СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ ПО КАНАЛУ СВЯЗИ

Система передачи и приема сигналов по каналу связи.
Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована для организации высокочастотных (ВЧ) каналов совмещенной передачи телефонных сигналов, телемеханики, команд противоаварийной автоматики и релейной защиты.
Известны системы для передачи и приема сигналов по ВЧ каналам связи линий электропередачи (ЛЭП), действующие по общему принципу: передатчик осуществляет преобразование входных низкочастотных аналоговых и дискретных сигналов, поступающих от источников информации (телефонный канал, устройства телемеханики) в ВЧ сигнал, который через разделительное устройство поступает в канал связи; приемник принимает из канала ВЧ сигнал, детектирует его, и преобразует обратно, в низкочастотную область, разделяет исходные телефонные сигналы и сигналы телемеханики и распределяет их к потребителям информации.
Известна система передачи и приема сигналов по ЛЭП, состоящая из двух аналогичных устройств АВС-1, каждое из которых содержит передатчик, приемник, блок телефонного интерфейса, блок ВЧ интерфейса, и способна осуществлять двунаправленную передачу по каналу связи одного речевого сигнала и одного сигнала телемеханики. (Аппаратура высокочастотной связи одноканальная АВС-1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. АТГ 2.133.039 ТО ).
Основными недостаткам прототипа являются нестабильность основных параметров, сложность их перестройки, ограниченность набора передаваемых сигналов, отсутствие возможности осуществлять автоматизированный контроль канала связи и устройства в целом.
Недостатки главным образом обусловлены тем, что обработка сигналов в передатчике и приемнике выполнена на аналоговых элементах (фильтры, модуляторы, демодуляторы).
Технической задачей полезной модели является улучшение характеристик устройства, а также придание ему новых качеств, таких как возможность передачи и приема по одному ВЧ каналу одновременно сигналов различного назначения (речевых, дискретных, команд автоматики и релейной защиты), возможность быстрой смены рабочих параметров (несущих частот, скорости передачи, количества каналов дискретных данных и др.), автоматизированный контроль параметров канала связи.
Указанная задача рещается тем, что в известную систему, состоящую из двух аналогичных устройств, первое из которых находится на одной стороне канала связи, а второе - на другой его стороне, и каждое из которых содержит передатчик 1, один вход которого соединен с выходом аналогового канала, имеющий входы
/ yr/:rj.
питания, телефонный, телефонной автоматики и высокочастотный (ВЧ) выход, приемник 2 с ВЧ входом, входом питания, телефонным, телефонной автоматики и аналоговым выходами, последний из которых соединен со входом аналогового канала, блок телефонного интерфейса 3 с телефонным входом, входом телефонной автоматики и соответствующими выходами, снабженный двунаправленным телефонным стыком и входом питания, блок ВЧ интерфейса 4 с ВЧ входом и ВЧ выходом, входом питания, снабженный двунаправленным ВЧ стыком, блок питания 5 со входом и выходом, причем ВЧ выход передатчика соединен с соответствующим входом блока ВЧ интерфейса, а ВЧ выход последнего - с ВЧ входом приемника, телефонный вход и вход телефонной автоматики передатчика соединены соответственно с телефонным выходом и выходом телефонной автоматики блока телефонного интерфейса, телефонный вход и вход телефонной автоматики блока телефонного интерфейса соединены соответственно с телефонным выходом и выходом телефонной автоматики приемника, телефонный стык блока телефонного интерфейса соединен с телефонным каналом, ВЧ стык блока ВЧ интерфейса соединен с ВЧ каналом, выход блока питания соединен со входами питания передатчика, приемника, блока телефонного интерфейса и блока ВЧ интерфейса, ВЧ стык устройства, находящегося на одной стороне канала соединен с ВЧ стыком устройства, размещенного на другой его стороне , причем одна пара, состоящая из передатчика одной стороны и приемника другой стороны канала связи, и соответственно вторая аналогичная пара, настроены на разные несущие частоты, дополнительно в каждое из устройств введены блок управления, имеющий по N+1 входов и выходов первой группы, по S входов и выходов второй и третьей групп, вход и выход управления дифференциальной системой (ДС). двунаправленный стык, вход питания, дополнительные М, Р, Q и R выходов и входов соответственно аналоговых, цифровых каналов, команд автоматики и релейной защиты, а также стык канала управления и N двунаправленных телефонных стыков, передатчик снабжен дополнительными М, Р, Q, R, S, N и N входами соответственно первой, второй, третьей, четвертой, пятой, щестой и седьмой групп, приемник - соответствующими выходами тех же групп, передатчик имеет также дополнительные S выходов, приемник - S входов, а блок телефонного интерфейса снабжен дополнительными N выходами и N входами соответственно первой и второй групп, N+1 выходами и N+1 входами третьей группы и N двунаправленными стыками, блок ВЧ интерфейса снабжен контрольными входом и выходом, причем Р выходов цифровых каналов соединены с Р входами второй группы передатчика, Q выходов команд автоматики с Q входами третьей группы передатчика, R выходов релейной защиты с R входами четвертой группы передатчика, R входов релейной защиты с R выходами четвертой группы приемника, Q входов команд автоматики с Q входами третьей группы приемника, Р
входов цифровых каналов соединены с Р выходами второй группы приемника, S входов пятой, N входов шестой и N входов седьмой групп передатчика соответственно соединены с S выходами второй группы блока управления. N выходами второй и N выходами первой групп блока телефонного интерфейса, а S выходов передатчика соединены с S входами второй группы блока управления, S выходов пятой, N выходов шестой и N выходов седьмой групп приемника соответственно соединены с S входами третьей группы блока управления, N входами второй и N входами первой групп блока телефонного интерфейса, а S входов приемника соединены с S выходами третьей группы блока управления, N+1 выходов третьей группы блока телефонного соединены с N+1 входами первой группы блока управления, а N+1 выходов первой группы блока управления соединены с N+1 входами третьей группы блока телефонного интерфейса, стык канала управления подсоединен к двунаправленному стыку блока управления, М выходов аналоговых каналов соединены с М входами первой группы передатчика. М входов этих каналов соединены с М выходами первой группы приемника. N двунаправленных телефонных стыков соединены с N двунаправленными стыками блока телефонного интерфейса, вход питания блока управления соединен с выходом блока питания, контрольный вход блока ВЧ интерфейса соединен с выходом управления ДС блока управления, контрольный выход блока ВЧ интерфейса соединен со входом управления ДС блока управления, где N, М, Р, Q. R, S - количество соответственно телефонных каналов, аналоговых каналов, цифровых каналов, команд автоматики, релейной защиты, управляющих сигналов, а все выщеуказанные блоки выполнены на цифровых решающих устройствах.
На рисунке показана блок- схема заявляемой полезной модели, где каждое их устройств состоит из передатчика 1, приемника 2, блока телефонного интерфейса 3, блока ВЧ интерфейса 4, блока управления 5, блока питания 6. Передатчик 1 о сушествляет прием сигналов от различных источников информации (выделенные аналоговые каналы, цифровые низкоскоростные и высокоскоростные каналы передачи дискретных данных, команды противоаварийной автоматики и релейной защиты) и блока телефонного интерфейса 3 и выполняет их преобразование (модуляцию) в ВЧ сигнал, который передается на противоположную сторону. Приемник 2 Приемник 2 осуществляет обратное преобразование (демодуляцию) ВЧ сигнала, прищедшего с противоположной стороны, детектирование первичных сигналов и выдачу их к потребителям информации. Блок телефонного интерфейса преобразует двухпроводное телефонное окончание в четырехпроводное и обратно, преобразует также телефонные сигналы вызова, отбоя, набора номера, поступающие из телефонной линии - в соответствующие логические сигналы, а логические сигналы, соответствующие сигналам вызова, отбоя, набора номера - в соответствующие телефонные сигналы. Блок ВЧ интерфейса содержит дифсистему
и выполняет разделение сигнала, поступающего из передатчика в ВЧ канат и сигнала, поступающего из ВЧ канала в приемник. Отличие от существующих схемных решений - предусмотрена возможность осуществлять автоматизированный баланс дифсистемы. Блок управления осуществляет связь рещающих устройств передатчика и приемника, а также блоков телефонного и высокочастотного интерфейса с внешним устройством управления (компьютером), которая необходима для задания параметров устройства, контроля его работы и контроля канала связи. Блок питания обеспечивает электропитание устройства. Его вход соединяется с внешним источником питания, выход - с питающими входами соответствующих блоков.
Принципиальное отличие от прототипа заключается в том, что операции по формированию ВЧ сигнала (модуляция) в передатчике 1 и демодуляции в приемнике 2 выполняются не над самим аналоговым сигналом, существующим непрерывно во времени, а над его математическим представлением последовательностью дискретных квантованных отчетов. При этом способ преобразования реализуется в виде программы работы соответствующего решающего устройства.Применение решающих устройств (в виде
микропроцессора, программируемой логической вентильной матрицы, цифровой дискретной логики) в передатчике и приемнике обеспечивает более высокое качество и более стабильные параметры обработки сигнала по сравнению с прототипом.
Система работает следующим образом.
Дуплексный канал связи по ВЧ каналу организован двумя аналогичными устройствами: для наглядности назовем устройство А (сторона А) и устройство Б (сторона Б), и, как сказано выше, передатчик устройства А и приемник устройства Б настроены на одну несущую частоту, а передатчик устройства Б и приемник устройства А - на другую.
N входов блока телефонного интерфейса 3 устройства А подключены к N телефонным каналам связи. Причем внешние подключения могут быть как со стороны абонента (телефонный аппарат), так и со стороны телефонной станции. Блок телефонного интерфейса 3, выполненный с помощью рещающих устройств, осуществляет преобразование двунаправленного входного телефонного сигнала каждого из N каналов в однонаправленные и обратно. Причем производится разделение телефонного сигнала на тональный и логический (при исходящем соединении), и наоборот, их совмещение (при входящем соединении). Тональный сигнал соответствует передачи речи и вспомогательной звуковой информации (контроль посылки вызова, тональный сигнал отбоя, тональный набор), логические - состояние линии (замыкание/размыкание ключа, импульсы набора номера, сигналы вызова).
в передатчик 1 (сторона А), через его соответствующие входы, поступают сигналы: N тональных и N логических с выходов телефонного интерфейса, М аналоговых с выходов аналоговых каналов связи, Р цифровых с выходов цифровых каналов связи, Q команд противоаварийной автоматики и R команд релейной защиты. Рещающее устройство передатчика, оперируя с последовательностями цифровых отсчетов, соответствующими упомянутым входньий сигналам, по заданной программе осуществляет преобразование исходных последовательностей цифровых отсчетов в результирующую последовательность цифровых отсчетов, соответствующую групповому ВЧ сигналу, имеющему определенные заданные параметры (несущая частота, щирина полосы частот и др.).
ВЧ сигнал передатчика устройства А через блок ВЧ интерфейса 4 поступает в канал связи, и, распространяясь в нем, доходит до приемника устройства Б, паразитным путем также поступая на приемник устройства А. Одновременно на блок ВЧ интерфейса из канала связи поступает ВЧ сигнал от передатчика устройства Б. Блок ВЧ интерфейса 4 устройства А осуществляет разделение выходного и входного ВЧ сигналов по известному способу разделения двух разнонаправленных сигналов с помощью дифференциальной разделительной системы (дифсистемы). При этом дифсистема устройства А должна обеспечивать пропускание ВЧ сигнала от своего передатчика в сторону канала связи и препятствовать его прохождению в направлении к своему приемнику, и, наоборот, обеспечивать пропускание сигнала передатчика устройства Б к приемнику устройства А и препятствовать его прохождению в направлении к передатчику устройства А. В отличие от подобных устройств ВЧ интерфейса, настройка дифсистемы под параметры ВЧ канала (по минимальной величине просачивающегося паразитного сигнала собственного передатчика) может производится автоматизированным способом через блок управления 5.
Аналогичным образом работает дифсистема блока ВЧ интерфейса в устройстве Б.
ВЧ сигнал в устройстве А, прищедший через канал связи от передатчика устройства Б, демодулируется в приемнике 2. Рещающее устройство приемника 2 по заданной программе, оперируя с последовательностью цифровых отсчетов, соответствующих входному ВЧ сигналу, формирует из упомянутой последовательности другие последовательности отсчетов, соответствующие выходным сигналам: N тональным и N логическим телефонного интерфейса, М аналоговым, Р цифровым, Q командам автоматики и R командам релейной защиты. При этом выходные сигналы приемника 2 устройства А полностью соответствуют одноименным сигналам, поступивщих на вход передатчика Б.
Аналоговые и логические сигналы телефонного интерфейса приемника 2 поступают в блок телефонного интерфейса, где преобразуются в телефонный сигнал, который поступает в телефонный канал связи.
Блок управления осуществляет непрерывный контроль функционирования всех блоков устройства, осуществляя обмен информацией с внешним устройством управления (например, компьютером), позволяет оперативно изменять параметры устройства (несущие частоты, количество и вид передаваемых сигналов и т.д.) и проводить автоматизированный контроль канала связи. Взаимодействуя с передатчиком устройства А, блок управления позволяет изменять его параметры, а также передавать в канал связи сигналы дистанционного управления устройством Б и сигналы для измерения параметров ВЧ канала в направлении А-Б и Б-А.
По описанной выще схеме работают передатчик 1, приемник 2, блок телефонного интерфейса 3 и блок ВЧ интерфейса 4 устройства Б.
Таким образом, входные сигналы передатчика 1 устройства А полностью соответствуют выходным сигналам приемника 2 устройства Б, и наоборот, а два устройства А и Б, работающие описанным способом, реализуют дуплексный канал связи.