ДЕЛИТЕЛЬ ПОЛОСЫ ЧАСТОТ РЕЧЕВОГО СИГНАЛА В 2 РАЗА Российский патент 2019 года по МПК H04B1/66 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области передачи цифровых сигналов с равномерным квантованием по уровню.

Уровень техники

Известны аналогово-цифровые преобразователи (АЦП), описанные в различных источниках, например, в:

1. Патент РФ на изобретение №2259632. Способ деления полосы частот передаваемого сигнала и устройство для его осуществления / А.А. Волков. Приоритет от 24.03.2004

2. Волков А.А. Метод принудительного деления полосы частот PC. - М.: Электросвязь №11, 2008 - С.48-49

3. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. - М.: Радио и связь. 1987. - С. 64-67.

По технической сущности наиболее близким к данному изобретению является устройство, описанное в первом источнике, которое по этой причине и принимается за его прототип. В остальных источниках раскрыты аналоги изобретения.

Прототип состоит из последовательно включенных источника речевого сигнала (PC), балансного модулятора сигналов, полосового фильтра, усилителя-ограничителя амплитуды, делителя полосы частот в 2 раза, глубоко ограниченного по амплитуде (клиппированного) PC, а также из генератора колебания вспомогательной несущей частоты, выход которого подключен к второму входу балансного модулятора.

Основным недостатком прототипа является отсутствие огибающей у PC с разделенной в 2 раза полосой частот из-за глубокого амплитудного ограничения (клиппирования), на котором основан этот принцип деления.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом изобретения является устранение указанного недостатка за счет дополнительного введенных элементов, последовательно подключенных к выходу делителя полосы частот клиппированного PC перемножителя сигналов, полосового фильтра, когерентного детектора, а также делителя частоты в 2 раза, через который выход генератора вспомогательной несущей частоты подключен к второму входу когерентного детектора, второй вход перемножителя соединен с выходом полосового фильтра прототипа.

Сущность изобретения состоит в том, что в делитель полосы частот речевого сигнала в 2 раза, состоящий из последовательно включенных источника аналогово речевого сигнала, балансного модулятора, полосового фильтра, усилителя-ограничителя амплитуды, делителя в 2 раза полосы частот речевого сигнала с постоянной амплитудой, а также из генератора колебаний вспомогательной несущей частоты, выход которого соединен со вторым входом балансного модулятора, дополнительно введены последовательно подключенные к выходу делителя полосы частот речевого сигнала постоянного уровня перемножитель сигналов, полосовой фильтр, когерентный детектор, а также делитель частоты в 2 раза, через который выход генератора колебания вспомогательной несущей частоты подключен ко второму входу когерентного детектора; второй вход перемножителя сигналов соединен с выходом первого полосового фильтра.

Существенным отличием изобретения являются указанные введенные элементы и их связи.

Краткое описание чертежей

Изобретение иллюстрируется чертежом. На фигуре представлена предлагаемая схема делителя полосы частот в 2 раза с сохранением его огибающей.

Осуществление изобретения

На чертеже обозначено: 1 - источник аналогового речевого сигнала, 2 - балансный модулятор, 3 - генератор колебаний вспомогательной несущей частоты, 4 - первый полосовой фильтр, 5 - усилитель-ограничитель амплитуды, 6 - делитель частоты клиппированного PC в 2 раза с постоянной амплитудой, 7 - перемножитель сигналов, 8 - делитель частоты в 2 раза, 9 - второй полосовой фильтр, 10 - когерентный детектор, 11 - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП).

Схема состоит из последовательно включенных блоков 1,2,4-7,9-11, а также из генератора колебания вспомогательной несущей частоты 3, который подключен к второму входу блока 2 и ко второму входу когерентного детектора 10 через делитель частоты в 2 раза 8. Второй вход перемножителя 7 соединен с выходом полосового фазовращателя 4. Введенные элементы обведены пунктирной линией.

Работа схемы происходит следующим образом.

Речевой сигнал с блока 1 u₁(t)=U(t)cosΩt поступает на один вход балансного модулятора 2, на второй вход которого передается колебание вспомогательной несущей частоты с генератора 3 u₃(t)=U₃cosωt. На выходе балансного модулятора 2 сигнал u₂(t)=u₁(t)u₃(t)=0,5U(t)U₃cosΩtcosωt=U₃U(t)[cos(ω-Ω)t+cos(ω+Ω)t], которое поступает на вход полосового фильтра 4, настроенного на верхнюю боковую полосу (ω+Ω). Поэтому на его выходе имеет место однополосный сигнал (ОБП AM). u₄(t)-0,5U₃U(t)cos(ω+Ω)t, где частота речевого сигнала Ω является функцией времени Ω(t). Сигнал u₄(t) поступает на вход двустороннего симметричного амплитудного усилителя-ограничителя 5, на выходе которого имеет место сигнал постоянной амплитуды u₅(t)=U₅cos(ω+Ω)t, который поступает на вход делителя 6 полосы частот в 2 раза. На выходе блока 6 имеет место колебание u₆(t)=U₆cos[0,5(ω+Ω)t], которое поступает на один вход перемножителя 7. На второй вход перемножителя 7 поступает колебание с выхода полосового фильтра 4, в результате чего на выходе блока 7 имеет место колебание:

u₇(t)=u₆(t)u₄(t)=U₆cos[0,5(ω+Ω)t]⋅U₃U(t)cos(ω+Ω)t=0,5U(t)U₆U₃{cos[0,5(ω+Ω)t]+cos[1,5(ω+Ω)t]}.

Введенный полосовой фильтр 9 выделяет первое слагаемое, частота которого меньше в 3 раза частоты второго слагаемого. Далее колебание u₉(t)=kU(t)cos[0,5(ω+Ω)t] с восстановленной амплитудой PC U(t) поступает на сигнальный вход когерентного детектора 10. Когерентный детектор состоит из перемножителя сигналов и ФНЧ на его выходе, так что u₇(t) поступает на один вход перемножителя когерентного детектора. На второй вход подается колебание с выхода генератора 3 через делитель частоты 8 в 2 раза. На выходе перемножителя когерентного детектора 10 имеет место колебание

u₁₀(t)=u₉(t)u₈(t)=kU(t)cos[0,5(ω+Ω)t]⋅U₈cos(0,5ωt)=0,5kU(t)[cos0,5Ωt+cos(ω+0,5Ω)t].

ФНЧ блока 10 выделяет первое слагаемое u₁₀(t)₌kU(t)cos(0,5Ωt), которое представляет собой аналоговый речевой сигнал с восстановленной огибающей U(t) и разделенный в 2 раза его полосой частот, которая поступает на вход АЦП 11. На выходе АЦП имеет место цифровой сигнал, несущий и огибающую, и частоту аналогово речевого сигнала.

Технико-экономическим эффектом изобретения является повышение частотной эффективности канала в 2 раза за счет деления полосы частот PC. Это позволяет при меньших шумах квантования уменьшить также разрядность кодового слова в АЦП в 2 раза и использовать один дополнительный разряд для передачи знака отсчетов, исключая неравномерное квантование отсчетов по уровню, что упрощает и удешевляет схему АЦП.

Изобретение относится к области передачи сигналов и может быть использовано для передачи цифровых сигналов с равномерным квантованием. Делитель полосы частот речевого сигнала (PC), представляет собой восстановитель огибающей у разделенного в 2 раза PC без огибающей. Делитель частоты состоит из последовательно включенных перемножителя обычного однополосного PC и однополосного этого PC с разделенной в 2 раза полосой частот с постоянной амплитудой, полосового фильтра, выделяющего колебание разницы фаз этих сигналов с огибающей и когерентного детектора этого сигнала. Технический результат- повышение частотной эффективности цифрового сигнала в 2 раза, исключение неравномерного квантования этого речевого сигнала, что существенно упрощает схему АЦП. 1 ил.

Делитель полосы частот речевого сигнала в 2 раза, состоящий из последовательно включенных источника аналогово речевого сигнала, балансного модулятора, первого полосового фильтра, усилителя-ограничителя амплитуды, делителя частоты клиппированного речевого сигнала в 2 раза с постоянной амплитудой, а также из генератора колебаний вспомогательной несущей частоты, выход которого соединен со вторым входом балансного модулятора, отличающийся тем, что он снабжен последовательно подключенными к выходу делителя частоты клиппированного речевого сигнала в 2 раза с постоянной амплитудой перемножителем сигналов, вторым полосовым фильтром, когерентным детектором, а также делитель частоты в 2 раза, через который выход генератора колебания вспомогательной несущей частоты подключен ко второму входу когерентного детектора; второй вход перемножителя сигналов соединен с выходом первого полосового фильтра.