Пристрій для передачі та примання двох сигналів по одному дроту

Изобретение относится к технике проводной связи. Цель ~ повышение пропускной способности. Устройство содержит триггер 12, первый резистор 2, ключ 3. усилитепь 4, конденсатор 5, компараторы 6-8, источник 9 положительного опорного на і 12 і 1 А * С 1 Ю 18 п 20 Z1 22 Щиг і W4W»*mjy$ 1741281 пряжєиия, инверторы 13, 15, источник і і отрицательного опорного напряжения, второй резистор 16, линию 17 связи, усилительограничитель 19, одновибратор 21, фильтры 20 и 22. Под воздействием первого входного сигнала с помощью усилителя 4. конденсатора 5 и резистора 2 формируется сигнал, форма которого соответствует интегралу первого входного сигнала. Как только сформированный сигнал достигает значения положительного о п о р н о г о н а п р я ж е н и я , триггер 12 подключает к усилителю 4 источник 9, благодаря чему выходное напряжение усилителя резко падает. Таким образом Изобретение относится к технике связи и предназначено для одновременной передачи и приема по одному, например, телефонному каналу связи на удаленный диагностический центр двух отведений 5 электрокардиограмм. Известно устройство для уплотнения речи и данных, представленных в цифровом виде, при использовании аналогового канала связи. Информация передается с по- 10 мощью схемы мультиплексорной передачи с частотным разделением, которая выделяет подполосу передачи речи, выше или ниже которой расположены подполосы передачи данных в цифровом виде. 15 Известное устройство отличается сложностью в реализации, поскольку должно включать аналого-цифровой преобразователь (АЦП) на передающем конце и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) на 20 приемном. Кроме того, если два передаваемых сигнала имеют одинаковый спектр частот, то необходимо использовать дополнительную аппаратуру для переноса полосы сигнала в цифровом виде выше или ниже 25 полосы сигнала в аналоговом виде. Указанные особенности удорожают и усложняют приемопередающую аппаратуру. В этом за-, ключается недостаток известного устройства 30 формируется пилообразное напряжение, крутизна переднего фронта которого пропорциональна амплитуде первого входного сигнала, На выходе второго компаратора формируется сигнал, равный единице, когда амплитуда второго входного сигнала меньше'амплитуды пилообразного напряжения, и равный нулю в противном случае. На приеме сигнал на выходе ФНЧ 22 пропорциот нэлен скважности импульсов, задаваемой вторым входным сигналом, а на выходе ФНЧ 20 сигнал пропорционален частоте следования импульсов, задаваемой первым входным сигналом, 2 ил. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее последовательно соединенные вычитатель и ограничитель, сумматор и по* следовательно соединенные регистр сдвига и клапан, выход которого соединен с входами вычитателя и сумматора. В нем введены коммутатор, дополнительный клапан и формирователь корректирующих посылок, при этом вход коммутатора подключен к выходу ограничителя, а выход - к второму входу сумматора, который через дополнительный клапан подключен к входу регистра сдвига, выход регистра сдвига подключен к второму входу коммутатора и к входу формирователя корректирующих посылок, другрй вход которого подключен к выходу вычитателя, а выходы формирователя корректирующих посылок соединены с соответствующими, входами коммутатора. В этом устройстве повышение качества восстанавливаемого сигнала достигается за счет использования максимальных и минимальных значений речевого сигнала для дополнительного согласования приемного и передающего устройств по уровням между двумя соседними комбинациями опорного сигнала. Недостатком этого устройства является недостаточная пропускная способность Цель изобретения - повышение пропуИзвестно устройство одновременной скной способности. передачи речевых сигналов и дополнительПоставленная цель достигается тем, что ных данных, в котором для передачи дополв устройство для передачи двух независинительных данных используется импуль- 35 мых сигналов по одному проводу, содержасно-кодовая модуляция, с помощью которой щее ключ, первый и второй компараторы, данные накладываются на речевой сигнал и введены последовательно соединенные передаются по одному каналу связи. усилитель, третий компаратор, первый инвертор, линия связи, усилитель-ограничиИзвестное устройство отличается теми же недостатками, что и предыдущее. 40 тель, одновибратор и первый фильтр, а 1741281 Выход 14 передающего комплекта через литакже второй фильтр, вход которого соединию 17 связи подключен к входу 18 приемнен с входом одновибрзторз. первый и втоного комплекта. рой источники опорного напряжения, второй инвертор, триггер, первый и второй 45 Вход 18 через усилитель-ограничитель резисторы, соединенные соответственно с 19 подключен к входам второго фильтра 22 первым и вторым входами ключа, а также нижних частот и одновибратора 21, выход конденсатор, выводы которого подключены которого подключен к входу первого фильтсоответственно к выходу ключа, соединенра 20 нижних частот. Выходы фильтров 20 и ному с инверсным входом усилителя, и к 50 22 нижних частот являются соответственно выходу усилителя прямой вход которого завыходами первого и второго передаваемых землен, выход усилителя соединен с персигналов. вым входом первого и второго компараУстройство работает следующим обраторов, выход первого компаратора соедизом нен с обнуляющим входом триггера, а выход 55 Если триггер 12 находится в состоянии второго компаратора через второй инвер"Лог 0", то к выходу ключа 3 подключен его тор соединен с установочным входом тригверхний по схеме вход, а если триггер 12 гера, выход которого соединен с находится в состоянии "Лог.1" - то нижний управляющим входом ключа, причем пер(как показано на фиг. 1). вый источник опорного напряжения соедиСледовательно, когда триггер 21 нахонен с вторым входом первого компаратора дится в состоянии "Лог.1", напряжение на и вторым выводом второго резистора, а втовыходе интегратора, состоящего в это время рой источник опорного напряжения - с из усилителя 4, конденсатора 5 м резистора вторым входом второго компаратора. 2. растет со скоростью, пропорциональной Увеличение пропускной способности 5 модулю первого входного сигнала (эпюры 1 устройства достигается за счет того, что оба и 2 на фиг. 2) Когда напряжение на выходе аналоговых сигнала передаются по сигнальинтегратора достигнет уровня +U O , на выхоному проводу в виде импульсов частота де первого компаратора 6 появится сигнал следования которых пропорциональна ве"Лог V , которым триггер 12 по R-входу буличине первого сигнала, а скважность им- 10 дет установлен в состояние "Лог 0). При пульсов - величине второго этом ключ 3 переключится, и теперь интегНа фиг 1 показана функциональная ратор будет образован усилителем 4, консхема устройства включающего передаю денсатором 5 и резистором 16 с небольшим щий и приемный комплекты связанные одсопротивлением, а к входу интегратора буним сигнальным проводом на фиг 2 - 15 дет подключен мощный источник 9 опорновременные диаграммы устройства го н а п р я ж е н и я +Uo положительной полярности, под воздействием которого наВ передающем комплекте вход 1 первопряжение на выходе интегратора начнет быго сигнала - UBx 1 отрицательной полярностро уменьшаться. Таким образом, сигнал сти через резистор 2 и электронный переключающий ключ 3 подключен к инвер- 20 на выходе интегратора будет представлять тирующему входу усилителя 4, неинвертисобой пилообразное напряжение, имеющее рующий вход которого заземлен Между крутизну переднего фронта, пропорциовыходом усилителя 4 и его инвертирующим нальную амплитуде первого входного сигвходом включен интегрирующий конденсанала, и большую крутизну обратного хода. тор 5. Выход усилителя 4 подключен к пер- 25 Последнее достигается за счет малого знавым входам компараторов 6 7 и 8 К вторым чения постоянной интегрирования вновь входам этих компараторов подключены сообразованного интегратора и большой веответственно выход источника 9 опорного личины разрядного Тока от мощного источнапряжения +Uo положительной полярноника 9 сти, вход 10 второго передаваемого сигнала 30 При достижении напряжением на выхоUBx2 и выход источника 11 опорного напряде интегратора уровня -Uo сигнал на выходе жения - и о отрицательной полярности. Вывторого компаратора 7, который до этого ходы компараторов 6-8 соответственно был единичным, становится нулевым, а на подключены к R-входу триггера 12 через выходе второго инвертора 15, наоборот, попервый инвертор 13 - к выходу 14 передаю- 35 является единичный сигнал, который устащего комплекта и через второй инвертор 15 навливает т р и г г е р 12 в единичное - к S-входу триггера 12. выход которого подсостояние ключен к управляющему входу ключа 3. к Начинается новый цикл роста напряжевторому входу которого через резистор 16 ния на выходе интегратора под воздействи1 подключен выход источника 9 опорного на40 ем первого входного сигнала Uex 1. Таким пряжения +Uo положительной полярности. образом, на выходе усилителя 4 интеграто 1741281 pa появляется пилообразное напряжение с коротким временем обратного входа {уменьшения напряжения) Учитывая, что продолжительность обратного хода пилообразного напряжения составляет 10-50 мкс, в то время как длительность переднего фронта при самой большой его крутизне измеряется в миллисекундах, можно пренебречь временем обратного хода и сказать что крутизна переднего фронта пилообразных импульсов пропорциональна модулю первого входного сигнала UBX 1 Суммарный сигнал, частота которого зависит от первого входного смгнэлэ(-ивх і), Э скважность - от второго сигнала {UBX 2), формируётся на выходе третьего компаратора 8. Процедура формирования этого сигнала показана на фиг. 2 (эпюры а. б. в). На выходе третьего компаратора 8 единичный сигнал появляется при превышении напряжением на выходе интегратора напряжения 1)вх 2. После его инвертирования первым инвертором 13'в шину \А поступает сигнал, показанный на эпюре 3. Скважность этого сигнала пропорциональна изменчивости сигнала UBx2, а частота ~ изменчивости модуля сигнала -Uaxi 8 время передачи одного периода модулируемого сигнала входные напряжения U a xi и UBx2 неизменны Определим период пилообразного на5 пряжения на выходе интегратора 4. Учитывая, что напряжение на выходе интегратора линейно растет UuJ - kUaxit. при t - Ті можно записать 10 U її 15 (1) Длительность импульса ti определим из условия Таким образом, 20 Г| А У* к Un (2) Выходное напряжение фильтра нижних частот (ФНЧ) при подаче на его вход импуль25 сной последовательности в случае, когда его (фильтра) постоянная времени больше максимального периода импульсной последоНа приемной стороне импульсы внача-. вательности, есть среднее значение UBK за ле нормируют по амплитуде с помощью усипериод, лителя-ограничителя 19, за счет чего 30 Тогда на выходе ФНЧ 20 напряжение снижается влияние амплитудных помех, кобудет торые могли воздействовать на сигнал при его прохождении по проводу 17, Затем сиг- • Uи нал поступает на одновибратор 21. который (3) ТІ формирует импульсы, нормированные по 35 продолжительности и привязанные к пере- . где Un ~ напряжение на выходе усилителяднему фронту передаваемого сигнала ограничителя t&, (фиг,2г). Информационным параметром На выходе ФНЧ 22 напряжение будет здесь является частота импульсов. Выделеравно ние полезного сигнала L W i . соответствую- 40 щего сигналу Uexi. происходит с помощью первого фильтра 20 низких частот, предU2I аых ~ Un ТІ (4) ставляющего в общем случае интегратор. Полезный сигнал Іівь>д2. соответствуюПодставив Ті из (1) в (3), получим щий сигналу 2, формируется на выходе вто- 45 рого фильтра 22 низких частот, на вход = A U11 (5) которого поступают нормированные по зм-. пяитуде импульсы переменной скважности (эпюра 3), а с выхода снимается амплитудПодстзвив(1)в{4),Г|Из(2)-в(4), получим ный сигнал. 50 Предложенное устройство передает ,, U2) • к * Uu _ ,, U21 (Cv низкочастотные сигналы (например, кэрдиосигналы), верхняя частота которых составляет величину 30-100 Гц. Частоты, на которых ведется передача, занимают поло- 55 г д е В « ^ '• • ' су от 1000 до 3000 Гц, те. в полосе пропуИз (5, 6) следует, что выходные сигналы скания телефонного канала. ФНЧ 20 и 22 прямо пропорциональны входУчитывая, что входные сигналы меняютным сигналам Uiax) и U2exi< т.е. между Uieuxi ся очень медленно по сравнению с модулии UiBxi. а также между Угвых! и U2BXI сущеструемым сигналом, можно считать, что во 1741281 вует однозначное линейное соответствие При этом на величину Ui B xi не влияет ІІ2вхі. а на величину ІІгвьіхі не влияет Iteexi. Это объясняется тем что и2вых1 зависит только от скважности передаваемого сигнала и не зависит от его частоты a Uieux зависит от частоты передаваемого сигнала и не зависит от его скважности так как запуск одновибратора 21, вырабатывающего импульсы длительностью Го, производится в момент ббратного хода интегратора 4 (в момент переднего фронта импульса t\) и не зависит от величины UBX2 (ОТ положения заднего фронта импульса п) Возможность выделения информации из модулированной импульсной последовательности с помощью Ф Н Ч объясняется тем, что в спектре модулированной последовательности наряду с гармониками частоты повторения содержатся также непосредст венно модулирующие частоты Таким образом, задача выделения (восстановления) модулирующего сигнала может быть осуществлена с помощью линейной избирательной системы (фильтра) Технико-экономическим преимуществом предложенного устройства по сравнению с прототипом является увеличение пропускной способности за счет возможности одновременной передачи по одному сигнальному проводу двух аналоговых сигналов и надежного приема их на приемной стороне при повышении помехозащищенности. 10 15 20 25 30 35 Одновременная передача двух, отведений позволяет повысить надежность диагностирования за счет одновременного наблюдения изменчивости двух сигнальных параметров, что является большим преиму- 40 10 ществом предлагаемого устройства при его использовании в медицине Простота реализации позволяет использовать его в местах массового использования, например при дистанционном обслуживании (с использованием телефонного канала связи для передачи кардиограмм) с а н а т о р н ы х больных одним врачом-кардиологом, находящимся на удаленном диагностическом центре. Формула изобретения Устройство для передачи и приема двух сигналов по одному проводу, содержащее ключ, первый и второй компараторы.отл ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения пропускной способности* введены последовательно соединенные усилитель, третий компаратор, первый инвертор, линию связи усилитель-ограничитель, одновибратор и первый фильтр, а также второй фильтр, вход которого соединен с входом одновибратора, первый и второй источники опорного напряжения, второй инвертор, триггер, первый и второй резисторы, соединенные соответственно с первым и вторым входами ключа, а также конденсатор, первый вывод которого соединен с выходом ключа и инверсным входом усилители, прямой вход которого заземлен, а выход соединен с вторым выводом конденсатора и первым входом первого и второго компараторов. выход первого компаратора соединен с обнуляющим входом триггера, а выход второго компаратора через второй инвертор соединен с установочным входом ключа, причем выход первого источника опорного напряжения соединен с вторым входам первого компаратора и вторым выводом второго резистора, а выход второго источника опорного напряжения соединен с вторым входом второго компаратора. 1711281 a 8 фиг 2 Редактор А Маковская Составитель С Асланов Техред М Моргентал Корректор О.Кравцова Заказ 2093 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва Ж-35, Раушская наб . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101