Temir yo’l transportida telemexanik boshqaruv va nazorat tizimlari fanidan

6 – Практическое занятие
Тема занятии
Изучить построение графиков во основе импульсных признаков
Элементарный сигнал – это переносчик с нанесенной на него частью сообщения. В большинстве случаев длительность элементарного сигнала ограничена и тогда он называется элементарным импульсом. При образовании элементарного импульса часть сообщения наносится на переносчик путем придания ему какого-либо признака. В любом коде признак элементарного сигнала должен соответствовать его символу. Признаки элементарного сигнала, соответствующие его возможным символам получили название импульсных признаков. Количество численных значений любого признака должно соответствовать основанию кода. В двоичном коде таких значений два, одно из них соответствует символу «1», а другое – символу «0».

В системах железнодорожной телемеханики в качестве переносчика сигнала используется электрический ток, который характеризуется численными значениями амплитуды, направлением протекания (полярностью), временем протекания, частоты колебаний и фазы колебаний. В соответствии с этим признаки получили следующие названия: амплитудный, полярный, временной (широтный), частотный, фазовый. Кроме того, применяется еще и относительный признак.

Амплитудный признак. Этот признак характеризуется значением амплитуды (А) тока или напряжения (см. рис.7,а).

Длительности всех импульсов многотактного сигнала () одинаковы. На рисунке 7, а над осью t показана кодовая комбинация сигнала (0100), а под осью t – порядок следования импульсов (1, 2, 3, 4). Признак может быть применен как к импульсам постоянного, так и к импульсам переменного тока. В случае применения переменного тока, признак может быть передан по любому каналу связи, а в случае применения постоянного тока – только по проводной линии связи. Амплитудный признак легко искажается колебаниями напряжения источника питания, случайными импульсными помехами и т.п., поэтому в телемеханических устройствах железнодорожного транспорта его не применяют. Признак может быть применен не только для двоичных кодов.

Рис.7. Амплитудный (а) и полярный (б) импульсные признаки

Полярный признак. Этот признак характеризуется направлением тока (напряжения) в линии (см. рис.7,б). В указанной связи он может применяться только при постоянном токе, передаваться только по проводной линии связи и только для двоичных кодов. Благодаря выбору численного значения амплитуды постоянного тока () можно достичь того, что этот признак практически не будет подвержен искажениям. Признак применяется в системах «ПЧДЦ», «РПК», «СКЦ».

Временной (широтный) признак. Этот признак характеризуется длительностью импульсов (см. рис.8). Поскольку значение символа («1» или «0») определяется путем измерения длительности импульса, то соседние импульсы должны быть обязательно разделены паузами. Для повышения быстродействия системы паузы также могут определять значения символов, если им придать временные характеристики.

Рис.8. Временной импульсный признак

Например, в системах временного кода типа ДВК, символ «0» определяется малой длительностью импульса () или паузы (), причем =, а символ «1» – большой длительностью импульса () или паузы (), причем =. Заметим, что в системах ДВК в качестве переносчика сообщений используется постоянный ток и, поэтому паузы получили название интервалов.

Для образования временного признака род тока не имеет значения, что позволяет признак передавать по любому каналу связи, однако случайные помехи, действующие в каналах связи, искажают признак.

Частотный признак. Этот признак характеризуется тем, что символы «1» или «0» передаются импульсами переменного тока различной частоты. Например, в системах «Нева», «Луч» и «Диалог» символ «1» передается импульсом переменного тока частотой , а символ «0» – частотой (рис.9).

Рис.9. Частотный импульсный признак

Достоинством частотного импульсного признака является незначительная подверженность искажениям в процессе передачи по любым каналам связи. Признак применяется в системах «ПЧДЦ», «ЧДЦ», «Нева», «Луч», «Диалог», «Юг», «ЧДК».

Фазовый признак. Признак характеризуется тем, что символы «1» и «0» передаются импульсами переменного тока одинаковой частоты, но с разным сдвигом по фазе относительно опорного периодического колебания (см. рис.10).

Из курса электротехники известно, что переменный синусоидальный ток может быть изображен вектором, как это показано на рис.10,б. Из сопоставления рисунков 10,а и 10,б видно, что при передаче символа «0» фаза колебаний в импульсе совпадает с фазой опорного колебания (), т.е. . При передаче символа «1» фаза колебаний в импульсе отличается от фазы опорного колебания на 180⁰, т.е. .

Фазовый импульсный признак обладает всеми достоинствами частотного, и в измененном виде нашел применение в системах «Луч», «Диалог».

Рис.10. Фазовый импульсный признак (а) и его векторное изображение (б)

Относительный признак. Этот признак предполагает, что значение символа элементарного сигнала определяется относительно параметра предыдущего элементарного сигнала. Поскольку переносчиком элементарного сигнала является электрический ток, один из параметров которого должен меняться, то при относительном признаке изменение параметра сохраняется. Рассмотрим применение относительного признака в ДЦ систем «Луч», «Диалог».

Для сигнала ТУ в системах «Луч», «Диалог» изменяемым параметром является фаза переменного синусоидального тока частотой 500 Гц. При передаче и приеме элементарного импульса фаза колебаний может иметь одно из трех значений. Вектора напряжений этих фаз показаны на рисунке 11,а. Если при приеме элементарного импульса его фаза по отношению к предыдущему импульсу изменяется в направлении движения по часовой стрелке рис.11,а (т.е. , или , или ), то численное значение принимаемого символа – «1». Если изменение фазы происходит в направлении движения против часовой стрелки, то численное значение принимаемого символа – «0». Поскольку у первого элементарного импульса нет предыдущего, то в линии, при отсутствии передачи, должен обязательно присутствовать непрерывный сигнал. Этот сигнал имеет ту же частоту, что и частота элементарных импульсов переменного тока и имеет любую из фаз – или , или . Непрерывный сигнал называется активной паузой (АП), хотя в технической литературе по железнодорожному транспорту он называется сигналом покоя.

На рисунке 11,б показано условное изображение сигнала 100111 при условии, что АП имеет фазу колебаний . Так как изменяемым параметром является фаза колебаний, то вышеизложенный принцип генерации многотактного сигнала получил название относительно-фазовой манипуляции (ОФМ). Из этого же рисунка видно, что для передачи символов двоичного кода при ОФМ требуется три значения импульсного признака (, , ).

Рис. 11. Относительно-фазовая манипуляция