Исследование сигнальных признаков (стр. 2 )

разделительной паузой или без, что задается соответствующим положением тумблера S12 («РП», «без РП). При положении «РП» элементы DD10, DD11 стробируются сигналом со схемы «формирования импульсов 1», что позволяет формировать разделительную паузу в конце каждого временного интервала. Сигналы с DD10, DD11 подаются на адресные входы мультиплексоров DD12…DD17 и схемы кодеров 1 и 2. Вид используемого СП выбирается переключателем S11.

Амплитудный СП формируется с помощью мультиплексора DD12, который коммутирует на выход уровни напряжений ноль, U0, U1 или U2 в зависимости от комбинации сигналов на адресных входах А0, А1.

Полярный СП формируется мультиплексором DD13, на выходе появляются уровни напряжений положительной Uпол, отрицательной Uотр полярности или нулевой. При активном нуле кодер 1 преобразует код 10 в 01 и 01 в 10, код 00 не изменяется, комбинация 11 запрещена. При пассивном н – в 10, 11 – в 01, код 00 не изменяется.

Фазовый СП формируется мультиплексором DD14 и фильтрами Ф0, которые выделяют первую гармонику из последовательностей прямоугольных импульсов, формируемых схемой формирования импульсов 1 и сдвинутых по фазе друг относительно друга.

Частотный СП формируется мультиплексором DD15 и фильтрами Ф0, Ф1, Ф2 которые выделяют первую гармонику из последовательностей импульсов, поступающих со схемы формирования импульсов 1 и настроенными на соответствующие частоты. В зависимости от сигналов на адресных входах А0, А1 на выход поступают гармонические сигналы с частотами f0, f1, f2 и потенциал «земли» (ноль).

Частотно-импульсный СП формируется мультиплексором DD16, который коммутирует на выход «землю» или импульсные сигналы с различными частотами, формируемые схемой формирования импульсов 1, в зависимости от сигналов на входах А0, А1.

Времяимпульсный СП формируется аналогично, только мультиплексором DD17 коммутируются импульсы различной длительности.

Числоимпульсный СП формируется с помощью временного путём заполнения импульсов различной длительности высокочастотными тактовыми импульсами ТИ с генератора G1. Схема реализована на элементе DD20.

Фазоимпульсный СП также формируется на основе временного. Формирователи ФКИ3 и ФКИ4 срабатывают соответственно по переднему и заднему фронтам импульса с DD17 и коммутируют на выход мультиплексора DD18 уровни опорный Uоп или сигнальный Uсиг. При отсутствии импульсов на выходах ФКИ, на выходе DD18 будет потенциал земли.

Кодоимпульсный формируется кодером 2, мультиплексором DD19 и элементом DD21, однако на адресные входы А0, А1 поступают не сигналы с DD10 и DD11, а импульсы с выходов Q2, Q3 счётчика DD1. Кодер 2 в зависимости от сигналов, поступающих с DD10, DD11 формирует на выходах I0…I3 DD19 коды 0000 (пассивный ноль), 0110 (активный ноль), 1011 («1»), 1101 («2»). На элементе DD21 формируется разделительная пауза между элементарными символами кода.

Тактирование распределителя DD6, DD7 осуществляется от генератора G1 через делитель частоты DD1 и элементы DD3, DD4. Запуск схемы осуществляется нажатием кнопки S8 «Пуск», при этом триггер DD2 устанавливается в состояние «1» и импульсы с DD1 через DD3 и DD4 начинают поступать на счётчик DD5. Если тумблер S9 установлен в положение «РАЗОВ» (разовый), то после передачи последнего элемента сообщения по сигналу со схемы «ИЛИ» DD8 через ФКИ2 триггер DD2 устанавливается в состояние «0» и система останавливается. Если S9 находится в положении «НЕПР» (непрерывный), то система не останавливается и набранное сообщение передаётся непрерывно. В ряде случаев можно использовать передачу сигналов не с постоянным, а с переменным периодом следования. Для этого необходимо переключатель S10 «Период ПЕРЕМ. – ПОСТ.» установить в положение «ПЕРЕМ». Тогда переключение счётчика DD5 будет происходить по окончанию импульса на выходе DD17 через элементы ФКИ4 , ФКИ1 которые формируют паузу между соседними сигналами. При положении S10 «ПОСТ» сигналы формируются с постоянным шагом (основной режим работы).

Приёмная часть стенда состоит из схем выявления сигнальных признаков, распределителя, устройства фиксации принятых значений СП с элементами индикации и элементов схемы управления.

Амплитудный СП может выявляться тремя различными методами – пороговым, пороговым со стробированием, пороговым с интегрированием. Выбор метода осуществляется переключателем S14 «П – ПС – ПИ». При пороговом методе выявления амплитуда пришедшего сигнала выявляется компараторами DD22, DD23, DD24 на вторые входы которых задаются пороговые значения «нуля», «единицы» и «двойки» (Uп0, Uп1, Uп2). При поступлении из ЛС сигнала «0» (активного или пассивного) на выходе преобразователя кодов DD35 сигнал появится на выходе «0», при поступлении «1» – на выходе «1», при поступлении «2» – на выходе «2». Далее эти сигналы поступают на элементы DD44, где стробируются длинным (половина временной позиции) импульсом со схемы формирования импульсов 2 и затем через переключатель S14 на соответствующие схемы «И» и триггеры устройства фиксации принятых значений СП. При этом если пришедший из ЛС сигнал искажён помехами и значительно изменяется по уровню в течение длительности импульса стробирования, в состояние «1» могут установиться несколько триггеров устройства фиксации, соответствующих одной временной позиции. Это создаёт неопределённость и свидетельствует о неверном выявлении СП. При выявлении со стробированием сигналы с DD35 стробируются на элементах DD45 коротким импульсом со схемы формирования импульсов 2, который приходится на середину поступающего из ЛС сигнала. Выявленные значения фиксируются в соответствующих триггерах устройства фиксации. Неоднозначность (как в пороговом методе) здесь практически исключаются, хотя ошибочное выявление конкретных значений СП со-

храняется. При выявлении амплитудного СП методом интегрирования сигналы с DD35 заполняются импульсами с различным периодом следования, которые поступают со схемы формирования импульсов 2 на элемент DD42. Далее эти импульсы через переключатель S11 поступают на счётчик DD46, где реализуется числоимпульсное интегрирование (подсчёт числа импульсов, заполняющих сигнал с DD35). Дешифратор DD47 и триггеры DD48 реализуют ту же функцию, что и компараторы DD22…24. В зависимости от уровня поступившего из ЛС сигнала счётчик DD46 досчитает с нуля до определённого значения и по сигналам с выходов Q2, Q6, Q10 дешифратора DD47 те или иные триггеры DD48 установятся в состояние «1». Преобразователь кода DD50 работает аналогично преобразователю DD35. По окончании цикла интегрирования формирователи ФКИ7 , ФКИ8 из сигнала «ТАКТ» формируют короткий импульс, который через элементы DD49, DD53, переключатель S14 обеспечивает запись результата в соответствующий триггер устройства фиксации. В этом случае неоднозначность декодирования исключается полностью, а правильность выявления СП возрастает. При выявлении всех остальных СП переключатель S14 всегда должен находиться в положении «ПИ» (интегральный приём).

Полярный СП выявляется компараторами DD23, DD25 и преобразователем кода DD36. Компараторы имеют положительный (Uп1) и отрицательный (Uп отр) пороги срабатывания. В отличие от выявления амплитудного СП, когда одновременно могли сработать несколько компараторов DD22…24, здесь может сработать один из двух компараторов или не сработать ни один (при пассивном нуле). Поэтому логика работы преобразователя DD36 другая в отличиеот DD35, но, как и прежде, обеспечивается формирование сигналов на выходах «0», «1» или «2» DD36 при выявлении соответственно нуля, единицы или двойки переданных полярным СП. Дальнейшее выявление значения и его фиксация осуществляются через элемент DD43, переключатель S11 по той же схеме, что и амплитудный СП с интегральным приёмом (счётчик DD46, дешифратор DD47 и т. д.).

Фазовый СП выявляется с помощью компаратора DD26, который работает в режиме нуль-органа, формирователя ФКИ6 и триггера DD37. Фаза пришедшего из ЛС сигнала относительно опорного, формируемого схемой формирования импульсов 2, преобразуется во временной интервал (выход триггера DD37), который заполняется тактовыми импульсами приёмника (ТИ пр) с генератора G2. Поскольку фазы нуля, единицы и двойки имеют разное запаздывание относительно опорной последовательности, число импульсов на выходе DD39 будет зависеть от принятого значения. Подсчёт числа импульсов и фиксация результата обеспечиваются, как и раньше (элементы DD46, DD47 и т. д.). В фазовом СП используется только активный ноль ( при отсутствии сигнала его фаза не может быть определена).

Частотный СП выявляется с помощью нуль-органа (компаратор DD26), который преобразует гармонический сигнал в последовательность прямоугольных импульсов той же частоты. Число импульсов на временном интервале
(а следовательно, и частота) подсчитывается счётчиком DD46. Вся дальнейшая обработка и фиксация выполняется по рассмотренной выше схеме.

Частотно-импульсный СП выявляется путём подсчёта числа поступивших непосредственно из ЛС импульсов на данном временном интервале. В этом случае, как и ранее, используются счётчик DD46 и другие рассмотренные элементы.

Времяимпульсный СП выявляется с помощью элемента DD40 и рассмотренной схемы подсчёта числа импульсов и фиксации результата. Поступивший из ЛС импульс на элементе DD40 заполняется тактовыми импульсами ТИ Пр. Для нормальной работы схемы обязательно должны использоваться активный ноль и разделительная пауза.

Число-импульсный СП выявляется так же, как частотно-импульсный, но ноль здесь может быть только активным.

Фазоимпульсный СП сначала преобразуется во временной на элементах DD27, DD28, DD31, DD32, DD38, а далее через элемент DD41 по известной схеме.

Кодоимпульсный СП выявляется с помощью элементов DD51, DD52. Поступающий из ЛС код записывается в сдвигающий регистр DD51 (тактирование осуществляется импульсами Q0, которые соответствуют периоду следования элементов кода – импульсов и разделительных пауз), а затем декодируется дешифратором DD52. Запись результата декодирования в триггеры устройства фиксации осуществляется сигналом, формируемым формирователями ФКИ7 , ФКИ8 из сигнала «ТАКТ», через элементы DD49, DD53 и переключатель S14.

Распределитель приёмной части выполнен на элементах DD29, DD33 по схеме счётчик-дешифратор и переключается по заднему фронту сигнала «ТАКТ» (формируется на передающей стороне, вопросы синхронизации распределителей в рамках лабораторной работы не рассматриваются). Начальная установка и разрешение работы распределителя обеспечиваются сигналом «ЦИКЛ», который формируется на элементе «3 ИЛИ»“ DD8 передающей части. Этим же сигналом обеспечиваются начальная установка и разрешение работы схемы тактирования приёмной части (генератор G2 и счётчик DD30), а
также сброс в исходное состояние триггеров устройства фиксации принятых значений СП (DD57…DD95) в начале каждого цикла передачи. По сигналам с распределителя (выходы Q1…Q7 дешифратора DD33) через схемы «И» (DD54…DD92) выявленные значения сигнальных признаков записываются в триггеры (нули – в нижнюю линейку, единицы – в среднюю, двойки – в верхнюю) на соответствующих временных позициях с первой по седьмую. В начале каждого временного интервала (определяется сигналом «ТАКТ») по сигналу с ФКИ7 обеспечивается стирание предыдущего значения в счётчике DD46, запись результата выявления СП с триггеров DD48 или дешифратора DD52 в триггеры устройства фиксации принятых значений (DD57…DD95) по сигналу с ФКИ8, и после этого – обнуление триггеров DD48.

В состав схемы управления стендом входит блок контроля режимов, который вырабатывает сигналы «КИЙ» (кодоимпульсный СП) для разрешения или запрета работы элементов DD49 в соответствующих режимах и «НКК» (неверная комбинация ключей) для запрещения работы стенда при неверно заданных режимах (например, ВИ СП без разделительной паузы). В этом случае работа стенда блокируется через элементы DD10, DD11, а записанная в триггерах устройства фиксации информация стирается.

В стенде имеется также генератор помех, который позволяет накладывать на передаваемые сигналы импульсные помехи или «белый шум» (переключатель «ИП-БШ») низкой или высокой частоты (переключатель «НЧ-ВЧ»). Регулятор интенсивности помех совмещён с выключателем генератора. Стрелочный прибор показывает относительное изменение уровня помех.

Порядок выполнения лабораторной работы

Перед началом выполнения лабораторной работы необходимо получить у преподавателя номер варианта задания (табл. 3) или перечень СП и пунктов, подлежащих выполнению, а также номер передаваемого сообщения.

1.  Ознакомление с сигнальными признаками

В этом случае стенд работает в непрерывном режиме (S9 в положении «НЕПР»), виды СП выбираются переключателем S11, а их разновидности – переключателями S12, S13, период следования выбирается переключателем S10. Подлежащие передачи сообщения набираются на ключах S1…S7 (семиразрядный двоичный или троичный код). После включения питания тумблером «СЕТЬ», набора передаваемого сообщения и задания режима работы запуск стенда осуществляется нажатием кнопки S8 «ПУСК». Контроль за работой стенда осуществляется, по сигналам, наблюдаемым в ЛС с помощью осциллографа, и элементам индикации стенда. Неправильное задание режимов работы приводит к блокированию работы стенда, сигналы в ЛС не наблюдаются, на блоке контроля режима загорается светодиод «НКК».

В соответствии с полученным заданием необходимо снять осциллограммы сигналов в ЛС и измерить их уровни (для всех СП) и информативные параметры. По полученным данным рассчитать k* и N*. Результаты расчётов и измерений поместить в отчёте рядом с соответствующими диаграммами сигналов в ЛС. При снятии осциллограмм подать на осциллограф сигнал внешней синхронизации с соответствующего гнезда стенда.

2.  Исследование помехоустойчивости сигнальных признаков

По указанию преподавателя СП и метод его выявления, вид и интенсивность помехи задаются соответствующими переключателями, расположенными на стенде.

При выявлении искажёнными помехами СП возможны ошибки типа «трансформация», когда передаётся одно значение СП (набранное на ключах), а выявляется другое и ошибки типа «стирание», когда вместо одного конкретного передаваемого значения СП на приёмной стороне выявляются одновременно несколько значений или не выявляется ни одного. При исследовании помехоустойчивости СП необходимо фиксировать число «трансформаций» и «стираний» по каждому значению признака отдельно. По полученным данным рассчитываются вероятности трансформации и стирания нулей (Ртр0, Рст0), единиц

(Ртр1, Рст1) и двоек (Ртр2, Рст2), а также общая вероятность трансформации и стирания исследуемого СП (Ртр, Рст)

Здесь nтрi и nстi соответственно число трансформированных и стёртых СП при передаче i = значения Ni раз.

nтp = nтp0 + mтp1 + nтp2 , ncт = ncт0 + ncт2 , N = N0 + N1 + N2 .

Результаты экспериментов и расчётов заносятся в табл. 2.

Таблица 2

Параметры помехи	N	nст	Pст	nтр	Pтр
«0»
«1»
«2»
Вид СП

В графе «Параметры помехи» указывается вид помехи и её интенсивность в виде отношения сигнал / помеха (отношение уровней полезного сигнала и помехи, замеряется по осциллографу), а в графе «Вид СП» – конкретный СП, для которого проводятся исследования. Для получения достоверных результатов число Ni должно быть не менее 100, поэтому рекомендуется при проведении подобных исследований передавать сообщения, состоящие из одинаковых символов. В этом случае для передачи 105 одинаковых значений потребуется всего 15 циклов передачи, а фиксация ошибок на устройстве отображения значительно упрощается.

При проведении исследований S9 устанавливается в положение «НЕПР», выставляется требуемый уровень помех (контролируется по осциллографу), а затем S9 переводится в положение «РАЗОВ» и нажатием кнопки S8 «ПУСК» обеспечивается требуемое число циклов передачи. Исследование помехоустойчивости может проводиться как для отдельного СП (строятся зависимости Рст и Ртр от отношения сигнал/помеха), так и для нескольких СП (проводится сравнительный анализ помехоустойчивости). В последнем случае необходимо при заданных параметрах помехи поочерёдно исследовать различные СП (выбираются переключателем S11), а при изменении уровня помех проводить исследования в той же последовательности.

Определение порогового значения сигнал/помеха проводится при непрерывном режиме работы стенда (S9 в положении «НЕПР»). Постепенно увеличивая уровень помех в ЛС, по элементам индикации регистрируют появление сбоев, по осциллографу измеряют соотношение сигнал / помеха. Пороговое значение может определяться как для каждого значения СП и типа ошибок, так и для СП в целом.

Таблица 3

Номер варианта	СП и пункты порядка выполнения
А	П	Ф	Ч	ЧИ	ВИ	ЧиИ	ФИ	КИ
1	2	1	2	1	2	1	2	1	2	1	2	1	2	1	2	1	2
1	+	-	+	+	+	+	+	-	+	-	+	-	+	-	+	-	+	-
2	+	+	+	-	+	-	+	-	+	-	+	-	-	-	+	-	+	-
3	+	-	+	-	+	-	+	+	-	-	+	-	+	-	+	+	+	-
4	+	-	+	+	+	+	+	+	-	-	+	-	-	-	+	-	+	-
5	+	+	+	+	+	-	+	+	+	-	+	-	-	-	+	-	-	-
6	+	+	+	-	+	-	+	-	-	-	+	-	+	-	-	-	+	+
7	+	-	-	+	+	-	+	-	+	-	+	+	+	-	-	-	+	-
8	+	-	+	-	+	+	+	-	+	+	+	-	-	-	+	-	+	-
9	+	+	+	-	+	-	+	+	+	+	-	-	-	-	-	-	+	-
10	+	-	+	+	+	-	+	-	+	-	+	+	-	-	+	+	-	-

Содержание отчёта

1. Цель работы.

2. Функциональные схемы формирования и выявления отдельных СП или стенда в целом (по указанию преподавателя).

3. Диаграммы сигналов в ЛС и их параметры (в соответствии с п.1 порядка выполнения).

4. Результаты исследования помехоустойчивости СП в соответствии с п.2 порядка выполнения (параметры, таблицы, графики).

5. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Свойства и параметры СП.

2. Помехоустойчивость различных СП по отношению к помехам разных видов.

3. Изобразить диаграмму сигналов в ЛС при передаче заданного сообщения всеми СП.

4. Чем определяется число значений используемых на практике СП?

5. С помощью каких СП и как можно организовать параллельную передачу сообщений?

6. Работа передающей части стенда.

7. Работа приёмной части стенда.

8. Предложите другие схемы формирования и выявления СП, отличные от используемых в стенде.

9. Сравните различные методы выявления АСП.

10. Какой из реализованных в стенде СП принципиально отличается от всех остальных и чем?