4.7Структурная схема ти и принципы ее действия

В настоящее время различные виды модуляции нашли самое широкое применение в технике связи. Особое значение отводится импульсным методам модуляции, которые сочетают в себе высокую помехоустойчивость и простоту аппаратной реализации при передаче сообщения. К таким методам относятся широтно-импульсная модуляция (ШИМ), принцип действия которого основан на изменении длительности передаваемого импульса в зависимости от величины входного сигнала. Совмещая широтно-импульсную и амплитудную модуляцию, получившую название двойного вида модуляции (ШИМ – АМ), позволит при реализации системы получить достаточно высокую помехоустойчивость при передаче сообщения.

Структурная схема одноканальной системы измерения с двойным видом модуляции ШИМ-АМ приведена на рис. 4.7.1. Система ТИ состоит из

• передающего устройства;

• проводной линии связи (витая пара проводов);

• приемного устройства.

Передающее устройство включает в себя два основных блока:

• модулятор, который выполнен с применением нуль-индикатора (НИ), элемента памяти (ЭП) и электронного ключа (ЭК);

• генератор линейно-нарастающего напряжения, формирующий на выходе опорное напряжение пилообразной формы и состоящий из генератора прямоугольных импульсов (ГИ) и интегратора (И_ит).

Для согласования и передачи в канал связи модулированного сигнала по длительности используется генератор высокой частоты (ГВЧ) с сигналом синусоидальной формы несущей частоты, манипулированный модулятором с последующим линейным усилением блоком У₁.

Приемные устройства содержат демодулятор, выделяющий огибающую манипулированного сигнала и состоящий из линейного усилителя (У₂) и детектора сигнала (Д). К выходу демодулятора подключен фильтр низкой частоты, обеспечивающий выделение действующего значения постоянной составляющей манипулированного сигнала.

Принцип действия системы ТИ поясняется временными диаграммами работы, представленными на рис. 4.7.2. Начало работы системы ТИ время‑импульсного типа ШИМ – АМ задает генератор прямоугольных импульсов ГИ (U_гти точка К₁) с частотой следования импульсов f_с = 1/Т_с, длительностью импульса τ_и, определяющего время измерения входного сигнала И_х, и длительностью паузы τ_пи, которое характеризует время установки начальных условий системы. Прямоугольные импульсы ГИ с периодом следования Т_с поступают на вход интегратора И_ит и элемента памяти ЭП. Передний фронт импульса определяет время начала формирования модулированного сигнала по длительности и амплитуде. На выходе интегратора формируется линейно-нарастающее напряжение (U_гпн, точка К₂). Это напряжение поступает на один из входов модулятора, на второй вход которого подается измеряемое напряжение (U_х). Нуль-индикатор производит сравнение двух входных сигналов U_Х и U_гти (опорное напряжение). В результате сравнения модулятор (U_м, точка К₃) и генератор высокой частоты формирует сигнал по длительности, который дополнительно промодулирован высокочастотными синусоидальными колебаниями ШИМ – АМ с последующим усилением блоком У₁ и передачей в канал связи (U_гвч, точка К₄).

Как видно из временных диаграмм работы передающего устройства, амплитуда и частота следования импульсов остаются неизменными, следовательно постоянная составляющая периодической последовательности импульсов определяется длительностью сигнала (t₁, t₂, t₃)

Вход приемного устройства — демодулятор, состоящий из усилителя У₂ и детектора Д, производит выделение огибающей радиоимпульса (U_ДМ, точка К₅). Последовательность импульсов поступает на вход фильтра низкой частоты (ФНЧ), являющегося инерционным звеном, который выделяет постоянную составляющую сигнала U_вых (U_фнч, точка К₆). Коэффициент усиления системы ТИ подобран так чтобы U_вых ≡ U_вх.