Приемник цифровой системы передачи информации ВЧ-каналом связи по ВЛ (стр. 7 из 13)
При пропадании сигнала контрольной частоты и возникновении сигнала команды происходит:
- включение выходного реле и замыкание двух пар контактов соответствующей команды;
- запись в энергонезависимую память номера принятой команды, времени поступления;
- включение реле сигнализации «КОМАНДА».
Неисправность выходных цепей приемника, пропадание любого из вторичных источников питания, отсутствие контрольного сигнала более 5 сек или уменьшение напряжения питания процессора более чем на 10 % (ниже уставки сторожевого таймера), переводит приемник в режим «НЕИСПРАВНОСТЬ». При этом:
- блокируется срабатывание выходных реле;
- загорается индикатор НЕИСПР. на лицевой панели ПРЦ;
- информация о неисправности индицируется на табло ЖКИ;
- включается реле внешней сигнализации НЕИСПРАВНОСТЬ.
При кратковременном (менее 5 с) пропадании сигнала КЧ или снижении его уровня включается реле сигнализации «ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ» и на табло ЖКИ выводится соответствующая информация. Работа приёмника при этом не блокируется.
Включение приемника в работу (режим приёма команд ПА) осуществляется кнопкой ПУСК. При нажатии кнопки пуск происходит сброс внешней сигнализации, тестирование всех функциональных узлов приёмника и проверка наличия сигнала КЧ. В случае полной готовности системы приёмник включается в работу (о чём появляется сообщение на табло ЖКИ), в противном случае приёмник блокируется (что сопровождается появлением сигнализации «НЕИСПРАВНОСТЬ»).
Высокая помехозащищенность приемника при действии помех в канале связи является одной из важнейших характеристик и определяется построением схемы и программными алгоритмами. Например:
- в приемном тракте реализована система ШОУ;
- в каждой выходной цепи, фиксирующей прием соответствующей команды, возможно введение задержки на срабатывание (до 10 мс) и это время дополнительно используется для анализа частоты команды;
- блокировка выходных реле в случае задержки появления команды после пропадания сигнала контрольной частоты более 250 мс.
Всё это снижает вероятность приёма ложных команд при воздействии помехи высокого уровня.
3. выбор элементной базы и моделирование работы основных функциональных узлов приёмника
3.1 Оценка разрядности входного и выходного сигналов
При приоектировании систем ЦОС требуется обеспечить определенный динамический диапазон при заданной величине отношения с/ш. В этом случае по заданным величинам D и Rш требуется определить разрядность кодов, используемых для представления отсчетов обрабатываемого сигнала. Необходимо оценить требуемые разрядности входного и выходного сигналов. Т.е. определить требования к АЦП / ЦАП и разрядность элементов памяти DSP.[5]
В нашем случае за основу был взят 16-ти разрядный сигнальный процессор фирмы ANALOG DIVICES ADSP-2191M. т.е. система с заданной архитектурой и параметрами цифрового устройства. Большинство операций предполагает представление чисел в дополнительном коде, в остальных случаях предполагается работа с беззнаковыми числами или простыми последовательностями двоичных символов.[6] В этом случае необходимо определить разрядность входного mвх и выходного mвых сигналов. При этом полагают что mвх = mвых . Оценим величины mвх и mвых по алгоритму приведенному в [4]. При D = 80 дБ и Rш = 16 дБ. [5]
1) Оценим величину mD – разрядность цифрового кода входного сигнала, при которой обеспечивается заданная величина динамического диапазона (без гарантии получения требуемой величины отношения с/ш).
mD = int(D/20lg2) (3.1)
mD = 14
где int(В) – наименьшее целое число, не меньше , чем число В.
2) Оценим допустимую величину мощности выходного шума, при которой обеспечивается заданная величина отношения с/ш.
Рш,доп = σ2вых,доп = 0.5*10 
(3.2)
σ2вых,доп = 1.26*10-10
3) Оценим величину дисперсии собственного шума системы. Поскольку система реализуется на DSP с известными параметрами,то:
σ2вых,с = 6.23*10-15
4) Оценим допустимую величину дисперсии составляющей выходного шума, обусловленую квантованием входного и выходного сигналов DSP.
σ2вых+вх
≈ 1.26*10-105) Оценим величину mR – разрядность цифрового кода входного и выходного сигналов DSP, при которой обеспечивается заданная величина отношения с/ш (без гарантии получения требуемой величины динамического диапазона)
Положив mвх = mвых = mR
Отсюда
mR = (3.7)
mR = 16
6) Оценим разрядность входного и выходного сигналов mвх\вых, при которой обеспечивается заданная величина динамического диапазона и отношение с/ш. Из (3.6) и (3.1) получаем
mвх\вых = max{ mD, mR } (3.8)
mвх\вых = 16
7) Оценим реальную величину отношение с/ш при определеной из (3.8) разрядности входного и выходного сигналов. Для этого оценим величину мощности полного выходного шума.
Рш = σ2вых = σ2вых+вх + σ2вых,с (3.9)
σ2вых = 8.15*10-11 ( -100.9 дБ )
8) Оценим величину динамического диапазона входного сигнала
Dвх = 20lg2mвх (3.10) Dвх = 96.3 дБ
9) Оценим величину порогового отношение с/ш
Rпш = 10lg
(3.11)Rпш = 1.6 дБ
Собственный шум данного фильтра, реализованного на DSP 2191М, практически не влияет на полный выходной шум. Величины динамического диапазона и отношение с/ш определяются только разрядность входного и выходного сигналов. При заданных требованиях динамический диапазон полностью определяется разрядностью входного сигнала. Полученная величина отношения с/ш на нижней границе динамического диапазона оказалась лучше требуемой. Фактически данная система обеспечивает динамический диапазон порядка 96.3 дБ с хорошим запасом по отношению с/ш. [5]
3.2 Выбор элементов
Согласно предьявляемым требованиям, полученным результатам и имеющейся элементной базе, было решено использовать АЦП, DSP и элементы памяти фирмы ANALOG DIVICES.
В частности был выбран сигнальный процессор ADSP- 2191M, АЦП AD9223 ARO214 и программная логика сдвумя регистрами ALTERA MAX EPM 3128 ATC.
Печатная плата двусторонняя, резистивные элементы и конденсаторы отечественного производства.
3.3 Проверка работы модели на аппаратуре
После монтажа, настройки и программирования плата ПРМ была установлена в корпус апаратуры команд автоматики приемопередатчика высокочастотных защит ПВЗУ-Е. Были проведены тестовые испытания. Порядок проведения приведен в таблице 3.1
Таблица 3.1
| Наименование испытания | Номер пункта методов проверки |
| 1. Проверка чувствительности | 3.3.1 |
| 2. Проверка значения входного сопротивления | 3.3.2 |
| 3. Проверка ширины полос НЧ-фильтров | 3.3.3 |
| 4. Проверка затухания, вносимого АКА-16 ПРМ в 75-омный ВЧ тракт при параллельном соединении | 3.3.4 |
| 5. Проверка избирательности | 3.3.5 |
| 6. Проверка избирательности по зеркальному каналу | 3.3.6 |
| 7. Проверка срабатывания предупредительной и аварийной сигнализаций | 3.3.7 |
| 8. Проверка функций меню | 3.3.8 |
3.3.1 Проверка чувствительности
Проверка чувствительности (УСК.103.000.00ТУ п.1.3.7) проводится в следующей последовательности:
1) подключить к линейному ВЧ-входу АКА-16 ПРМ генератор ГСВЧ и милливольтметр (для точного измерения напряжения генератора);
2) подключить к контрольным гнездам "ВЫХ", расположенным на лицевой панели блока ПРВЧ осциллограф;
3) установить частоту генератора равной базовой частоте + 2 кГц;
4) включить АКА-16 ПРМ в режиме "Готов";
5) изменяя напряжение сигнала на выходе генератора, добиться начала ограничения сигнала на выходе ПРВЧ (гнездо "ВЫХ" на лицевой панели блока ПРВЧ);
6) измеренное милливольтметром напряжение соответствует чувствительности АКА-16 ПРМ. Чувствительность должна быть минус (22±1) дБ.
3.3.2 Проверка входного сопротивления
Проверка входного сопротивления (УСК.103.000.00ТУ п.1.3.8) проводится в следующей последовательности:
1) подключить к линейному ВЧ-входу АКА-16 ПРМ через резистор сопротивлением 75 Ом генератор ГСВЧ;
2) подключить к линейному ВЧ-входу АКА-16 ПРМ милливольтметр;
3) установить на выходе генератора сигнал частотой равной базовой частоте + 2 кГц и напряжением 100 мВ;
4) включить АКА-16 ПРМ в режиме "Готов";
5) измерить милливольтметром напряжение на ВЧ-входе АКА-16 ПРМ;
6) Вычислить входное сопротивление по формуле 3.1:
Rвх =U вх *75/(Uген - Uвх.)(3.1)
где:
Uвх - напряжение на ВЧ-входе АКА-16 ПРМ (В);
Uген - напряжение на выходе генератора (0,1 В).
Значение входного сопротивления должно составлять (75±15) Ом.
3.3.3 Проверка затухания, вносимого при параллельном соединении
Проверка затухания вносимого АКА-16 ПРМ в 75-омный ВЧ тракт при параллельном соединении проводится в следующей последовательности:
1) определить исходные данные для измерений:
Fв - верхняя граница полосы пропускания блока ЛФ;
Fн - нижняя граница полосы пропускания блока ЛФ;
десятипроцентная расстройка Fвр = Fв + 0,1хFв, Fнр = Fн - 0,1хFн;
2) подключить к линейному ВЧ-входу АКА-16 ПРМ через резистор сопротивлением 75 Ом генератор ГСВЧ;
3) подключить к линейному ВЧ-входу АКА-16 ПРМ милливольтметр;
4) по методике, описанной в п.3.3.2 определить входное сопротивление для частот Fвр (Rвх.вр) и Fнр (Rвх.нр);
5) определить затухание, вносимое АКА-16 в параллельно работающий канал по формулам (3.2-3.5):