Модем для распределительных силовых сетей с функцией контроля линии

Предлагаемая полезная модель относиться к области передачи информации по распределительным силовым сетям военного назначения. Целью предлагаемого устройства является обеспечение контроля состояния линии. Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве используется эхокомпенсатор, осуществляющий контроль состояния линии, при помощи зондирующего сигнала и определения параметров эхоотражения: времени запаздывания, амплитудных и фазовых искажений, мощности отраженного сигнала. Устройство содержит передатчик и приемник, устройства сопряжения и эхокомпенсатор. Передатчик состоит из усилителя мощности, модулятора, перемежителя и кодера. Приемник состоит из частотного фильтра, усилителя, демодулятора со схемой синхронизации, деперемежителя и декодера. В процессе сеанса связи предлагаемый эхокомпенсатор модема вычитает из принимаемого входного сигнала свой собственный выходной E'(t), скорректированный в соответствии с полученными параметрами эхоотражения, сравнивает его с копией эталонного эхо-сигнала, функцию создания которого выполняет линия задержки с отводами, где Z - линия задержки, У1УN - усилители с регулируемым коэффициентом усиления, ДС - дифсистема и выдает результат сравнения на устройство отображения. Это позволяет непрерывно контролировать состояние линии связи и следить за ее целостностью.

Предлагаемая полезная модель относиться к области передачи информации по распределительным силовым сетям военного назначения

Наиболее близким техническим решением к заявляемому и принятым за прототип является способ и устройство для передачи информации по сети энергоснабжения (Пат.2154343 Российская Федерация, МПК H04B 3/54, G08C 19/12. Способ и устройство для передачи информации по сети энергоснабжения [Текст]/Бернхард ДЕК (DE); заявитель и патентообладатель АББ РИСЕРЧ ЛТД. (СН). - 98107580/09; заявл. 16.04.98; опубл. 10.08.00.)

Однако известное устройство на сегодняшний день не в полной мере удовлетворяет требованиям, предъявляемым к устройствам для передачи данных по распределительным силовым сетям военного назначения, ввиду полного отсутствия системы контроля над состоянием линии, что является критичным при его использовании в качестве каналообразующей аппаратуры военного назначения.

Целью предлагаемого устройства является обеспечение контроля состояния линии.

Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве используется эхокомпенсатор, осуществляющий контроль состояния линии, при помощи зондирующего сигнала и определения параметров эхоотражения: времени запаздывания, амплитудных и фазовых искажений, мощности отраженного

сигнала.

В известном техническом решении имеются признаки, сходные с признаками заявляемого устройства. Это наличие передатчика и приемника, блоков сопряжения, модулятора и демодулятора в приемнике и передатчике, перемежителя и кодера в передатчике и деперемежителя и декодера в приемнике, а также усилителя, частотного фильтра и схемы синхронизации в приемнике.

В отличие от прототипа в заявляемом устройстве присутствует эхокомпенсатор, осуществляющий постоянный контроль состояния линии, при помощи зондирующего сигнала и определения параметров эхоотражения: времени запаздывания, амплитудных и фазовых искажений, мощности отраженного сигнала.

В связи с этим заявляемое техническое решение обладает существенными отличиями от известного прототипа. Заявитель не обнаружил аналогичных решений со сходными признаками заявляемого технического решения, в связи с чем заявитель делает вывод, что заявляемое решение обладает существенными отличиями.

В результате проведенного анализа предлагаемое устройство позволяет повысить надежность и живучесть распределительной силовой сети, используемой в качестве канала связи военного назначения за счет осуществления постоянного контроля состояния распределительной силовой сети при помощи зондирующего сигнала и определения параметров эхоотражения.

На фиг.1 изображена структурная схема модема для распределительных силовых сетей с функцией контроля линии. На ней показаны устройство сопряжения, эхокомпенсатор, приемная и передающая части устройства. На фиг.2 изображена структурная схема эхокомпенсатора, осуществляющего непосредственный контроль линии.

Устройство содержит передатчик и приемник, устройства сопряжения и эхокомпенсатор. Передатчик состоит из: усилителя мощности, модулятора, перемежителя и кодера. Приемник состоит из: частотного фильтра, усилителя, демодулятора со схемой синхронизации, деперемежителя и декодера.

Устройство работает следующим образом: предназначенные для передачи данные внутри передатчика (1) вначале подаются на кодер (6), который преимущественно работает с кодом с упреждающей коррекцией ошибок. Получаемые при кодировании данные переставляются затем в перемежителе (7). Этим добиваются того, что данные, которые до этого были расположены близко друг от друга, теперь друг от друга удалены. Те же функции присущи и деперемежителю (16). Переставленные данные поступают с перемежителя (7) на модулятор (8), где осуществляется процесс модуляции многих несущих (МСМ).

Предназначенные для передачи данные сначала преобразовываются в последовательно- параллельном преобразователе (10) в параллельный поток субсимволов. Субсимвол может содержать при этом один или несколько бит.Эти потоки субсимволов модулируются в МСМ-модуляторе (11) на нескольких каналах и соединяются в сумматоре (12). Модулированный сигнал подается на подключенный усилитель мощности (9) и затем через эхокомпенсатор (19) и устройство сопряжения (2) вместе с зондирующим сигналом эхокомпенсатора (19) поступает в линию (3) сети.

Из линии (3) сети приемный сигнал принимается через устройство сопряжения (4), проходит эхокомпенсатор (19), где отделяется от него и оценивается по параметрам эхоотражения зондирующий сигнал, затем отделяется в частотном фильтре (13) от других мешающих частот и усиливается в усилителе (14) с регулируемым коэффициентом усиления. За усилителем расположен МСМ-демодулятор (15), который демодулирует промодулированный сигнал назад в базисную полосу. Необходимая для демодуляции информация для синхронизации передачи блоков данных между передатчиком и приемником вырабатывается в схеме синхронизации (18). Демодулированный сигнал преобразуется в деперемежителе (16) таким образом, что аннулируется перестановка, осуществленная в перемежителе (7). На конце со стороны выхода приемника (5) предусмотрен декодер (17), который декодирует закодированные данные. После этого декодированные данные поступают на выход данных.

Работа эхокомпенсатора (19) основывается на применении метода импульсной рефлектометрии.

Метод импульсной рефлектометрии базируется на физическом свойстве бесконечно длинной однородной линии, согласно которому отношение между напряжением и током введенной в линию электромагнитной волны одинаково в любой точке линии. Это соотношение:

W=U/I

имеет размерность сопротивления и называется волновым сопротивлением линии.

При использовании метода импульсной рефлектометрии эхокомпенсатор (19) посылает в линию зондирующий импульс и измеряет интервал t_x - время двойного пробега этого импульса до места повреждения (неоднородности волнового сопротивления), а также вычисляет коэффициент отражения K_отр - отношение амплитуды отраженного импульса Uo к амплитуде зондирующего импульса U₃:

K_отр=U_o/U_З=(W₁-W)/(W ₁+W),

где: W - волновое сопротивление линии до места повреждения (неоднородности),

W₁ - волновое сопротивление линии в месте повреждения (неоднородности).

На протяжении всего сеанса связи эхокомпенсатор (19) непрерывно контролирует амплитуду отраженного и зондирующего сигналов, вычисляя К_отр, который и является индикатором состояния линии, а также следит за параметром t_x - при помощи которого определяет расстояние L_x=t _xV/2,до места повреждения (где V - скорость распространения сигнала в линии).

По величине К_отр эхокомпенсатор (19) с вероятностью 95% правильно оценивает состояние линии. Так как отраженный сигнал появляется в тех местах линии, где волновое сопротивление отклоняется от своего среднего значения: у муфт, у мест изменения сечения жилы, у мест сжатия кабеля, у места обрыва, короткого замыкания и т.д, то вычислив К _отр в определенный момент времени и сопоставив ему величину L_x эхокомпенсатор (19) получает полную картину линии со всеми ее неоднородностями. Вид отраженного сигнала зависит от характера повреждения или неоднородности. При обрыве отраженный импульс имеет ту же полярность, что и зондирующий, а при коротком замыкании отраженный импульс меняет полярность.

В тот момент времени, когда величина К_отр будет равна 0, эхокомпенсатор (19) делает вывод, что волновое сопротивление линии на данном участке однородно и неисправность в линии отсутствует, в противном же случае при значении К_отр отличном от 0 эхокомпенсатор (19) вычисляет величину L_x и сообщает о неисправности линии.

Эхокомпенсатор (19) выполняет следующие операции:

зондирование кабеля (двухпроводной линии) импульсами напряжения;

прием импульсов, отраженных от места повреждения и неоднородностей волнового сопротивления;

выделение отражений от места повреждений на фоне полезного сигнала и помех;

вычисление t_x , К_отр;

определение расстояния до повреждения по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего.

Предложенное устройство позволяет реализовать функцию контроля состояния и целостности распределительной силовой сети, используемой в качестве канала передачи данных военного назначения, что существенно снижает временные и финансовые затраты на отыскание и устранение неисправности канала связи.

Модем для распределительных силовых сетей с функцией контроля линии, включающий передатчик и приемник, блоки сопряжения, модулятор и демодулятор в приемнике и передатчике, перемежитель и кодер в передатчике и деперемежитель и декодер в приемнике, а также усилитель, частотный фильтр со схемой синхронизации в приемнике, отличающийся тем, что, с целью обеспечения контроля состояния линии, в предлагаемом устройстве используется эхокомпенсатор, осуществляющий контроль состояния линии при помощи зондирующего сигнала и определения параметров эхоотражения: времени запаздывания, амплитудных и фазовых искажений, мощности отраженного сигнала.