Спосіб передавання дискретної інформації в умовах частотно-імпульсної модуляції

Спосіб передавання дискретної інформації в умовах частотно-імпульсної модуляції, який включає зчитування кодованого інформаційного сигналу, що передається, з носія персонального комп'ютера, модуляцію цим сигналом несучої частоти і передавання інформації до каналу зв'язку, який 3 вання дискретної інформації за допомогою антен на основі рідинноструминних перетворювачів. Технічним вирішенням поставленого завдання є те, що для передавання дискретної інформації в умовах частотно-імпульсної модуляції зчитують кодований інформаційний сигнал, який передається, з носія персонального комп'ютера, модулюють цим сигналом несучу частоту і передають інформацію до каналу зв'язку, при цьому дискретний інформаційний сигнал перетворюють на комбінацію імпульсних послідовностей звукового сигналу з різними частотами, одна з яких відповідає рівню логічного "нуля", а друга відповідає рівню логічної "одиниці" у фіксовані інтервали часу, маніпуляцію несучої частоти виконують шляхом зміни оптимальної швидкості струменя рідинноструминного перетворювача за рахунок програмованого керування центральним процесором комп'ютера роботою живильного насоса, а дискретну інформацію передають до гідроакустичного каналу зв'язку. На фіг. 1 схематично зображено пристрій, що реалізує запропонований спосіб передавання дискретної інформації в умовах частотно-імпульсної модуляції. На фіг.2,а представлено дискретний Інформаційний сигнал, який передається, у вигляді залежності напруги від часу, на фіг.2,б представлено модульований акустичний сигнал у вигляді комбінації імпульсних послідовностей з різними звуковими частотами. Пристрій містить персональний комп'ютер 1 у складі центрального процесора, оперативного та постійного запам'ятовуючих пристроїв і носія інформації, виконавчий механізм 2 для регулювання витрати робочої рідини, ємність 3 з морською водою, фільтр 4, насос 5, датчик витрати 6 робочої рідини, трубопровід 7. Комп'ютер 1, виконавчий механізм 2, ємність 3, фільтр 4, насос 5, датчик витрати 6 перебувають на підводному човні або на гідроакустичній станції. Для роботи насоса 5 можна також використовувати забортну морську воду. Трубопроводом 7 робоча рідина надходить у прямоточний рідинноструминний перетворювач 8, який встановлено всередині передрупорної камери 9 рупорної антени 10. З урахуванням агресивних властивостей морської води всі конструктивні елементи гідроакустичної антени виготовляються з нержавіючої сталі, наприклад, Х18Н10Т. Спосіб передавання дискретної інформації в умовах частотно-імпульсної модуляції здійснюють наступним чином. При включенні живлення центральний процесор персонального комп'ютера виконує спеціально розроблену програму, яка керує виконавчим механізмом 2. Після включення насоса 5 виконавчий механізм 2 встановлює величину витрати робочої рідини, що відповідає оптимальній швидкості витікання струменя з кільцевого сопла рідинноструминного перетворювача 8 [7]. У цьому випадку перетворювач 8 генерує тональний звуковий сигнал, який складається з послідовності окремих коротких імпульсів, і кожний одиночний імпульс являє собою суму двох експонент [8]. Рівень акустичного сигналу, що генерується, залежить від режиму витікання струменя, геометричних параметрів перетворювача та величини гідростатично 60944 4 го тиску на заданій глибині [5-9]. Потім виконується зчитування дискретного сигналу, який передається, з носія персонального комп'ютера 1. Маніпуляція несучої частоти звукового сигналу реалізується шляхом регулювання оптимальної швидкості струменя за рахунок програмованого керування центральним процесором комп'ютера 1 роботою виконавчого механізму 2. Таким чином несуча частота звукового імпульсного сигналу рідинноструминного перетворювача 8 згідно з програмою модулюється дискретним інформаційним сигналом, що передається. У результаті генерований акустичний сигнал перетворюється на комбінацію імпульсних послідовностей з різними звуковими частотами, одна з яких відповідає рівню логічного "нуля", а друга відповідає рівню логічної "одиниці" у фіксовані інтервали часу (див. фіг.2,б). При цьому рупорна антена 10 виконує направлене випромінювання модульованого звукового сигналу до гідроакустичного каналу зв'язку. На приймальному боці акустичні сигнали за допомогою гідрофонів приймають з каналу зв'язку, перетворюють їх в електричні сигнали та вимірюють періоди імпульсних послідовностей цих сигналів у чітко визначені інтервали часу. Далі здійснюють ідентифікацію одиниць та нулів кодової комбінації, що передається в каналі зв'язку, і записують прийняту інформацію на носій приймальної апаратури. Кінцевий етап обробки включає в себе декодування і представлення інформаційного повідомлення в зручному для слухового чи зорового сприйняття вигляді. Конкретний приклад здійснення передавання дискретної інформації в умовах частотноімпульсної модуляції. Випробування способу передавання дискретної інформації в умовах частотно-імпульсної модуляції проводилося у гідроакустичному басейні. Вихідними даними були: швидкість звуку у водному середовищі с=1500 м/с, хвильовий опір сере3 2 довища (с)в=1.5х10 кг/м с, надмірний статичний тиск РСТ=5кПа. Використовувалася рупорна антена катеноїдальної форми, в якій генератором низькочастотних звукових хвиль був прямоточний рідинноструминний перетворювач. Геометричні параметри перетворювача приймали такі значення: середній діаметр кільцевого сопла - DC=13,0 мм, ширина щілини сопла - а=0,5 мм [5]. При оптимальній швидкості струменя Vопт=30,8 м/с (витрата Qoпт = 0,63 л/с) перетворювач генерував імпульсний звуковий сигнал з частотою основного тону f1 =870 Гц. Маніпуляція несучої частоти звукового сигналу здійснювалася за рахунок незначного зменшення оптимальної швидкості струменя. При швидкості струменя V=28,7 м/с (витрата Q=0,59 л/с) частота імпульсного сигналу приймала значення f2=920 Гц. Випробування звукопідводного зв'язку показало, що девіація частоти f=50 Гц дозволяє передавати дискретну Інформацію зі швидкістю 30-40 біт/хв. У запропонованому способі маніпуляція частоти імпульсного звукового сигналу рідинноструминного перетворювача досягається завдяки тому, що значення частоти основного тону сигналу зміню 5 ється обернено пропорційно швидкості витікання зануреного струменя з сопла перетворювача [7]. Перевагою запропонованого способу є те, що частотно-імпульсна модуляція акустичного сигналу має підвищену завадостійкість в порівнянні з модуляцією безперервної синусоїдальної несучої частоти [1, 3]. До переваг запропонованого способу слід також віднести: можливість ефективного передавання дискретної інформації в широкому діапазоні надлишкових статичних тисків (на глибині від 10 м до 240 м); досить високий рівень акустичного сигналу, який генерується (інтенсивність звуку в горлі рупорної антени може приймати значення від 2 2 2 Вт/см до 98 Вт/см ); низькочастотний робочий діапазон тонального імпульсного сигналу (від 300 Гц до 9 кГц) [5, 9]. Таким чином, з вищевикладеного випливає, що заявлений спосіб передавання дискретної інформації в умовах частотно-імпульсної модуляції забезпечує досягнення технічного результату, що полягає у підвищенні завадостійкості звукопідводного зв'язку та забезпеченні передавання дискретної інформації за допомогою антен на основі рідинноструминних перетворювачів. Розроблений спосіб передавання дискретної інформації в умовах частотно-імпульсної модуляції можна рекомендувати для використання в передавальній гідроакустичній апаратурі для режимів низькочастотного звукопідводного зв'язку. Джерела інформації: 1. Манаев Е. И. Основы радиоэлектроники. / Е. И. Манаев. - М.: Радио и связь, 1990. - 512 с. 2. Пат. 85238 Україна, МПК' G01R23/00, H04L27/10. Спосіб виконання частотної модуляції та пристрій для його здійснення / Тверезовський B. C.; заявник і патентовласник Херсонський національний технічний університет. - № а200613623; 60944 6 заявл. 22.12.06, опубл. 12.01.09, Бюл. № 1. 3. Гольдман С. Гармонический анализ, модуляция и шумы / С. Гольдман / [пер. с англ., ред. Г. С. Горелик] / - М. : Иностранная литература, 1951. - 408 с. 4. Пат. 48408 Україна, МПК Н03М13/00. Спосіб передавання дискретної Інформації в умовах частотно-імпульсної модуляції та пристрій для його здійснення / Квєтний Р. Н., Кулик А. Я., Кривогубченко С. Г., Компанець М. М., Кривогубченко Д. С.; заявник і патентовласник Вінницький державний технічний університет. - № 2001064403 ; заявл. 23.06.01, опубл. 15.08.02, Бюл. № 8. 5. Сухарьков О. В. Оптимизация параметров прямоточного гидродинамического излучателя в условиях гидростатического давления / О. В. Сухарьков // Акуст. вісник. - 2008. - Т. 11, № 4. - С. 5463. 6. Сухарьков О. В. Жидкоструйный излучатель со ступенчатым препятствием и круговым щелевым соплом в виде соосных дисков / О. В. Сухарьков // Наукові праці ОНАЗ ім. О. С. Попова. - 2010. - №1. - С. 102-108. 7. Сухарьков О. В. Влияние скорости струи на акустические характеристики осесимметричного гидродинамического излучателя / О. В. Сухарьков // Наукові праці ОНАЗ ім. О. С. Попова. - 2006. №2. - С. 78-84. 8. Сухарьков О. В. Экспериментальное исследование акустического поля прямоточного гидродинамического излучателя / О. В. Сухарьков // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. - 2007. - №1. С. 39 - 44. 9. Сухарьков О. В. Влияние гидростатического давления на энергетические характеристики прямоточного гидродинамического излучателя / О. В. Сухарьков // Наукові праці ОНАЗ ім. О. С. Попова. - 2009. - №1. - С. 70-77. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 60944 8 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601