează folosind chei electronice de canal

Orez. 8.1. Schema bloc a unui sistem de transmisie multiplex cu diviziune în timp

Interval de timp dintre cele mai apropiate impulsuri ale semnalului de grup T K numit interval de timp sau interval de timp (Time Slot). Din principiul combinării temporale a semnalelor, rezultă că transmisia în astfel de sisteme se realizează în cicluri, adică periodic sub formă de grupuri de N gr = N + n impulsuri, unde N- numarul de semnale informative, n- numărul de semnale de serviciu (impulsuri de sincronizare - IS, comunicare de serviciu, control și apeluri). Apoi valoarea intervalului de timp:

Δt K = T D / N gr .

Figura 8.2. La explicația metodei de împărțire în timp a canalelor.

Cu împărțirea în timp a canalelor, sunt posibile următoarele tipuri de modulație:

1.AIM - modulare puls-amplitudine;

2. PWM - modularea lățimii impulsului;

3.FIM –modulație fază-impuls;

4.PHIM - Modularea Frecvenței Pulsului.

Cu AIM, secvența periodică a impulsurilor se modifică în funcție de modificarea semnalului de modulare. Distingeți (AIM -1) modulația de amplitudine a impulsurilor de primul tip (în care vârfurile impulsurilor se modifică în funcție de semnalul de modulare) Cu ( AIM -2) modulație de amplitudine de al doilea fel, partea superioară a impulsurilor este plată și este egală cu amplitudinea pulsului în momentul discriminării. Când raportul de impuls este mai mare de zece, diferențele dintre AIM-1 și AIM-2 dispar. Modulația AIM este ușor de implementat, dar are imunitate scăzută la zgomot, deoarece orice interferență modifică amplitudinea pulsului și distorsionează forma semnalului reconstruit.AIM este de obicei folosit ca formă intermediară de modulație atunci când se transformă un semnal analog într-unul digital.

Cu PWM, spectrul semnalului se modifică în funcție de durata semnalului.Nivelul minim al semnalului corespunde duratei minime a impulsului și, în consecință, spectrului maxim de semnal.

În acest caz, amplitudinea impulsurilor rămâne neschimbată. Cu PWM unilateral (OWM), modificarea duratei are loc numai prin deplasare

unul dintre fețele din spate sau din față. Cu PWM bidirecțional, modificarea duratei are loc în raport cu punctul de ceas. Metodă de transmisie mai rezistentă la zgomot în comparație cu AIM. Pentru a scăpa de distorsiunea de amplitudine, se folosește un limitator de amplitudine. PWM este utilizat în MSP-urile de comunicație radio cu impulsuri, precum și în unele sisteme de telemetrie radio, sisteme de telecontrol și telemecanică.

PPM este un tip de modulare a impulsului de timp.

Există mai multe tipuri de FIM

PPM de primul fel CU acesta, deplasarea în timp a impulsurilor este proporțională cu valoarea semnalului modulator în momentul apariției pulsului. Modulație de impuls FIM-2 în care deplasarea în timp este proporțională cu valoarea semnalului de modulare la punctele de ceas. De obicei, se utilizează FIM-2. Cu valori negative ale semnalului de modulare, impulsurile sunt deplasate la stânga și cu valori pozitive la dreapta.

În echipamentele cu un VRM și metode de modulare analogică, PPM a primit cea mai mare aplicație, deoarece atunci când este utilizat, este posibil să se reducă efectul de interferență al zgomotului aditiv și al interferenței prin limitarea în două sensuri a impulsurilor în amplitudine și, de asemenea, să se potrivească optim. durata constantă a impulsului cu lățimea de bandă a canalului. În sistemele de transmisie cu VRK este utilizat în principal FIM.

Cu PFM, rata de repetiție a pulsului se modifică în funcție de amplitudinea semnalului modulator.

Întrebări pentru autocontrol.

1. Cum sună teorema lui Kotelnikov?

2. De ce se aplică teorema lui Kotelnikov numai semnalelor continue cu un spectru limitat?

3.Ce este AIM-1 și AIM-2, care este diferența lor?

4. PWM - modulație, modalități de realizare a avantajelor și dezavantajelor?

5. Modulația FIM, cum să implementați avantajele și dezavantajele?

6. Desemnarea filtrelor trece-jos incluse la intrarea modulatoarelor de amplitudine puls de canal.

7. Desemnarea filtrelor trece-jos incluse la ieșirea selectoarelor de canal.

8. Necesitatea funcționării sincrone a modulatoarelor de amplitudine-impuls și a selectoarelor de canal.

Subiectul numărul 7

Principii de construire a sistemelor de transmisie multicanal

Tema lecției numărul 2

Împărțirea în timp a canalelor

Prima întrebare de studiu

Împărțirea în timp a canalelor

Sistemele de transmisie multicanal cu multiplexare pe diviziune în timp (TDM) sunt utilizate pe scară largă pentru transmiterea de informații analogice și discrete.

Divizarea în timp a canalelor este posibilă numai în cazul modulării impulsurilor.

Cu un ciclu de lucru mare, rămâne un interval de timp mare între impulsurile unui canal, în care pot fi plasate impulsurile altor canale. Toate canalele ocupă aceeași bandă de frecvență, dar legătura este utilizată alternativ pentru a transmite periodic semnale de canal. Rata de repetiție a semnalelor de canal este selectată conform teoremei Kotelnikov. Pentru a sincroniza funcționarea comutatoarelor emițătorului și receptorului, sunt transmise impulsuri de sincronizare auxiliare, pentru care sunt alocate unul sau mai multe canale. Cu VRK, pe canale se folosesc diverse tipuri de modulație a impulsurilor: FIM, PWM, PCM, DM etc. Pentru liniile radio se folosește modulația dublă: PCM-OFMn, FIM-FM etc.

Figura 7.2.1 prezintă o diagramă bloc sistem multicanal(ISS) cu diviziunea în timp a canalelor (TDC), unde este indicat:

M - modulator, PB - bloc intermediar, generator GI impulsuri, ST - contor, DS - decodor, GN - generator purtător, PRD - transmițător, LAN - linie de comunicație, IP - sursă de interferență, PRM - receptor, D - detector, VSI - separator de impulsuri de sincronizare, I - circuit de coincidență.

Fig. 7.2.1. Diagrama bloc a unui sistem de diviziune în timp multicanal

Blocurile TI, ST, DS formează o linie de distribuție RL, care este conturată printr-o linie punctată întreruptă.

Primul puls al GI apare la prima atingere a DS, al doilea la al doilea etc., Al-lea impuls- pe a N-a (ultimul). Următorul impuls N + 1 va apărea din nou la prima intrare a DS și apoi procesul se repetă. La prize se formează DS secvențe periodice impulsurile s-au deplasat în timp unul față de celălalt. Prima secvență de impulsuri este alimentată la intrarea de control a modelatorului de ceas FSI, restul - la intrările modulatoarelor de canal M (prima etapă de modulare). Cele doua intrări ale lor primesc transmisia semnale informative, care modulează impulsurile de înaltă frecvență de la DS în funcție de unul dintre parametrii lor (amplitudine, durată etc.).

Principiul de funcționare al circuitului prezentat este ilustrat prin diagrame de timp (Fig. 7.2.2 a-d) pentru cazul AIM în modulatoarele de canal Mi.

Fig. 7.2.2. Diagrama temporală a funcționării circuitului ISS cu un VRK

Acestea din urmă sunt samplere realizate pe circuite cheie sau multiplexoare. Să luăm în considerare mai întâi modulatorii AIM de pe taste, al căror număr este N = 4. Mai mult, primul canal este rezervat pentru impulsul de sincronizare, iar celelalte trei - pentru semnalele de informații. Semnalul de sincronizare SS diferă de impulsurile de informații în anumite parametri, de exemplu, durata sau amplitudinea. Primul impuls cu GI (Fig. 7.2.2 e) deschide prima cheie, formând SS la ieșire, al doilea impuls - a doua cheie și transmite partea corespunzătoare a semnalului primului canal la ieșirea sa, al treilea puls - o parte a semnalului celui de-al doilea canal și așa mai departe până la al patrulea impuls ... Al cincilea impuls formează din nou SS etc. Deoarece ieșirile tuturor comutatoarelor sunt conectate în paralel, semnalul total (grup) constă din impulsuri care nu se suprapun în timp. În acest caz, se spune că canalele sunt comprimate în timp. Mai departe semnal de grup(Fig. 7.2.2 e) după amplificare în blocul PB, intră ca modulator la a doua etapă de modulație M, după care este amplificată în blocul PRD și trece prin linia de comunicație către partea de recepție.

În practică, cel mai des este folosit nu AIM, ci ICM, care include și AIM. Restul operațiunilor PCM (cuantificare de nivel, codificare) trebuie efectuate în blocul PB.

Pe partea de recepție, semnalul de la linie intră în receptor, unde este filtrat, amplificat și apoi detectat în blocul D (vezi Fig. 12.5) pentru a obține un semnal de grup (vezi Fig. 7.2.2 e). Dacă în canale este utilizat AIM, atunci semnalul de grup, după amplificarea în blocul PB, merge imediat la unele intrări ale tuturor circuitelor de coincidență AND, la celelalte intrări ale cărora sunt alimentate impulsurile semnalului de ceas SS (Fig. 7.2.2 g) de la ieşirea distribuitorului RL. Funcționarea acestuia din urmă este aceeași ca și pe partea de transmisie, cu excepția faptului că GI este sincronizat de impulsurile SI extrase din semnalul de grup. Fiecare circuit de coincidență AND se deschide pentru un timp determinat de durata impulsului supapei și transmite semnalul canalului său la ieșire. În circuitele I și VRK se realizează (Fig. 7.2.2 z-k). La ieșirea fiecărui astfel de circuit există un filtru trece-jos, care îndeplinește funcțiile celei de-a doua etape de demodulare, transformând semnalul PAM în semnalul transmis. semnal analog... Dacă semnalele canalului sunt digitale (cu PCM), atunci decodarea trebuie să aibă loc în blocul PB al receptorului, transformând PCM în AIM. Apoi semnalul de bandă de bază cu PAM este separat în modul descris mai sus.

Circuitele de chiuvetă AND acționează ca filtre sau comutatoare parametrice temporare.

Cu VRK, există și interferențe reciproce, care se datorează a două motive: distorsiunea liniară și sincronizarea imperfectă. Într-adevăr, la limitarea spectrului de impulsuri ( distorsiune liniară) fronturile lor „se prăbușesc”, iar impulsurile unui canal sunt suprapuse impulsurilor celuilalt, din care se formează zgomotul tranzitoriu. Pentru reducerea nivelului acestora se introduc intervale de gardă, care corespund unei anumite răspândiri a spectrului de semnal.

Eficiența utilizării spectrului de frecvență cu FDC este practic (nu teoretic) mai slabă decât cu FDC: odată cu creșterea numărului de canale, banda de frecvență crește. Pe de altă parte, cu FDC nu există interferențe de origine neliniară și echipamentul este mult mai simplu, iar factorul de creastă al semnalului este mai mic decât cu FDC. Un avantaj semnificativ al VRK este imunitatea ridicată la zgomot metode de impuls transmisii (PCM, FIM etc.).

Cu VRM, este ușor să alocați canale pe partea de recepție, fără nicio limitare a calității acestora. Echipamentul are dimensiuni mici, greutate, ceea ce se datorează utilizării pe scară largă circuite integrate, elemente de tehnologie de calcul digital, microprocesoare.

Principalul dezavantaj al RCS este necesitatea de a asigura sincronizarea părților de transmisie și recepție ale sistemului de transmisie.

Rețineți că în TDM, semnalele de canal sunt ortogonale între ele, deoarece nu se suprapun în timp. Aceasta înseamnă că, în timpul transmisiei lor, poate fi utilizată și separarea de fază a canalelor (VFDK). Un exemplu în acest sens ar fi transmisia în bandă laterală unică. semnale digitale, minim tastare cu deplasare de frecvență si etc.

Multiplexare pe diviziune în timp (multiplexare cu diviziune în timp)

Metoda de etanșare temporară este utilizată în linii multicanal comunicarea cu diviziunea în timp a canalelor. Aceste legături transportă semnale pulsate, în timp ce semnalele continue sunt tipice pentru legăturile de diviziune a frecvenței. Cu datele de telemetrie care se schimbă lent, semnalul va fi de bandă îngustă (de exemplu, datele de temperatură pot fi transmise la o viteză mică; să zicem, o dată la 10 s) și este extrem de neeconomic să ocupați întreaga legătură radio cu un astfel de semnal. Pentru a crește eficiența transmisiei, aceeași linie de comunicație poate fi utilizată pentru a transmite alte măsurători în pauzele dintre transmisia valorilor de temperatură. Este clar că utilizare eficientă liniile de comunicație pot fi realizate prin împărțirea temporară a canalului de comunicație între mai mulți parametri măsurați, fiecare dintre acestea fiind transmis cu o frecvență corespunzătoare ratei de modificare a acestuia. Cu această împărțire în timp, fiecărei valori măsurate i se atribuie propriul interval de timp repetat. În exemplul nostru, un număr de grupuri de date diferite trebuie transmise în 10 secunde. Valori ale diferitelor mărimi măsurate. sunt transmise unul după altul prin aceeași linie de comunicație, fiecare valoare la intervale proprii. Dispozitivul de recepție trebuie să fie capabil să împartă fluxul de valori în canale, astfel încât în ​​fiecare dintre canale să existe secvențe de valori corespunzătoare valorii măsurate primare. Pentru a face acest lucru, este necesar să se asigure sincronizarea timpului sau etichetarea fiecărui interval de timp, astfel încât fiecare sursă de date să poată fi recunoscută la capătul de recepție. În fig. 16 prezintă multiplexarea temporală a canalelor și diagrama functionala un sistem tipic de telemetrie cu diviziune în timp.

O metodă comună de identificare a fiecărui interval de timp este de a număra poziția acestuia în raport cu impulsurile de ceas care sunt prezente la începutul ciclului de valori ale datelor transmise - „impulsuri de ceas”. În fig. 17, a prezintă diagrame funcționale mai detaliate ale comutatorului și deconectatorului.

Orez. şaisprezece.

a-distribuirea intervalelor de timp (10 canale); b-schema funcțională simplificată a sistemului.

Comutatorul adună mai multe canale de intrare de la sursele de semnal într-o singură linie de transmisie. Contorul specifică fiecare interval de timp și, prin urmare, locația în buclă pentru fiecare sursă de date. De exemplu, cel de-al cincilea canal de date din diagrama de mai sus este conectat la linia de comunicație radio atunci când contorul este în poziția 5, sau când se numără 5. În fig. 17, b prezintă o diagramă simplificată de comutare și deconectare. Când comutatorul comutatorului este în poziția 1, comutatorul de deconectare este în aceeași poziție, care este acționată de comutatorul care lucrează în direcția opusă. Prin urmare, datele primului canal sunt transmise și primite.Ambele comutatoare funcționează sincron.

Orez. 17.

a - diagrama functionala; b - schema de interactiune. Semnalul de sincronizare din receptor poate fi extras din impulsurile de sincronizare transmise prin linia de comunicație sau generate de un generator local.

Ceasul de sincronizare oferă o sincronizare precisă a începerii ciclului, asigurând comutarea consecventă și de deconectare. Rețineți că comutatorul și de-switch-ul folosesc același hardware; diferența este doar în direcția de mișcare a datelor.

Deoarece comutația și decomutația sunt controlate de o sincronizare cu frecvență fixă, frecvența de comutare este, de asemenea, stabilă și durata fiecărui interval de timp este aceeași. Cu toate acestea, acest lucru poate fi dezavantajos în cazurile în care pt diverse surse datele necesită benzi de frecvență semnificativ diferite. Pentru a înțelege relația dintre lățimea de bandă și frecvența de comutare, este necesar să se ia în considerare procesul de eșantionare a datelor.

După cum s-a menționat mai devreme, o sinusoidă poate fi reconstruită dintr-o succesiune de mostre a valorilor sale instantanee. Pentru a reproduce o undă sinusoidală de 1 kHz cu fidelitate ridicată (mai puțin de 1% distorsiune), sunt necesare cel puțin 5 eșantioane din fiecare perioadă de formă de undă. Prin urmare, un semnal de 1 kHz trebuie eșantionat la 5000 de valori pe secundă, adică 5 eșantioane pe perioadă de valoare măsurată. Dacă intenționăm să comutăm semnale din 10 surse de date (având lățimi de bandă de 1 kHz), fiecare dintre acestea necesită o rată de eșantionare de 5000 de eșantioane pe secundă, atunci este necesară o viteză de comutare de 10 × 5000 de eșantioane / s. = 50.000 de mostre/s. Comutatorul trebuie să comute de la sursă la sursă la 50 kHz (la fiecare 20 ms), astfel încât fiecare sursă de semnal să fie interogata o dată la 10 comutatoare, adică o dată la 20 ms, dar la 5 kHz. Frecvența ceasului, adică numărul de cicluri de ceas pe secundă, va fi de 5000 de ceas / s. Frecvența de comutare este egală cu frecvența de ceas înmulțită cu numărul de surse de date din sistem sau cu frecvența de ceas înmulțită cu numărul de impulsuri pe ciclu de ceas (5000 × 10 = 50.000 impulsuri / s). Linia de comunicație trebuie să poată transmite date în impulsuri la această rată mare (50.000 de impulsuri / s) fără distorsiuni perceptibile. Aceasta înseamnă că este nevoie de un sistem de comunicare. cu o lățime de bandă mult mai mare de 50.000 Hz.

Mostre de date din diverse surse din sistemul prezentat în Fig. 16, b, modulează direct purtătorul. Împreună cu această modulație directă, este adesea cazul în care eșantioanele de date sunt utilizate pentru a modula un subpurtător, care, la rândul său, modulează purtătorul, așa cum se arată prin liniile întrerupte din Fig. 16, b. Eșantioanele de date dintr-un grup de surse sunt astfel transmise pe unul dintre subpurtători într-un sistem multiplexat cu diviziune de frecvență. Acest lucru vă permite să utilizați ambele metode de multiplexare a canalelor în aceeași linie de comunicație. Eșantioanele de date în sine nu sunt altceva decât valorile pulsului semnalului cu modulație de amplitudine a impulsului (PAM), adică informația este modulată în amplitudine și puls. Deoarece astfel de semnale PIM modulează o subpurtătoare (de exemplu, FM), care apoi modulează purtătoarea (de exemplu, și FM), rezultatul este un sistem PAM / FM / FM.

Acum luați în considerare un exemplu care demonstrează efectul eșantionării semnalului asupra lățimii de bandă a unui sistem de comunicații.

Luați în considerare o purtătoare de 100 MHz care este modulată (FM) de o subpurtătoare cu o frecvență centrală de 70 kHz. Informațiile sunt transferate folosind modulația de frecvență subpurtător 70 kHz. Astfel, avem un canal de comunicare FM/FM. Pentru a respecta standardele, abaterea frecvenței subpurtătoarei trebuie limitată la ± 15%. Aceasta înseamnă că, cu un indice de modulație de 5, lățimea de bandă a informațiilor este limitată la 2100 Hz, adică se obține mult mai îngustă decât lățimea de bandă de 50.000 Hz necesară pentru sistemul propus cu canale multiplexate. Dacă numărul de eșantioane pe ceas ar fi redus la unul, ceea ce înseamnă părăsirea uneia dintre sursele de date, atunci ar fi necesară o frecvență de comutare de 5 kHz, adică încă mai largă decât lățimea de bandă de 2100 Hz pe care o are subpurtătorul de 70 kHz. Rețineți că, în cazul unei singure surse de date, nu este necesară multiplexarea canalului și, prin urmare, este posibilă transmisia continuă directă (fără eșantionare). În acest caz, lățimea de bandă de 2100 Hz este de două ori mai mare decât lățimea de bandă necesară pentru un singur semnal sursă (1 kHz în exemplul anterior). Această degradare a eficienței lățimii de bandă (eșantionarea necesită o lățime de bandă de 5 kHz, fără eșantionare doar 1 kHz) se datorează proprietăților eșantionării semnalului în sine. Când se formează cinci mostre de valori instantanee ale semnalului pentru fiecare perioadă semnal continuu extindem lățimea de bandă a semnalului de mai mult de cinci ori și, prin urmare, lățimea de bandă necesară a canalului. Deși se utilizează un subpurtător pentru a transmite semnale de la un numar mare surse, banda de frecvență este folosită ineficient, dar aceasta are și avantajele sale, care se manifestă atunci când semnale în bandă îngustă din surse. Prin urmare, diviziunea în timp, care necesită eșantionarea semnalului, este utilizată în principal în aplicații cu cerințe scăzute la banda de frecvență. dar semnale în bandă largă de asemenea.poate fi transmise folosind mostre lungi. Durata fiecărei probe în această metodă este mult mai mare decât perioada de informare și este de 5 sau mai multe dintre perioadele sale. Înseamnă pur și simplu că eșantionul conține nu o valoare instantanee, ci un segment finit de valori ale semnalului transmis într-un interval de ceas dat. Cu această metodă, este necesar să vă asigurați că nu există nicio pierdere de date în timpul întreruperii transferului niformacinei dintr-o anumită sursă.

Mai sus, s-a presupus că metoda de transmisie este FM / FM. Prin urmare, la fiecare interval de timp discret, frecvența subpurtătoare variabilă reprezintă valoarea măsurată eșantionată la acel moment. În acest interval de timp, decalajul de frecvență față de centrul subpurtătorului corespunde tensiunii eșantionului care modulează frecvența subpurtătoarei. Lățimea acestor intervale de timp este fixă, iar ceasul secvenței lor este stabilit de impulsul de sincronizare. Pulsul de sincronizare determină abaterea maximă a frecvenței și are o durată egală cu dublul intervalului de timp normal. Lărgirea este necesară pentru a separa impulsul de sincronizare de impulsurile eșantionului de semnal.

Stabilirea standardelor și controlul caracteristicilor liniilor de transport se realizează de către diverse organisme de stat sau internaționale (în funcție de natura liniilor: telemetrie prin satelit - prin acorduri internaționale, telemetrie industrială - de către organele de control de stat etc.). De exemplu, frecvența ceasului trebuie menținut constant cu o precizie de ± 5% (stabilitate pe termen lung); lungimea ceasului este limitată la cel mult 128 de intervale de timp etc. (IRIG, Standarde de telemetrie). De asemenea, rețineți că pentru frecvente inalte subpurtătorii sunt adesea mai largi; aceasta înseamnă că frecvența de comutare poate fi mai mare.

Pentru a îmbunătăți eficiența, uneori este util să aveți rate de eșantionare diferite pentru diferite surse.

O sursă informații de bandă largă ar trebui să fie sondate mai des decât în ​​bandă îngustă. Acest lucru este ușor de realizat prin modificări simple ale conexiunilor interne ale comutatorului și deconectatorului. De exemplu, dacă conectăm pozițiile 1 și 5 într-un comutator cu zece puncte (separator de canale), atunci sursa de date conectată la pozițiile 1 și 5 va fi interogată de două ori într-un ciclu de ceas, adică cu o frecvență de două ori mai mare. De asemenea, este posibil să se facă o sub-comutație, de ex. alocați unul sau mai multe intervale de timp, a căror durată este împărțită în părți pentru transmiterea datelor dintr-un număr suplimentar de surse. În acest caz, durata intervalului de ceas principal devine un sub-ceas pentru sub-comutator.

Aceste metode facilitează adaptarea sistemului la gamă largă cerințele de lățime de bandă.