Приемник цифровой системы передачи информации ВЧ-каналом связи по ВЛ (стр. 6 из 13)
DSP процессор выполняет основную селекцию и обработку цифрового сигнала,
Рис. 2.3 Структурная схема цифрового приемника.
2.3 Линейный тракт приемника
Приемник работает следующим образом.
Сигнал, с линейного ВЧ-входа поступает в блок ЛФ, имеющий полосу пропускания 7% от частоты настройки, но не менее 5,5 кГц, где происходит:
- подавление зеркального канала до уровня минус 36 дБ;
- подавление канала прямого прохождения до уровня минус 35 дБ;
- отстройка от параллельно работающего устройства.
С выхода блока ЛФ сигнал поступает на блок БОВЧ, где дополнительно фильтруется ФНЧ с частотой среза 1,1 МГц, что позволяет дополнительно снизить уровень частот зеркального канала и канала прямого прохождения на 50 дБ.
Ограничение сигнала в БОВЧ происходит на уровне около 7В амплитудного значения, что определяет верхний предел прошедшего без искажений входные цепи сигнала с линии. Для контроля уровня приходящего сигнала служит детектор ВЧ.
Для установки необходимого запаса по уровню входного сигнала служит аттенюатор. Аттенюатор имеет 3 ступенчатые регулировки (10, 20 и 30 дБ), и одну плавную (15 дБ).
Сигнал проходит через фильтр с полосой пропускания 3,2 кГц. Затухание фильтра при расстройке от края полосы на 6 кГц составляет 85 дБ.
Далее сигнал усиливается и ограничивается по амплитуде двухкаскадным усилителем. С первого каскада усилителя сигнал, кроме того, подается на детектор, формирующий сигнал для контроля уровня НЧ-сигнала.
2.4 Функциональная схема аппаратуры каналов автоматики АКА-16 ПРМ
Функциональная схема АКА-16 ПРМ приведена в Приложении 2.[4]
Функционально и конструктивно АКА-16 ПРМ состоит из следующих основных блоков:
А1 - блок входного фильтра (ЛФ);
А2 - блок питания (БП);
А3 - блок обработки высокочастотный (БОВЧ);
А4 - блок синтезаторов частот (ГЕН);
А5 - блок центрального процессора (ПРЦ);
А6 - блок приемника высокочастотный (ПРВЧ);
А7 - блок управления выходными реле (ПДПА);
А8 - блок вспомогательных устройств (БВ1);
А9 - кроссплата КП5;
А10 - кроссплата КП2.
Схема индикации предназначена для отображения информации о состоянии АКА-16 ПРМ:
прием КЧ;
предупреждение;
неисправность.
Блок ПРВЧ предназначен для выделения сигнала передатчика из спектра сигналов и помех, принимаемых по проводам воздушных линий электропередачи и преобразования его в частоты команд противоаварийной автоматики, а также для формирования контрольных уровней принимаемых сигналов.
Блок ГЕН предназначен для программно-аппаратной реализации генераторов частот, необходимых для работы блока ПРВЧ.
Блок ГЕН состоит из следующих основных функциональных узлов:
устройство управления и контроля синтезаторов частот;
блок синтезаторов частот;
формирователь несущей частоты;
формирователь системной шины.
В состав устройства управления и контроля синтезаторов частот входят:
управляющий контроллер, построенный на микросхеме AT90S4433, с задающим кварцевым резонатором 8 МГц и цепью сброса ;
генератор стабильной частоты 32768 Гц со стабильностью ±2*10-6 в диапазоне температур от минус 40°С до +70°С;
триггер Шмидта ;
мультиплексор контроля каналов ;
развязывающие резисторы .
Блок ПРЦ предназначен для реализации алгоритма работы АКА-16 ПРМ.
В состав блока ПРЦ входят плата ПРЦ и Панель индикации.
Плата ПРЦ состоит из следующих основных функциональных узлов:
центральный процессор;
формирователь системной шины ;
постоянное запоминающее устройство ;
flash – память ;
устройство перезапуска ;
Центральный процессор блока ПРЦ реализован на микропроцессоре N80С196KR.
Формирователь системной шины включает в себя:
буферные элементы ;
дешифратор адреса ;
формирователь сигналов выборки .
ПЗУ на микросхеме AT27C512 предназначено для хранения кода рабочей программы.
Flash-память предназначена для хранения текущих параметров и протокола событий. Общий объем flash-памяти 8 кБайт.
Устройство перезапуска предназначено для контроля работоспособности центрального процессора.
Приемник подключается к ВЧ-каналу с характеристическим сопротивлением 75 или 150 Ом (назначается при заказе). Фильтр входной (блок ЛФ) приёмника обеспечивает: согласование с каналом на частоте приёма, высокое входное сопротивление вне полосы приёма, защиту входных цепей приёмника от воздействия импульсов помехи высокой энергии, частичное (30 дБ) подавление помехи в полосе зеркальных частот.
Блок обработки ВЧ-сигнала – БОВЧ представляет собой цепь защиты входа от импульсной помехи и фильтр нижних частот (1,1 МГц), обеспечивающий подавление помех в полосе зеркальных частот (не менее 50 дБ). Основная фильтрация осуществляется в DSP. Тамже осуществляется преобразование в полосу частот (0 - 4) кГц. Аттенюаторы блока ПРВЧ позволяют снизить чувствительность приемника ступенями в 10,20,30 дБ и, дополнительно, плавной регулировкой на 15 дБ. На выход блока БОВЧ сигнал поступает через усилитель – ограничитель. Уровень сигнала, соответствующий началу работы ограничителя, считается уровнем чувствительности приёмника.
Для контроля наличия запаса по перекрываемому затуханию служит детектор. Детектор уровня сигнала на входе блока позволяет устройству контроля точнее определить неисправный узел или блок.
Дальнейшая обработка сигнала осуществляется в цифровом виде в блоке ПРВЧ, где аналоговый сигнал преобразуется с помощью АЦП в цифровой и обрабатывается DSP по программе, реализующей восемнадцать узкополосных фильтров с пороговыми устройствами на выходе. Уровень компарации для каждого порогового устройства определяется индивидуально для каждого фильтра (что позволяет выровнять АЧХ тракта в полосе приёма) и устанавливается на 3 дБ ниже уровня чувствительности. Результаты анализа сигнала (номер принимаемой команды или контрольной частоты, сообщение о низком уровне сигнала на входе), а так же сообщения о текущем состоянии функциональных узлов блока (например, о срабатывании сторожевого таймера) загружаются в регистр системной шины, который является выходом блока ПРВЧ и средством контроля его исправности центральным процессором (блок ПРЦ).
Генераторная система приёмника (блок ГЕН) формирует сигналы гетеродинов с помощью синтезаторов частоты, тактируемых генератором 48 МГц. Загрузка кодов частот в синтезаторы выполняется при помощи микроконтроллера. Кроме того, блок ГЕН содержит опорный термокомпенсированный тактовый генератор. Реализованный программно компаратор частот сигнала опорного генератора и сигнала синтезатора (гетеродина) позволяет определить величину отклонения частоты гетеродина, вычислить и загрузить в синтезатор скорректированный код частоты. Длительность рабочего цикла частотного компаратора - 1 секунда. Блок содержит регистры чтения и записи системной шины, которые служат для проведения операций тестового контроля блока ГЕН под управлением центрального процессора. Для настройки приемника на любую из рабочих частот используется синтезатор частоты перестраиваемый в диапазоне частот (5024 - 6000) кГц с шагом 1 кГц. Перестройка генератора осуществляется с панели управления блока ПРЦ или ПЭВМ.
Блок управления и контроля выходных реле (ПДПА) приёмника имеет в своём составе:
- восемь ключей управления выходными реле команд;
- восемь ключей контроля исправности цепей управления и обмоток реле команд;
- регистры чтения и записи системной шины, с помощью которых, центральный процессор коммутирует ключи управления и контроля, как в процессе тестирования блока, так и при приёме команд.
Блок вспомогательных устройств (БВ1) содержит схему управления реле внешней сигнализации («НЕИСПРАВНОСТЬ», «ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ», «КОМАНДА»), стабилизированный источник контрольного питания (6 В) обмоток выходных реле (для непрерывного контроля целостности элементов выходных цепей приёмника) и коммутатор источников питания рабочего и контрольного режимов, управляемый центральным процессором через регистр записи системной шины. Через регистр чтения системной шины
ПРЦ получает информацию об уровне напряжения питания выходных реле приёмника от устройства контроля этого уровня, расположенного в БВ.
Блок центрального процессора (ПРЦ) имеет в своём составе следующие функциональные узлы:
- внешний сторожевой таймер, для контроля работоспособности и инициализации сигнала перезапуска системы;
- центральный процессор;
- ПЗУ, для хранения кода рабочих программ;
- энергонезависимую (flash) память, для хранения файла конфигурации системы (например: значение частоты, временные задержки на включение и выключение выходных реле), фиксации времени поступления и номера принятой команды, а так же времени и признака возникшей неисправности;
- часы реального времени;
- панель управления и индикации (клавиатура из шести кнопок, тумблер выбора режима и табло ЖКИ);
- формирователь системной шины, посредством которой, блок ПРЦ имеет возможность подавать тестовые управляющие воздействия и по сигналам отклика контролировать состояние всех функциональных узлов приёмника, а так же, при появлении на выходе блока ПРТЧ сигнала-команды ПА, включать соответствующее выходное реле.
Параметры настройки приемника: частота принимаемого сигнала, количество принимаемых команд, задержка на возврат, задержка на срабатывание, номера команд без ограничения длительности замкнутого состояния контактов выходного реле - задаются с пульта управления и заносятся в энергонезависимую память в режиме настройки приёмника.
Сигналы – команды принимаются одноимпульсным частотным кодом. В режиме ожидания сигнала-команды на вход приёмника должен непрерывно воздействовать сигнал контрольной частоты, пропадание которого (без замены сигналом команды) на 0,3 секунды блокирует работу выходных реле команд.