分布式遙測系統(tǒng)中長線傳輸設(shè)計(jì)

黃艷軍　辛峰　林型勇

摘要：分布式遙測系統(tǒng)中長線傳輸是非常重要的設(shè)計(jì)部分，該文結(jié)合某航天器的遙測系統(tǒng)，分析了影響分布式遙測系統(tǒng)中信號(hào)長線傳輸?shù)膸讉€(gè)關(guān)鍵因素，并給出了一種長線傳輸抗干擾設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞 ：分布式遙測系統(tǒng)； 長線傳輸； 阻抗匹配

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）07-0243-02

Abstract： Design of Long-line Transmission is a very important part of the distributed telemetry system. In this article several key factors which affect the long-line transmission of electric signal， together with an example of some Spacecraft Telemetry System are analyzed， and a anti-disturbance design of Long-line Transmission is presented.

Key words：distributed telemetry system； long-line transmission； impedance matching

1 概述

為滿足大型系統(tǒng)的高采集精度、遠(yuǎn)距和分散的多點(diǎn)測控等要求，分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案被廣泛采用。中央控制器通過結(jié)構(gòu)簡單的總線將各現(xiàn)場采集設(shè)備聯(lián)結(jié)成一個(gè)系統(tǒng)整體。通常中央控制器與各現(xiàn)場采集設(shè)備由于距離較遠(yuǎn)，數(shù)十米、幾百米、甚至上千米，存在長線傳輸干擾問題。某航天器遙測系統(tǒng)采用分布式的設(shè)計(jì)方案，本文結(jié)合該遙測系統(tǒng)，分析影響分布式系統(tǒng)中信號(hào)長線傳輸?shù)膸讉€(gè)關(guān)鍵因素，并給出了一種長線傳輸抗干擾設(shè)計(jì)。

2 分布式遙測系統(tǒng)

某航天器遙測系統(tǒng)共由三臺(tái)設(shè)備組成：中控采編單元、采編單元1和采編單元2，航天器遙測系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示。

該航天器遙測系統(tǒng)由于采集數(shù)據(jù)量大，采集點(diǎn)遍布整個(gè)系統(tǒng)，采用集中式與分布式兼容的設(shè)計(jì)方案，中控采編單元為中央控制器，采編單元1和采編單元2稱為遠(yuǎn)置單元，系統(tǒng)的采集幀格式均符合GJB1198.2標(biāo)準(zhǔn)，串行數(shù)字量和模擬量接口符合QJ2453-93標(biāo)準(zhǔn)或相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范。各設(shè)備的主要功能如下：

a）中控采編單元工作于艙段1，主要功能是對(duì)采編單元1和采編單元2進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)收取，還要對(duì)工程遙測和艙內(nèi)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采編、格式化和副載頻DPSK調(diào)制下行。同時(shí)將全部數(shù)據(jù)通過總線送數(shù)管系統(tǒng)，通過RS422接口，將數(shù)據(jù)送給用戶。

b）采編單元1工作于艙段2，主要功能是配合中控采編單元完成推進(jìn)艙內(nèi)的工程遙測參數(shù)采集，并以數(shù)字量形式與中控采編單元進(jìn)行遙測信息的傳輸。

c）簡易采編單元工作于艙段3，主要功能為獨(dú)立采集模擬量參數(shù)，并通過標(biāo)準(zhǔn)的遙測數(shù)字量接口，接收遙測中控采編單元的采編命令，并將采集的數(shù)據(jù)送回。

3 遙測系統(tǒng)中長線傳輸設(shè)計(jì)中存在的問題及改善措施

航天器遙測系統(tǒng)中中控采編單元與采編單元2有幾十米的距離，因此要考慮信號(hào)的長線傳輸設(shè)計(jì)問題。該航天器遙測系統(tǒng)長線傳輸主要存在以下幾方面的問題：

a）驅(qū)動(dòng)能力的問題

利用長導(dǎo)線傳輸電信號(hào)，長線電纜本身分布的參數(shù)R、L、C是不可避免的，而且導(dǎo)線越長各參數(shù)的影響越嚴(yán)重，在有限電流的驅(qū)動(dòng)下，信號(hào)在電纜一端傳送到另一端時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生明顯的信號(hào)衰減和畸變現(xiàn)象，所以用長線電纜傳輸信號(hào)時(shí)要考慮信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力。

為了改善信號(hào)長線傳輸?shù)馁|(zhì)量，可采取使用更高標(biāo)準(zhǔn)的傳輸線和改進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的方法。

b）長線傳輸?shù)淖杩蛊ヅ鋯栴}

長線傳輸時(shí)，長線電纜本身分布的參數(shù)R、L、C是不可避免，而且導(dǎo)線越長各參數(shù)的影響越嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)波形出現(xiàn)過沖、下沖和由此導(dǎo)致的振鈴現(xiàn)象[1]，從而導(dǎo)致信號(hào)失真，以致影響系統(tǒng)的功能。

欲改善信號(hào)長線傳輸?shù)膶?dǎo)致信號(hào)的過沖、下沖和由此導(dǎo)致的振鈴現(xiàn)象，采用信號(hào)輸出端增加串行電阻的策略[2]。

c）電磁干擾

使用長線傳輸時(shí)，線間竄擾、地線噪聲等電磁干擾是不容忽視的。

為改善長線傳輸時(shí)的電磁干擾，采用更高標(biāo)準(zhǔn)的傳輸線和共地等方法。

4 遙測系統(tǒng)中長線傳輸設(shè)計(jì)

a）使用54HC244驅(qū)動(dòng)器改善信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力，并且具有隔離電路干擾的作用；

b）采用在信號(hào)輸出端增加串行電阻的方法用于消減信號(hào)的過沖、下沖和由此導(dǎo)致的振鈴現(xiàn)象，取得明顯效果，圖3和圖4分別為信號(hào)輸出端無串接電阻和有串接電阻的中控采編單元與采編單元聯(lián)試試驗(yàn)的信號(hào)波形，圖中為MT和PCM，結(jié)果與上述觀點(diǎn)一致。

c）中控采編單元與采編單元采用雙絞屏蔽線用于改善傳輸線本身的R、L、C參數(shù)，同時(shí)可以減少傳輸線之間的竄擾。

d）中控采編單元與采編單元采用共地和多點(diǎn)共地等設(shè)計(jì)來減少地線噪聲等電磁干擾。

5 結(jié)束語

通常，分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中長線傳輸設(shè)計(jì)不可避免，影響信號(hào)長線傳輸?shù)囊蛩睾芏?，在選擇長線傳輸?shù)目垢蓴_的措施時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求應(yīng)用環(huán)境的限制和其他的因素，綜合考慮，采用經(jīng)濟(jì)合理的措施，才能保證信號(hào)長線傳輸?shù)目煽啃院陀行浴?/p>

參考文獻(xiàn)：

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