Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

При выборе фильтров необходимо учитывать, что фильтр должен обеспечить максимально крутые спады и максимально плоскую вершину, а так же он должен иметь высокую добротность и простую настройку.

В качестве полосовых фильтров используются фильтры на основе конверторов полного сопротивления (рис. 6.1) [16].

Данный полосовой фильтр описывается следующей передаточной функцией:

, (6.1)

где - коэффициент передачи на резонансной частоте;

- добротность

Рисунок 6.1 – Полосовой фильтр на основе конверторов полного сопротивления

; (6.2)

р – оператор Лапласа;

- резонансная частота.

Несмотря на наличие пяти резисторов и двух конденсаторов настройка схемы сводится к операциям установки: коэффициента передачи – резистором R2, резонансной частоты - резистором R4 и добротности - резистором R7. Так же эта схема позволяет построить фильтры с высокой добротностью , поскольку она не критична к отклонениям значений элементов от номинальных, проста в настройке и не требует применения элементов с большим диапазоном номиналов. Эти преимущества достигаются за счет использования двух операционных усилителей. Однако подключение еще одного операционного усилителя может привести к увеличению дрейфа и шумов в прецизионных схемах.

Поскольку в устройстве передачи данных используется адаптивный эквалайзер, который компенсирует искажения, вносимые полосовым фильтром, и увеличение количества каскадов ведет к увеличению шумов, то достаточно использовать однокаскадный фильтр, настроенный на несущую частоту диапазона.

Фильтры, используемые в основных частотных диапазонах передачи, должны настраиваться на ширину полосы пропускания, равной ширине диапазона ( ), и несущие, fн1=671.6кГц и fн2=854.6кГц. Данные фильтры должны иметь амплитудно-частотные характеристики показанные: для fн1 – рис. 6.2, для fн2 – рис. 6.3.

Рисунок 6.2 – Амплитудно-частотная характеристика полосового фильтра (f н1=671.6 кГц)

Рисунок 6.3 – Амплитудно-частотная характеристика полосового фильтра (f н2=854.6 кГц)

6.2 Описание адаптивного эквалайзера

Адаптивный эквалайзер компенсирует нелинейность амплитудной и фазочастотной характеристик используемого канала связи, а так же компенсирует изменения вносимые полосовыми фильтрами и устройством присоединения, которые находятся на выходе передающей части устройства. Сам эквалайзер состоит из линии задержки с отводами и набора управляемых усилителей с изменяемым коэффициентом усиления (рис.6.4). Адаптивность эквалайзера заключается в его способности подстраиваться под изменяющиеся параметры в течение сеанса связи. Для этого сигнал управления, который формируется в приемной части устройства передачи данных, подается на усилители с переменными коэффициентами усиления. В зависимости от изменений параметров и помеховой обстановки линии происходит усиление или ослабление сигнала таким образом, что бы скомпенсировать искажения сигнала, вносимые линией [18].

Рисунок 6.4 – Структурная схема адаптивного эквалайзера

6.3 Описание эхокомпенсатора

Поскольку система связи должна контролировать состояние линии, то на этапе установления соединения устройство связи посылает определенный зондирующий сигнал и определяет параметры эхоотражения: время запаздывания, амплитудные и фазовые искажения, мощность отраженного сигнала. В процессе сеанса связи эхокомпенсатор модема вычитает из принимаемого входного сигнала свой собственный выходной E’(t), скорректированный в соответствии с полученными параметрами эхоотражения. Функцию создания копии эхо-сигнала выполняет линия задержки с отводами, схема которой приведена на рис. 6.5, где Z – линия задержки, У1…УN – усилители с регулируемым коэффициентом усиления, ДС – дифсистема [2].

Рисунок 6.5 – Структурная схема эхокомпенсатора

Дифсистема в данном случае выполняет функцию разделения сигналов по направлениям. Схема дифференциальной системы приведена на рис.6.6.

Рисунок 6.6 – Схема мостовой трансформаторной дифференциальной системы

6.4 Описание устройства присоединения

Устройством присоединения обычно является полосовой фильтр, включающий в себя конденсаторы присоединения, и выполняющий следующие функции:

• отсекает промчастоту и пропускает только полезный высокочастотный сигнал;

• служит заградительным устройством для высокого напряжения;

• служит согласующим элементом между высокочастотным кабелем и линейным трактом, так как волновое сопротивление кабеля не равно характеристическому сопротивлению линейного тракта [6].

Существует несколько схем устройств присоединения (рис 6.7 – 6.10).

Рисунок 6.7 – Принципиальная схема устройства присоединения построенного на Т-образном фильтре

Рисунок 6.8 – Принципиальная схема устройства присоединения построенного на Г-образном фильтре

Рисунок 6.9 – Принципиальная схема устройства присоединения построенного на трансформаторном фильтре

Рисунок 6.10 – Принципиальная схема устройства присоединения построенного на автотрансформаторном фильтре

Существуют так же устройства присоединения, построенные на ВЧ-фильтрах. Эти устройства позволяют использовать высокочастотные сигналы в различных диапазонах. Для того чтобы не происходило подключения корпуса системы передачи, к фазовому проводу в схему устройства присоединения включаются два соединительных конденсатора. Такая схема устройства присоединения имеет следующий вид (рис. 6.11).

Рисунок 6.11 – Принципиальная схема устройства присоединения построенного на RC-фильтре без определения фаз

Устройство присоединения характеризуется следующими параметрами:

а) шириной полосы пропускания, то есть полосы, в пределах которой затухание фильтра не превышает определенной величины;

б) величиной характеристического сопротивления в средней части полосы пропускания;

в) частотными характеристиками затухания и характеристического сопротивления вне пределов полосы.

Устройства присоединения выбираются исходя из особенностей использования и условия внесения минимальных искажений в рабочей области частот.

При последовательном соединении дифсистемы и устройства присоединения образуется фильтр высоких частот, который необходимо настроить на область частот, в которой происходит передача данных. Элементы выбираются с расчетом выполнения условия

, (6.3)

где fр- выбирается как средняя частота области частот, в которой происходит передача данных.

, (6.4)

.

Таким образом выбираем конденсаторы емкостью С=100нФ, а трансформатор дифсистемы выбирается с общей индуктивностью L=33 мкГн.

Тогда полученный фильтр будет иметь следующий коэффициент передачи

.

Сопротивление линии величина переменная, к тому же известно, что она имеет индуктивный характер. Однако, ZЛ сравнительно мало, то ее изменения не будут вносить значительных изменений в характеристики фильтра. Таким образом, принимаем, что сопротивление линии величина активная и постоянная и равна RЛ=4 Ом. В результате, АЧХ этого фильтра будет иметь вид (рис. 6.12)

Рисунок 6.12 – Амплитудно-частотная характеристика устройства присоединения совместно с дифсистемой.

7. ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА РАБОТЫ ПЕРЕДАЮЩЕЙ ЧАСТИ УСТРОЙСТВА. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

Принцип работы передающей части устройства передачи данных по энергосети удобно объяснить, описав ее алгоритм работы (рис. 7.1).

Изначально устройство находиться в ожидающем режиме. То есть все данные, проходящие по шине данных и шине адреса ПК, поступают на вход устройства. Устройство проверяет адреса, по которым посланы эти данные, если адрес данных совпадает с адресом устройства передачи данных, то они поступают в устройство, иначе эти данные игнорируются устройством. Поступив на устройство, данные формируются в кадры, используя при этом протоколы Ethernet и V.42. Функции выделения и приема данных из ПК, а так же формирования кадров выполняет микропроцессор. Сформированные кадры поступают на относительный кодер. Относительное кодирование позволяет решить проблему неопределенности фазы биимпульса на приемной стороне. Однако, поскольку относительное декодирование является накопителем ошибок, то необходимо так же применять помехоустойчивое кодирование. Таким образом, данные поступают на помехоустойчивый кодер. С выхода помехоустойчивого кодера закодированные пакеты данных поступают на цифроаналоговый преобразователь, в котором происходит преобразование данных из цифрового вида в аналоговый. Это необходимо для дальнейшей модуляции. Поскольку спектр, полученного сигнала, шире полосы частот, на которой будут передаваться данные, то на выходе ЦАП стоят полосовые фильтры, которые ограничивают спектр сигнала по ширине диапазона передачи. Модуляция происходит в соответствии с выбранным диапазоном частот, на котором будут передаваться данные. Функции кодирования, цифроаналогового преобразования, фильтрации и модуляции выполняет DSP-контроллер.

Рисунок 7.1 – Алгоритм работы передающей части устройства

Управление процесса модуляции выполняет микропроцессор в соответствии с протоколом Ethernet. Данные, полученные после анализа канала связи или правильности приема данных в приемной части устройства передачи данных, поступают на микропроцессор, который их обрабатывает и выдает управляющие сигналы на DSP-контроллер. В этих управляющих сигналах может содержаться команда на переход на другой частотный диапазон (когда помеховая обстановка в основном диапазоне не соответствует норме), либо команда на ожидание освобождения канала связи (когда канал связи занят другими устройствами), либо команда на повторную передачу предыдущего кадра (когда в кадре произошла ошибка и ее не удалось исправить на приемном конце).

Таким образом, сигнал с выхода модулятора, адаптировавшись к данной среде передачи в адаптивном эквалайзере, через устройство присоединения передается в линию связи.

Передав данные, устройство передачи данных переходит в исходное состояние ожидания данных от ПК.

Выбор элементной базы выполняется на основе анализа функций, которые устройство выполняет. Таким образом, при выборе DSP-контроллера, необходимо учитывать, что он должен обладать необходимым количеством АЦП и ЦАП, объемом оперативной памяти, количеством параллельных портов, достаточной тактовой частотой, частотой дискретизации и разрядностью. Этим устройствам удовлетворяет 16-разрядный сигнальный процессор ADSP-2181 фирмы Analog Devices, который имеет в своем составе два АЦП и два ЦАП. Так же ADSP-2181 имеет возможность организации фильтрации, модуляции и демодуляции, кодирования и декодирования. Технические характеристики ADSP-2181: рабочая (тактовая) частота - 10 МГц, максимальная частота дискретизации fД=550 кГц, объем оперативной памяти – 64 кБайт (имеет возможность расширения до 2 Мбайт), число параллельных портов – 4, напряжение питания 5 В [19]. Управление работой DSP-контроллера осуществляется микропроцессором. Фирмой Analog Devices рекомендовано совместное использование DSP-контроллера ADSP-2181 и микропроцессора Motorola MC68333. Микропроцессор имеет следующие характеристики: количество портов – 2 16-разраяных, 4 8-разрядных; тактовая частота – 16 МГц; объем ОЗУ – 32 кбайт; объем ПЗУ- 8 кбайт; объем ППЗУ – 32 кбайт. Так же данный микропроцессор имеет возможность подключения к персональному компьютеру.

Характеристики

Список файлов ВКР