Приемник цифровой системы передачи информации ВЧ-каналом связи по ВЛ (стр. 5 из 13)

Запас по перекрываемому затуханию зависит от назначения канала и гололёдности района, в которомпроходит ВЛ. Для кааналов релейной защиты и противоаварийной автоматики значение этого запаса определяется как:

Азап = Азапо + ∆άгол, (1.3)

Где Азапо – запас на случай увеличения затухания линейного тракта, кроме тех случаев, которые обусловлены гололёдом и изморозью, а также на случай уменьшения мощности передатчика; Δάгол – увеличение запаса, необходимое для покрытия возрастания затухания из-за гололёда и изморози. Рекомендуемые МУ 34-70-186-86 значения Азапо в децибелах для каналов различного назначения даны в Таблице 1.2

Таблица 1.2

Назначение канала	Азапо, дБ
Релейная защита с передачей блокирующих сигналов ( в том числе ДФЗ )	13*
Релейная защита с передачей отключающих сигналов	22
Противоаварийная автоматика	22

*В тех случаях, когда выполнение этого требования затруднительно, допускается принимать Азапо = 10 дБ.

Максимально допустимое затухание ВЧ тракта Атр,доп определяется как :

Атр,доп = Рпер – Рпр,min – Азап (1.4)

где Рпер – уровень передачи ВЧ сигнала данного канала ;

Рпр,min – минимально допустимый уровень приема, определяемый уровнем линейных помех, помехоустойчивостью приемника и отношением с/п на входе приемника, необходимым для передачи данного вида информации с требуемым качеством.

Для выбора числа усилительных участков выполняются расчеты затухания всех ВЧ трактов, входящих в трассу канала связи. Если трасса проходит транзитно через промежуточную подстанцию, то проверяется возможность выполнения ВЧ обхода этой подстанции. Выполнение возможно, если затухание цепочки линий вместе с обходами меньше Атр,доп. В противном случае на промежуточных подстанциях вместо обходов нужно устанавливать промежуточные усилители.

Уровни передачи и приёма. В технике связи принято выражать мощности передаваемых и принимаемых сигналов в относительных мерах – уровнях. При этом различают относительный и абсолютный уровни сигналов.

Относительным уровнем сигнала называется величина, равная десяти логарифмам отношения мощности Р данного сигнала к мощности Ро, уровень которой принимается за нулевой:

. (1.5)

Единицей измерения уровней является децибел (дБ). Один децибел соответствует отношению мощностей Р/Ро = 1,26.

В технике связи мощность, соответствующая нулевому уровню, принята равной 1 мВт. Уровень сигнала определенный по отношению к мощности в 1 мВт, называется абсолютным.

Уровни передачи и приема могут также определяться по напряжениям или токам соответствующих сигналов. При этом необходимо оговаривать не только мощность, соответствующую нулевому уровню, но и сопротивление цепи, на которой измеряется напряжение. Абсолютный уровень по напряжению определяется по формуле:

, (1,6)

где Uo – напряжение нулевого уровня, т.е. напряжение при котором в данном сопротивлении выделяется мощность 1 мВт.

В технике дальней связи за номинальные значения сопротивлений обычно принимают 600 и 75 Ом. Напряжения нулевого уровня соответственно составляют 0.775 и 0.274 В.

Минимально допустимый уровень принимаемого сигнала определяется уровнем помех в линйном тракте ,числом усилительных участков и пунктов переприёма и требуемым превышением уровня сигнала над уровнем помех на выходе приемника.

Для аппаратуры ОБП можно записать:

Рпр,min = Рс/п + РпомΔf+ ΔРпром, (1.7)

Где Рс/п – минимально допустимое превышение уровня сигнала на выходе приемника над уровнем помех; РпомΔf - уроверь помех в рабочей полосе канала; ΔРпром – поправка, учитывающая наличие в канале промежуточных усилителей и пунктов переприема.

Минимально допустимыое превышение уровня сигнала над уровнем помехи т.е. Рс/п для каналов различного назначения даны в Таблице1.3.

Таблица 1.3

Назначение канала	Рс/п, дБ
Дифференциально-фазная защита	31
Дистанционная и направленная защита с ВЧ блокировкой	17
Защита с передачей отключающих сигналов – команд	4
Телефонная связь	26
Телемеханика ЧМ	18/22*
Контрольная частота для управления АРУ	22

2. Разработка и обоснование функциональной схемы блока приёмника

2.1 Общие сведения

Т.к. прием сигнала аппаратурой команд автоматики осуществляется по высоковольтной линии электропередачи, то желательно чтобы цифровой части приемника предшествовал аналоговый тракт, который защитит остальную часть от помех высокого уровня. Общая структурная схема цифрового приемника бес привязки к конкретной аппаратуре приведена на рис.2.1 [6]

Рис. 2.1 Структурная схема цифрового приемника

АТП – аналоговый тракт приемника

БДК – блок дискретизации и квантования

ЦТП – цифровой тракт приемника

БОЧ - блок опорных частот

БР - блок регулировок

ЦАП – цифроаналоговый преобразователь

Аналоговый тракт приемника выполняет предварительную селекцию и усиление принимаемых сигналов. Его структура и характеристики определяются видом сигнала, уровнем и характеристиками помех, требованиями к качеству приема.

Наиболее полно используются преимущества цифровой обработки, если дискретизация и квантование сигнала осуществляются на радиочастоте. В этом случае АТП представляет перестраиваемый преселектор. Но более высокие требования предъявляются при этом к частоте дискретизации и разрядности АЦП, а также к блоку ЦТП.

Усиление АТП выбирается таким образом, чтобы собственные шумы приемника на входе БДК превышали шумы квантования. Следует обратить внимание на то, что при достаточно высокой частоте дискретизации уровень сигнала на входе БДК может быть меньше шага квантования. Необходимо лишь, чтобы эффективное значение напряжения смеси сигнала и помех на входе АЦП превышало шаг квантования.

Блок дискретизации и квантования представляет собой сложное устройство. Входное аналоговое колебание подвергается в нем двум операциям: дискретизации по времени и квантованию по уровню.

Дискретизатор реализуется в виде устройства выборки и хранения (УВХ), состоящего из аналогового ключа (АК) и накопительного элемента (НЭ). Для представления отсчетов сигнала в цифровой форме применяют АЦП. Общий вид БДК представлен на рис.2.2

Рис.2.2 Общая схема БДК

Импульсы U1 – стробирующие, U2 – стирающие.

Задачей УВХ является определение мгновенного значения напряжения в момент взятия отсчета и его фиксация на время, необходимое для преобразования аналогового значения в цифровую форму. После УВХ сохраняется счетное множество отсчетов колебания. Квантование в АЦП позволяет каждый непрерывный отсчет заменить цифровым значением, представляемым в унитарном или двоичном коде.

Цифровой тракт приемника осуществляет основную селекцию сигналов и их демодуляцию. Кроме цифровых фильтров и демодуляторов ЦТП может содержать устройства подавления или компенсации помех, трансмультиплексоры для обработки многоканальных сигналов, цифровые обнаружители и измерители параметров сигналов, цифровые спектроанализаторы и другие устройства выделения информации из принятого сигнала. К ЦТП можно также отнести цифровые системы синхронизации, фазовой и частотной автоподстройки, регулировки усиления, системы обеспечения отказоустойчивости и т.д.

Блок опорных частот вырабатывает колебания, необходимые для преобразования частот в приемнике и синхронизации его схем.

Блок регулировок БР содержит все необходимые для управления приемником устройсва: блок управления частотой настройки, блок регулировки усиления и чувсвительности, блок управления видами работ ( при смене вида сигнала ) и т.д.

Цифровой приемник часто имеет как цифровой выход, так и аналоговый. Для получения аналогового выхода сигнала используется цифроаналоговый преобразователь ЦАП. На рис.2.1 не показаны цепи контроля, индикации и питания приемника.[6]

2.2 Структурная схема цифрового приемника аппаратуры АКА - 16 ПРМ

В структурную схему, изображенную на рис. 2.3 цифрового приемника (ЦПР) входят следующие блоки:

Входная цепь – предназначена для согласования блока ЦРП с линейным фильтром и его защиты от импульсной помехи в случае её прохождения через ЛФ. Содержит согласующее устройство и аттенюатор.

АЦП - предназначен для представления аналогового сигнала в цифровую форму для последующей его обработки в DSP.

Программная логика – обеспечивает алгоритм взаимодействия DSP процессора с портами обмена данными и аппаратной частью АКА-16 ПРМ.

RAM - обеспечивает хранение программ, задающих режим работы и алгоритмы обработки сигналов.

Селектор выбора частоты выполнен так, чтобы обеспечить ручной вариант задания рабочей частоты приема в зависимости от участка на котором установлена аппаратура АКА-16 ПРМ.

Блок индикации на плате ЦПР выполнен в виде светодиодной матрицы, а на панели АКА-16 ПРМ в виде ЖКИ на блоке ПРЦ.