ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА РАДИОВЕЩАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК H04H5/00 

Изобретение отноcится к технике радиосвязи и может быть использовано для осуществления цифрового монофонического, стереофонического и квадрофонического радиовещания.

Известна цифровая система вещания, содержащая на передающей стороне кодер, модулятор и передатчик, на приемной стороне цифротюнер и радиодекодер. Кодер формирует два цифровых потока по 2048 кбит/с, разделенных по времени и кодированные ИКМ, которые модулируют сигнал несущей частоты 102 МГц. Частота дискретизации 32 кГц. Кодирование 10-разрядное из нелинейного преобразования 14-разрядного линейного кода. Излучаемый сигнал занимает полосу 4 МГц (100-104 МГц). Метод модуляции двукратная относительная фазовая модуляция. Цифротюнер преобразует фазомодулированный сигнал с частотой 102 МГц в два цифровых потока. Радиодекодер производит декодирование и преобразование цифрового сигнала в аналоговый. Недостатками аналога являются: большая полоса частот, занимаемая для передачи (4 МГц), низкая частота дискретизации (32 кГц) с малым числом уровней квантования (2¹⁴).

Известна система цифровой междугородной передачи сигналов стереофонического вещания, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные АЦП, блок кодирования и блок объединения цифровых потоков, а также синтезатор частот дискретизации и формирователь сигнала несущей частоты, и последовательно соединенные сумматор, полосовой фильтр, блок переноса спектра сигнала и фильтр низкой частоты, а на приемной стороне последовательно соединенные блок разделения цифровых потоков, блок декодирования и ЦАП и синтезатор частот синхронизации, а также два сумматора, суммарно-разностный преобразователь и последовательно соединенные формирователь сигнала несущей частоты, блок переноса спектра сигнала и полосовй фильтр.

В этой системе путем частотного ограничения звукового сигнала сверху до 10 кГц, транспонированием верхних частот сигнала в область низких на передающей стороне и ретранспонированием их на приемной достигают снижения скорости передачи цифровой информации с 640 до 512 кбит/с.

Недостатками прототипа являются: передача взуковых частот до 15 кГц, современная звуковая воспроизводящая аппаратура требует диапазона звукового сигнала до 20 кГц; не возможен прием на индивидуальные цифровые радиоприемники; большая занимаемая полоса частот при передаче в эфире: передача в эфир цифрового стереовещания даже во внутризоновой сети возможна только по радиолинии цифровой спутниковой связи, принцип передачи которого определяет занимаемую полосу частот до 1 МГц.

Технико-экономический эффект предложенной системы относительно прототипа состоит в уменьшении занимаемой полосы частот при передаче через эфир в 4340 раз (), применение частоты дискретизации 160 кГц и 16-разрядного кодирования сигнала повышает отношение сигнал/шум квантования в 4 раза и осуществляется цифровое стереофоническое радиовещание в диапазоне метровых волн.

На фиг. 1 приведена структурная схема передающей стороны системы; на фиг. 2 структура группового сигнала, излучаемого в эфир; на фиг. 3 функциональная схема АЦП передающей стороны; на фиг. 4 плоскость входных зрачков квантующей линейки АЦП; на фиг. 5 функциональная схема блока формирователя группового сигнала; на фиг. 6 структурная схема цифрового радиоприемника; на фиг. 7 функциональная схема приемника точных частот в составе цифрового приемника.

Передающая сторона (см.фиг.1) включает четыре канала обработки четырех сигналов, каждый из которых включает последовательно соединенные приемник 1 звука, усилитель 2 звуковой частоты и АЦП 3, которые объединены в блок кодирования 4, общий для всех каналов формирователь 5 группового сигнала, последовательно соединенные генератор 6 синусоидальных колебаний и делитель 7 частоты, передатчик 8 в составе последовательно соединенных генератора 9 несущей частоты, амплитудного модулятора 10 и выходного усилителя 11.

Все аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 3 выполнены идентично (см. фиг. 3) в составе последовательно соединенных управляемого делителя 12 напряжения, блока 13 ключей, согласующего усилителя 14, усилителя 15 и пьезоэлектрического дефлектра 16, излучателя, в состав которого входят импульсный светодиод 17, щелевая диафрагма 18 и объектив 19, квантующей линейки 20 светодиодов, последовательно соединенных блока 21 фотоприемников, первого дешифратора 22, шифратора 23 и второго дешифратора 24, третьего дешифратора 25, формирующего сигнал "1" в 18-й разряд кода для получения признака четности единиц в коде при их нечетном числе, и ключа 26, формирующего знак отрицательной полярности сигнала.

Формирователь 5 группового сигнала (см.фиг.5) выполнен в виде четырех каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных приемного регистра 27, блока 28 элементов И и первого элемента ИЛИ 29, первого 30 и второго 31 распределителей импульсов, общих для первого и третьего каналов последовательно соединенных второго элемента ИЛИ 32, третьего элемента ИЛИ 33 и выходного ключа 34, общие для второго и четвертого каналов последовательно соединенные четвертый элемент ИЛИ 35, элемент 36 задержки и второй выходной ключ 37, формирователь 5 также включает последовательно соединенные третий ключ 38, формирователь 39 импульсов, счетчик 40, элемент И 41, выход которого подключен параллельно к первому 42 и второму 43 ключам.

Цифровой приемник включает (см.фиг.6) последовательно соединенные приемник 44 точных частот и амплитудный детектор 45, последовательно соединенные первый формирователь 46 импульсов, счетчик 47, дешифратор 48 и первый распределитель 49 импульсов, первый элемент 50 задержки, элемент НЕ 51 и элемент И 52, последовательно соединенные второй 53 и третий 54 элементы задержки, четвертый элемент 55 задержки, второй распределитель 56 импульсов, второй формирователь 57 импульсов и четыре канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные первый ключ 58, триггер 59, второй ключ 60 и первый регистр 61, а также последовательно соединенные третий ключ 62, четвертый ключ 63, второй регистр 64, ЦАП 65, фильтр 66 низкой частоты, усилитель 67 мощности и громкоговоритель 68.

Приемник 44 точных частот выполнен в составе (см.фиг.7) последовательно соединенных входной цепи 69, представляющей набор фильтров сосредоточенной избирательности (ФСИ) по числу принимаемых станций, первого усилителя 70 радиочастоты, блока 71 полосовых фильтров по числу ФСИ, второго усилителя 72 радиочастоты и АРУ 73.

В качестве звукоприемников 1 применяются микрофоны, звукосниматели или магнитные головки. Усилителями 2 являются высококачественные усилители звуковой частоты. Аналоговые сигналы с усилителей 2 поступают на входы своих АЦП 3, а в них на вход управляемого делителя 12 напряжения. Делитель 12 является семиступенчатым резистивным делителем напряжения, коэффициент которого изменяется сигналами с второго дешифратора 24 при помощи семи ключей в блоке 13, подключающих выход ступеней делителя 12 к входу согласующего усилителя 14, который является эмиттерным повторителем. Сигнал после согласующего усилителя, усиленный до соответствующей величины усилетелем 15, поступает на электроды пьезоэлектрического дефлектора 16, который разверткой луча по поверхности входных зрачков квантующей линейки 20 преобразует аналоговый сигнал в двоичный код. Преобразование выполняется с частотой дискретизации 160 кГц, поступающей на вход светодиода 17 с первого выхода делителя 7 частоты (60:1). На вход делителя 7 поступает синусоидальный сигнал частотой 9,6 МГц с генератора 6 синусоидальных колебаний, имеющего собственную частоту 9,6 МГц и суточное отклонение частоты 10^-6, т.е. ± 9,6 Гц. Частота 9,6 МГц является тактовой для передающей и принимающей сторон.

Получение двоичного кода осуществляется разверткой луча в момент импульса излучения со светодиода 10 отражателем дефлектора 16 по входным торцам световодов квантующей линейки 20, преобразованием светового сигнала в электрический фотоприемником блока 21 и присвоением ему соответствующего кода при помощи дешифратора 22 и шифратора 23. Для сканирования используется обратный пьезоэлектрический эффект, возникающий под воздействием сигнала с усилителя 15. Щелевая диафрагма 18 и объектив 19 формируют луч шириной, равной диаметру входного зрачка световода линейки 20, и высотой 2 мм для облегчения юстировки при настройке АЦП. Диаметр входного зрачка световодов принят 0,01 мм. Источником излучения является инфракрасный импульсный диод АЛ402А с временем нарастания импульса излучения 25 нс, что с запасом удовлетворяет частоте дискретизации 160 кГц. Дискретизация осуществляется излучением светодиода 17 по управляющему сигналу с первого выхода делителя 7 частоты, поступающего параллельно на светодиоды 17 четырех АЦП 3. Квантующая линейка 20 предсталяет собой набор 1024 х 2 шт. световодов плюс два для выявления полярности (см.фиг.4). Ширина входной плоскости линейки 20 составляет:
1025 х 2 х 0,01 мм 20,5 мм Дальность расположения входной плоскости линейки от отражающей поверхности дефлектора 16 составляет 38,26 мм при угле отклонения дефлектором луча в 15^о. Световые импульсы преобразуются фотоприемниками блока 21 в электрические. Фотоприемниками являются лавинные фотодиоды ЛФД, изготовленные методом микроэлектронной технологии на выходных торцах световодов линейки 20. Выходы фотоприемников подключены к соответствующим входам дешифратора 22. Разрешающая способность квантования линейкой принята 10 мкВ, что при кодировании 16-разрядным кодом составляет диапазон кодируемого сигнала на входе АЦП от -0,65536 В до +0,65536 В. Первые 1024 световодов предназначены для кодирования сигнала положительной полярности в 10-разрядный код, вторые 1024 световодов предназначены для кодирования входного сигнала отрицательной полярности в 10-разрядный код.

Дешифратор 22 предназначен для коммутации выхода соответствующего фотоприемника и выхода второго дешифратора 24 с соответствующим входом шифратора 23. Код формируется шифратором 23 по сигналу с выхода дешифратора 22. На выходе шифратора код представляется 16-разрядным в параллельном виде. Код поступает на выход АЦП и на вход второго дешифратора 24, который выдает импульс на соответствующем выходе для открытия соответствующего ключа в блоке 13. Этот же импульс поступает на соответствующий вход первого дешифратора 22 для выдачи из шифратора совместно с импульсом с блока 21 кода, большего 2¹⁰. Для выявления достоверности передаваемых через эфир кодов применяется проверка кодов на четность составляющих его единиц. Признак четности формирует третий дешифратор 25. Код с шифратора 23 и единица знака "-" (с ключа 26) поступают в дешифратор 25, предназначенный для добавления импульса в контрольный 18-й разряд. При добавлении в 18-й разряд единицы общее их число в коде становится четным. Значение контрольного разряда равно "1", если количество единиц в коде нечетно, и равно "0", если единиц в коде четно. С поступлением в дешифратор 25 кодов с четным числом единиц на выходе его отсутствует сигнал, а с поступлением кода с нечетным числом единиц на выходе появляется импульс, заполняющий 18-й
разряд. При положительной полярности в 17-м разряде сигнал "1" отсутствует, при отрицательной полярности в 17-м разряде значение "1". Заполнение разряда выполняет импульс, приходящий при открытом ключе 26.

При положительной полярности сигнала импульс со световода "+" (см.фиг.4) закрывает ключ 26 и в 17-й разряд импульсы с делителя 7 не поступают. При отрицательной полярности импульс со световода "-" открывает ключ 26 и в разряд при каждой выдаче шифратором кода поступает и сигнал знака "-". С изменением полярности на положительную ключ 26 закрывается сигналом со световода "+". Таким образом с выхода каждого АЦП 3 с частотой 160 кГц выходят 18-разрядные коды, в которых значение звукового сигнала представлено 16-ю разрядами (65536 уровней квантования).

Процесс кодирования в АЦП.

При включении питания (или при отсутствии сигнала на входе делителя 12) на вход дешифратора 24 поступает код из одних нулей. Сигнал с первого выхода дешифратора 24 открывает первый ключ в блоке 13, который подключает к входу согласующего усилителя 14 первую ступень делителя 12, определяя этим коэффициент передачи делителя 1. С поступлением на вход делителя 12 сигнала он усиливается в усилителе 15 и поступает на электроды пьезодефлектора 16, который производит отклонение луча в плоскости входных зрачков световодов линейки 20, и шифратор 23 выдает код, соответствующий амплитуде входного сигнала. С ростом амплитуды сигнала звука этот процесс повторяется до появления на выходе шифратора 23 кода 2¹⁰. С приходом в дешифратор 24 этого кода на втором его выходе появляется сигнал, открывающий второй
ключ в блоке 13, коэффициент передачи делителя 12 становится 0,5. С дальнейшим ростом амплитуды в дешифратор 24 поступает код 2¹¹, и коэффициент передачи делителя становится 0,25. Код 2¹² определяет коэффициент передачи 0,125. Код 2¹³ определяет коэффициент 0,0625, код 2¹⁴ определяет коэффициент 0,03125, код 2¹⁵ определяет коэффициент 0,015625, который остается до кода 2¹⁶. При уменьшении амплитуды сигнала идет обратный процесс. Быстродействие преобразований не менее 2 ˙ 10⁶ преоб./с. Время задержки сигнала при преобразовании складывается из следующего: фотоприемники 0,01 мкс, дешифратор 22 0,2 мкс, шифратор 0,2 мкс, дешифратор 24 линейный 0,05 мкс, срабатывание ключа в блоке 13 0,05 мкс. Общее время срабатывания АЦП при формировании кода 2¹⁶ составляет 0,5 мкс, что с запасом удовлетворяет дискретизации 160 кГц. Скорость формирования информации одним АЦП равна 2,88 Мбит/с (160 ˙ 10³ х 18 раз).

Коды с АЦП 3 поступают параллельно в четыре приемных регистра 27 формирователя 5 группового сигнала с частотой дискретизации. Приемные регистры служат для приема и кратковременного хранения кодов, которые выдаются из них параллельным кодом. Сигналом выдачи является импульс дискретизации с делителя 7 частоты. Коды поступают на первые входы элементов И блоков 28. Каждый блок 28 имеет по 18 элементов И. Распределители 30 и 31 импульсов имеют по сорок выходов (см.фиг.5). Распределитель 30 обслуживает элементы И блоков 28 первого и третьего каналов. Распределитель 31 обслуживает элементы И второго и четвертого каналов. Счетными импульсами для распределения 30 являются положительные полупериоды синусоид с второго выхода делителя 7, прошедшие открытый ключ 42, частотой 9,6 МГц. Счетными импульсами для распределителя 31 являются отрицательные полупериоды этих же синусоид, прошедшие открытый ключ 43. Ключи открываются импульсом с элемента И 41 и закрываются сигналом с 40-го выхода самих распределителей импульсов. За время открытого состояния ключ 42 пропускает из сорока синусоид сорок положительных полупериодов, ключ 43 из этих же синусоид пропускает сорок отрицательных
полупериодов. Импульс с элемента И 41 закрывает ключ 38, который открывается сороковым импульсом с распределителя 31. В открытом состоянии ключ 38 пропускает положительные полусинусоиды в формирователь 39 импульсов, а с него на вход счетчика 40 и на первый вход элемента ИЛИ 33. При появлении в счетчике 40 кода 10100 (20) сигналы со старшего и третьего разрядов поступают в элемент И 41, с выхода которого импульс открывает ключи 42 и 43 и в работу вступают распределители 30, 31 импульсов.

Исходное состояние ключей 42, 43 при включении питания закрытое, а ключа 38 открытое. С включением питания ключ 38 открыт и пропускает двадцать положительных полупериодов колебаний частотой 9,6 МГц с четвертого выхода делителя 7 частоты в формирователь 39 импульсов, который из полусинусоид формирует импульсы длительностью и амплитудой, равные импульсам с элемента ИЛИ 32. С выхода ИЛИ 33 импульсы на время своей длительности (52 нс) открывают выходной ключ 34, который пропускает один положительный полупериод синусоиды с третьего выхода делителя 7 (9,6 МГц). Счетчик 40 производит счет до двадцатого импульса, с приходом двадцатого импульса код в счетчике 10100, и элемент И 41 выдает импульс, который обнуляет счетчик 40 и закрывает ключ 38. За время открытого состояния ключа 38 через выходной ключ 34 пройдет двадцать положительных полусинусоид, которые представляют 20 единиц кода посылки тактовых импульсов. Сигнал с элемента И 41 открывает и ключи 42, 43, с открытием которых с распределителей 30, 31 первые 20 импульсов поступают на вторые входы элементов И блоков 28 первого и второго каналов. С элементов И этих блоков импульсы через первые элементы ИЛИ 29 поступают на входы элементов ИЛИ 32 и 35, а через них и элемент ИЛИ 33 и элемент 36 задержки на управляющие входы выходных ключей 34 и 37.

С выходов этих ключей положительные и отрицательные полусинусоиды, представляющие коды первого и второго каналов, поступают в амплитудный модулятор 10. После отработки распределителями импульсов первых двадцати импульсов они выдают еще по двадцать импульсов каждый, которые поступают на вторые входы элементов И блоков 28 третьего и четвертого каналов. Импульсы с элементов И третьего и четвертого каналов через свои элементы ИЛИ 29, 32, 35 и через элемент ИЛИ 33 и элемент 36 задержки поступают на управляющий вход выходных ключей 34, 37, которые опять пропускают положительные и отрицательные полусинусоиды, представляющие теперь коды 3-го и 4-го каналов, на амплитудный модулятор 10. Сороковой импульс с распределителя 30 закрывает ключ 40, сороковой импульс с распределителя 31 закрывает ключ 43 и открывает ключ 38, который совместно с формирователем 39 вновь формирует посылку тактовых импульсов. Таким образом, один цикл группового сигнала состоит из одной посылки тактовых импульсов и следующих за ней двух посылок стереосигналов (см. фиг.2) или четырех посылок моносигналов, или одной посылки квадросигнала.

Выходные ключи 34, 37 выполнены по диодной мостовой схеме с временем включения менее 0,01 мкс. В кодах группового сигнала единицы после выходных ключей представлены после ключа 34 положительными полупериодами синусоид частотой 9,6 МГц, нули отсутствием положительных полупериодов, а после ключа 37 отрицательными полупериодами синусоид, а нули отсутствием их. На выходе формирователя 5 следуют положительные и отрицательные полупериоды синусоид частотой 9,6 МГц, составляющие целые и нецелые синусоиды этой частоты.

Частота следования тактовых посылок 160 кГц, частота следования кодов первого стереосигнала 160 кГц, частота следования второго стереосигнала тоже 160 кГц, а общая частота следования посылок в эфир 480 кГц. Скорость передачи группового сигнала по эфиру
0,48 МГц х 20 разд. х 2 19,2 Мбит/с, где 2 определяет использование посылок двух полярностей.

Структура группового сигнала в эфире (см.фиг.2): посылка сигнала тактовых импульсов в составе 20-разрядного кода из 20 единиц положительной полярности, представленных положительными полупериодами синусоид 9,6 МГц,
посылка первого стереосигнала (или двух моносигналов) из двух 18-разрядных кодов, единицы одного представлены положительными полупериодами синусоид, единицы второго представлены отрицательными полупериодами синусоид,
посылка второго стереосигнала (или еще двух моно) из двух 18-разрядных кодов, единицы одного представлены положительными полупериодами, другого отрицательными полупериодами синусоид. На второй вход модулятора 10 поступает несущая частота с генератора 9, который является умножителем частоты на 12 колебаний генератора 6. Частота несущих колебаний 9,6 МГц х 12115,2 МГц. Нестабильность несущей определяется нестабильностью работы генератора 6 и составляет 9,6 Гц х 12= ± 115,2 Гц. Промодулированные колебания несущей частоты усиливаются в выходном усилителе 11 и излучаются в эфир.

Способ формирования радиосигнала амплитудной модуляцией несущей частоты синусоидальной частотой, кратной несущей, позволяет организовать большое число радиоканалов цифрового вещания изменением несущей частоты всего лишь на величину нестабильности несущей, в данном случае на 230,4 Гц. При такой модуляции сигнал приближается к одночастотному ("монохроматическому"). Радиосигнал принимается антенной цифрового приемника (см.фиг.6) и поступает на вход приемника 44 точных частот. Приемник 44 принимает сигнал по схеме прямого усиления, с выхода его радиосигнал поступает на вход амплитудного двухполярного детектора 45. С первого выхода детектора промодулированные положительные полупериоды синусоид частоты 9,6 МГц поступают на вход формирователя 46 импульсов, с второго выхода детектора отрицательные полупериоды поступают на вход второго формирователя 57 импульсов. Оба формирователя 46, 57 формируют импульсы положительной полярности амплитудой и длительностью, равные импульсам в кодах передающей стороны. Единицы в кодах представляются наличием импульса, нули их отсутствием.

После включения питания приемника все ключи находятся в закрытом состоянии. Импульсы кодов с формирователя 46 поступают на вход счетчика 47, элемента 50 задержки, элемента НЕ 51 и на входы закрытых ключей 58 первого и третьего каналов приемника. Счетчик 47 производит счет импульсов и формирует на выходах разрядов потенциалы сигналов кода. Код тактовых импульсов представляет непрерывное следование 20 единиц, код сигнала звука представляет следование и единиц, и нулей, кроме того, в коде звука только 18 разрядов, следовательно, подряд возможно только 18 единиц. При следовании кода звука счетчик 47 хоть и будет вести счет, однако, при каждом наличии нуля в коде будет обнуляться. Сигнал обнуления счетчика обеспечивают элемент НЕ 51, элемент задержки 50 и элемент И 52.

При наличии нуля элемент НЕ 51 выдает импульс на вход И 52, на второй вход элемента И приходит импульс с элемента 50 задержки, который задержал импульс единицы кода, предшествующий нулю. Импульс с выхода И 52 обнуляет все разряды счетчика 47. Если в коде сигнала было 18 единиц, то последние два разряда представляются нулями (19 и 20-й). Поэтому к приходу кода тактовых импульсов счетчик будет всегда обнуленным. После отсчета 20 тактовых импульсов формируется код 10100, при котором дешифратор 48 выдает импульс, поступающий на вход первого самоходного распределителя 49 импульсов, на элемент 53 задержки, на управляющий вход самого счетчика для обнуления разрядов, на элемент 55 задержки и в качестве сигнала открытия на первые управляющие входы ключей 58 первого и второго каналов, а также он обнуляет первые регистры 61 в первом и втором каналах.

Первый самоходный распределитель 49 импульсов имеет 18 выходов и предназначен для обеспечения тактовыми импульсами процесса работы первых и вторых регистров 61, 64 первого и второго каналов и ЦАП 65 первого и второго каналов. Пусковым импульсом для распределителя 49 является импульс с выхода дешифратора 48. Самоходный распределитель выполнен по известной схеме. Второй самоходный распределитель 56 импульсов также имеет 18 выходов и предназначен для обеспечения тактовыми импульсами процесса работ первых и вторых регистров 61, 64 третьего и четвертого каналов и ЦАП 65 этих каналов. Пусковым импульсом для него является импульс со схемы задержки 53, которая выполняет задержку импульса дешифратора 48 на 2,08 мкс (длительность двадцатиразрядного кода).

Порядок открытия и закрытия четырех ключей 58 обеспечивает работу сначала первого и второго каналов, затем третьего и четвертого. Импульс с дешифратора 48 открывает ключи 58 первого и второго каналов, а закрываются эти ключи сигналом с элемента 55 задержки, который задерживает импульс дешифратора 48 на длительность следования 18-разрядного кода 1,872 мкс. Ключи 58 третьего и четвертого каналов открываются сигналом, прошедшим с дешифратора задержку в блоке 53 на длительность 20-разрядного кода (2,08 мкс), а закрываются сигналом с элемента 54 задержки, задерживающего импульс после блока 53 на 1,872 мкс (длительность 18-разрядного кода).

Процесс работы каналов одинаков. При открытии ключа 58 код сигнала поступает через него в первый регистр 61 и в триггер 59. Триггер осуществляет контроль кодов на четность. Первый импульс кода определяет появление импульса на первом (нечетном) выходе триггера, второй импульс кода определяет импульс на втором (четном) выходе триггера 59. В процесс поступления импульсов кода состояние триггера 59 перекидывается: импульс то на нечетном выходе, то на четном. В это же время импульсы кода заполняют разряды регистра 61. Ключ 58 открыт на длительность 18-разрядного кода. В момент закрытия ключей 58 этот же импульс открывает ключи 60 и 62 на время своей длительности. При четном числе единиц в коде сигнал в триггере 59 будет на четном выходе, при нечетном числе единиц сигнал будет на нечетном выходе. В случае четного числа импульс с второго выхода триггера 59 пройдет открытый ключ 60 и выдаст код из регистра 61, который поступит в параллельном виде в ЦАП 65 своего канала. При этом код поступает и во второй регистр 64 своего канала. Если код не прошел проверку на четность, то импульс с первого выхода триггера 59 через открытый ключ 62 выдает в ЦАП 65 содержимое второго регистра 64. Порядок обнуления первого 61 и второго 64 регистров разный.

Первые регистры 61 первого и второго каналов обнуляются сигналом с дешифратора 48 каждый разряд перед приходом очередного кода. Вторые регистры 64 первого и второго каналов обнуляются сигналом с выхода четвертого ключа 63 в момент его открытого состояния импульсом с дешифратора 48. Открывается ключ 63 импульсом с второго ключа 60 и закрывается импульсом с третьего ключа 62. Такой процесс необходим для неоднократной выдачи одного и того же кода из второго регистра 64, если несколько кодов подряд не прошли проверку на четность. Этот прием устраняет искажение сигнала недостоверными кодами. Для повышения достоверности восстановления аналогового сигнала применены две меры: увеличение частоты дискретизации в четыре раза и применение контроля на
четность. За время наибольшей интенсивности роста звукового сигнала (3 мс) пройдет 480 кодов, при таком их числе будет достаточное количество достоверных кодов, что обеспечит неискаженность аналогового сигнала. Узкая полоса занимаемых частот (230,4 Гц) резко ограничивает влияние помех на сам радиосигнал.

Первые регистры 61 третьего и четвертого каналов обнуляются сигналом после элемента 53 задержки каждый раз перед приходом очередного кода. Вторые регистры 64 третьего и четвертого каналов обнуляются сигналом с выхода четвертого ключа 63 своего канала после его открытия сигналом с элемента 53 задержки. Коды с регистров 61 (или 64) поступают в ЦАП 65 своего канала, преобразуются в аналоговые сигналы, которые проходят фильтр 66 звуковой частоты, усиливаются в усилителе 67 мощности и поступают в громкоговоритель 68. Применение высокой частоты дискретизации смещает шумы квантования в область более высоких частот, что облегчает их фильтрацию. Смена станции радиовещания производится переключением в приемнике точных частот 44 на другой фильтр сосредоточенной избирательности и соответствующий полосовой фильтр.

Работает система следующим образом.

Звуковые колебания воспринимаются приемниками 1 звука, усиливаются усилителем 2 и преобразуются в 16-разрядные коды. Преобразование в четырех каналах идет синхронно с частотой дискретизации 160 кГц. С АЦП 3 18-разрядные коды поступают параллельно в приемные регистры 27 формирователя 5 группового сигнала, формирующего групповой сигнал в составе трех посылок: посылки одного кода тактовых импульсов, посылки двух 18-разрядных кодов двух звуковых сигналов, второй посылки двух 18-разрядных кодов еще двух звуковых сигналов. На выходе формирователя 5 группового сигнала единицы в кодах представлены не импульсами, а положительными и отрицательными полупериодами синусоид генератора 6. Несущая частота генератора 9 модулируется групповым сигналом и излучается в эфир. Радиосигнал принимается приемником 44 точных частот, усиливается и детектируется двухполярным амплитудным детектором 45. Формирователи 46, 57 импульсов преобразуют представление единиц кодов из полусинусоид в положительные импульсы. Код тактовых импульсов счетчиком 47, дешифратором 48, первым распределителем 49 импульсов, элементом 53 задержки и вторым распределителем 56 импульсов превращается в тактовые импульсы приемника для работы первых 61 и вторых 64 регистров и ЦАП 65 всех каналов. В процессе заполнения регистров 61 коды проверяются на четность, при отсутствии которой в ЦАП выдаются предшествующие коды из вторых регистров 64. ЦАП преобразуют коды в аналоговые сигналы, проходящие фильтр 66, усиливаемые усилителем 67 мощности и воспроизводимые громкоговорителем 68.

Использование: в радиосвязи, в частности в устройствах для осуществления цифрового монофонического, стериофонического и квадрофонического радиовещания. Сущность изобретения: устройство содержит: передающую часть, в состав которой входят четыре канала обработки сигнала, каждый из которых содержит приемник звука, усилитель звуковой частоты, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), входящий в состав блока кодирования, общие для всех каналов формирователь группового сигнала, генератор синусоидальных колебаний, делитель частоты и передатчик состоящий из генератора несущей частоты, амплитудного модулятора и выходного усилителя, и приемную часть (цифровой приемник), в состав которой входят приемник точных частот, амплитудный детектор, два формирователя импульсов, счетчик, дешифратор, четыре элемента задержки, первый и второй распределители импульсов и четыре канала в цифровой части для обработки кодов четырех звуковых сигналов и четыре канала для воспроизведения аналоговых сигналов звука. 1 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА РАДИОВЕЩАНИЯ, содержащая на передающей стороне первый и второй каналы обработки сигнала, последовательно соединенные блок кодирования и формирователь группового сигнала, а на приемной стороне - цифровой приемник, отличающаяся тем, что на передающей стороне введены третий и четвертый каналы обработки сигналов, делитель частоты, передатчик и генератор синусоидальных колебаний, причем каждый канал обработки сигналов выполнен в виде последовательно соединенных приемника звука и усилителя звуковой частоты, выход которого соединен с соответствующим сигнальным входом блока кодирования, который содержит четыре аналого-цифровых преобразователей (АЦП), входы, объединенные управляющие входы и выходы которых являются соответственно сигнальными входами, управляющим входом и выходами блока кодирования, причем управляющий вход, соединенный с выходом делителя частоты, и выходы блока кодирования подключены к первой группе входов формирователя группового сигнала, вторая группа входов которого соединена с соответствующими выходами делителя частоты, вход которого соединен с первым выходом генератора синусоидальных колебаний, второй выход которого, а также выход формирователя группового сигнала подключены соответственно к первому и второму входам передатчика, содержащего последовательно соединенные генератор несущей частоты, амплитудный модулятор и выходной усилитель, выход которого является выходом передатчика, первым и вторым входами которого являются соответственно вход генератора несущей частоты и сигнальный вход амплитудного модулятора, при этом формирователь группового сигнала выполнен в виде четырех каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных приемного регистра, блока элементов И и первого элемента ИЛИ, первого и второго распределителей импульсов, первого, второго и третьего ключей, формирователя импульсов, счетчика, элемента И, второго, третьего и четвертого элементов ИЛИ, элемента задержки, первого и второго выходных ключей, причем входы четырех каналов являются соответствующими сигнальными входами формирователя группового сигнала, а выходы первого и третьего каналов и выходы второго и четвертого каналов подключены к входам соответственно третьего элемента ИЛИ и четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу второго выходного ключа, сигнальный вход которого соединен с сигнальным входом первого выходного ключа, управляющий вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, а второй вход подключен к первому входу счетчика, объединенного с выходом формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом третьего ключа, первый управляющий вход которого подключен к второму входу счетчика, первый и второй выходы которого соединены с входами элемента И, выход которого подключен к первому управляющему входу третьего ключа, второй управляющий вход которого соединен с управляющим выходом второго распределителя импульсов и первым управляющим входом второго ключа, второй управляющий вход которого, соединенный с вторым управляющим входом первого ключа, подключен к выходу элемента И, причем первый управляющий вход первого ключа соединен с управляющим выходом первого распределителя импульсов, управляющий вход которого, а также управляющий вход второго распределителя импульсов подключены соответственно к выходам первого и второго ключей, объединенные сигнальные входы которых, а также объединенные тактовые входы приемных регистров, объединенные сигнальные входы первого и второго выходных ключей и сигнальный вход третьего ключа являются соответствующими управляющими входами формирователя группового сигнала, а объединенные выходы первого и второго выходных ключей являются выходом формирователя группового сигнала, причем выходы первого распределителя импульсов соединены с соответствующей группой входов первого и третьего блоков элементов И, а выходы второго распределителя импульсов подключены к соответствующим группам входов второго и четвертого блоков элементов И, а на приемной стороне цифровой приемник выполнен в виде последовательно соединенных приемника точных частот и амплитудного детектора, первый и второй выходы которого подключены к входам первого и второго формирователей импульсов, счетчика, дешифратора, первого и второго распределителей импульсов, первого, второго, третьего и четвертого элементов задержки, элемента НЕ, элемента И, четырех каналов, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных первыми входами первого ключа, триггера, второго ключа, первого регистра, цифроаналогового преобразователя (ЦАП), фильтра звуковой частоты, усилителя мощности и громкоговорителя, причем прямой выход триггера соединен первыми входами через последовательно соединенные третий ключ, четвертый ключ и второй регистр с вторым входом ЦАП соответствующего канала, а выход первого ключа соединен с вторым входом первого регистра, выход которого подключен к второму входу второго регистра, третий вход которого соединен с первым входом четвертого ключа, второй вход которого подключен к выходу второго ключа, при этом выходы первого и второго формирователей импульсов подключены соответственно к объединенным входам первого и третьего каналов и второго и четвертого каналов, причем выход первого формирователя импульсов соединен с объединенными входами первого элемента задержки, элемента НЕ и первым входом счетчика, управляющий вход которого подключен к выходу элемента И, входы которого соединены с выходами первого элемента задержки и элемента НЕ, при этом выходы счетчика через дешифратор и первый распределитель импульсов соединены с объединенными четвертыми входами первого и второго регистров первого и второго каналов и с управляющими входами ЦАП первого и второго каналов, причем выход дешифратора подключен к входу второго элемента задержки, выход которого соединен с первыми управляющими входами первых ключей третьего и четвертого каналов, и к входу третьего элемента задержки, выход которого подключен к вторым управляющим входам первых ключей третьего и четвертого каналов и к управляющим входам второго и третьего ключей третьего и четвертого каналов, при этом вход второго распределителя импульсов подключен к выходу второго элемента задержки, к управляющим входам четвертых ключей третьего и четвертого каналов и третьим входам соответствующих первых регистров, а выход второго распределителя импульсов подключен параллельно к четвертым входам первого и второго регистров третьего и четвертого каналов и к управляющим входам ЦАП третьего и четвертого каналов, причем выход дешифратора подключен к управляющему входу счетчика, а также к входу четвертого элемента задержки, к первым управляющим входам первых ключей первого и второго каналов, к управляющим входам четвертых ключей первого и второго каналов и к третьим входам первых регистров первого и второго каналов, при этом выход четвертого элемента задержки соединен с вторыми управляющими входами первых ключей первого и второго каналов и с управляющими входами вторых и третьих ключей первого и второго каналов. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый АЦП выполнен в виде последовательно соединенных управляемого делителя напряжения, блока ключей, согласующего усилителя, усилителя и пьезоэлектрического дефлектора с отражателем, излучателя, в состав которого входят импульсный светодиод, щелевая диафрагма и объектив, и квантующей линейки светодиодов, входы которых оптически соединены с отражателем пьезоэлектрического дефлектора, последовательно соединенных блока фотоприемников, первого дешифратора, шифратора и второго дешифратора, выходы которого соединены с соответствующими входами блока ключей и соответствующими входами первого дешифратора, а входы блока фотоприемников оптически соединены с выходными торцами световодов квантующей линейки световодов, а также третьего дешифратора и ключа, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами блока фотоприемников, а выход ключа соединен с соответствующим входом третьего дешифратора, другие входы которого соединены с соответствующими входами второго дешифратора, причем выходы шифратора, выход ключа и выход третьего дешифратора являются выходами АЦП, входом и управляющим входом которого являются соответственно вход управляемого делителя напряжения и соединенные между собой третий вход ключа и вход импульсного светодиода.