Способ многоканальной связи Советский патент 1957 года по МПК H04J1/04 

Описываемый способ отличается от известных способов многоканальной связи по кабелю или радио тем, что позволяет более эффективно использовать полосу частот, т. е. передать в этой полосе большее число сообщений.

Сущность предлагаемого способа поясняется фиг. 1 и 2.

В системе передачи создается -независимых подвижных частотных шкал, каждой из которых соответствует комплект синфазных с ней генераторов на передающем конце и следящих фильтров на приемном конце.

При этом последовательность и скорости относительного движения всех частотных шкал выбираются так, чтобы колебания генераторов, соответствующие любой из шкал, не могли вызывать заметного переходного сигнала на выходах следящих фильтров любой другой щкалы.

В многоканальной системе передачи используются одна неподвижная нулевая шкала и п подвижных частотных щкал (фиг. 1).

Каждая кривая на любой из шкал соответствует закону изменения средней частоты соответствующего канала передачи «генератор - линия передачи - следящий фильтр. Совокупность кривых на каждой щкале показывает закон движения всей данной «шкалы относительно неподвижной шкалы частот. В среднем положении все щкалы частот занимают один и тот же диапазон Л f/я , который используется т + кратно (считая нулевую шкалу).

Нулевая щкала соответствует обычной системе многоканальной передачи с частотной селекцией. Система имеет п каналов. Средняя (несущая) частота каждого канала постоянна- Несущие частоты соседних каналов разнесены на интервалы, несколько превыщающие ширину спектра боковых частот полезной модуляции соответствующих каналов (модуляция каждого канала может производиться как по частоте, так и по амплитуде). На приемном конце каждого канала имеется фильтр, настроенный на частоту соответствующей несущей и имеющий полосу пропускания, равную щирине спектра боковых частот полезной модуляции

№ 111439

данного канала. Благодаря этому через каждый фильтр проходит сигнал только соответствующего ему канала нулевой шкалы.

1-я шкала соответствует многоканальной системе из п каналов, в которой несущие частоты всех генераторов на передающем конце и резонансные частоты соответствующих им фильтров на приемном конце модулируются синфазно с частотой F по закону / „ + Af Н (2л/1), где К, 2, 3... п, а Я(2 1/)-символическое обозначение периодического закона модуляции частоты (на чертеже показан частный случай треугольного закона модуляции). Все кривые изменения частоты каналов данной щкалы параллельны и в любой момент разделены одинаковыми интервалами.

Для исследования следящих фильтров вводится понятие неравномерной «приведенной шкалы времени, на которой мерой времени является период собственных колебаний фильтра.

При пересчете к такой приведенной щкале всякий частотно-модулированный сигнал, закон частотной модуляции которого синфазен с законом модуляции резонансной частоты фильтра, преобразуется в синусоидальный сигнал несущей частоты фильтра /,-, сам следящий фильтр - в гармонический фильтр с постоянными параметрами.

Относительно своей приведенной шкалы времени 1-я щкала частот преобразуется в шкалу синусоидальных несущих с частотами , одинаковую с нулевой щкалой.

Передача во всех каналах такой системы осуществляется аналогично передаче в системе нулевой шкалы. При этом полоса пропускания каждого из следящих фильтров равняется ширине спектра боковых частот полезной модуляции данного канала, увеличенной на величину неизбежной динамической расстройки ЧМ-фильтра относительно ЧМ-генератора того же канала. При выполнении этого условия переходные разговоры между каналами данной шкалы практически отсутствуют.

Система передачи, соответствующая 2-й шкале, отличается от системы 1-й шкалы лишь тем, что в ней синфазное изменение средних частот всех каналов этой шкалы происходит с другой частотой F, т. е. по закону /к + Н (). Для простоты предельная девиация частоты Д/ считается для всех шкал одинаковой.

Аналогично все остальные шкалы отличаются одна от другой лишь частотой синфазного изменения средних частот их каналов. Если

, то при последовательном наложении шкал

друг на друга условия отсутствия переходных разговоров между сигналами n-ii и п+1 шкал, когда они передаются по общей линии передачи будут найдены из следующих соображений. Спектр полезных сигналов, передаваемых по всем каналам, принят однотипным, соответственно полосы пропускания всех фильтров одинаковы и равны А/ Когда закон модуляции ЧМ-сигнала не синфазен с законом модуляции резонансной частоты фильтра, то сигнал в нулевом приближении преобразуется на приведенной шкале времени в ЧМ-сигнал с девиацией частоты, равной в каждый момент разности девиации частоты сигнала и девиации частоты фильтра.

В данном случае текущая девиация частоты к-го сигнала п+1-й шкалы, приведенного к к-му фильтру п-й шкалы, будет равна: А-- V-W(2-F .) -- lf,,f/-,()(2г.F J-о -//()1.

Скорость (|(и + 1)-п| изменения частоты такого приведенного к к-му фильтру сигнала, будет равна:

Т1(„,1)(2-Р„,1.Л-Н(2.Р„0 -Т„, -Т«. Из чертежа ясно, что при линейном законе модуляции .р„,

fn + l - + ),

i(rn-l) (« + I)(a)

Для фильтра n-й шкалы и сигнала я+1-й шкалы абсолютная велнчина (« +1) будет иметь то же значение (знак девиации здесь будет обратный).

Известно из теории анализаторов спектра, что при однократном пробегании частоты возбуждаюшего сигнала со скоростью v через резонансную частоту фильтра с полосой пропускания Д на выходе фильтра успевает установиться- 95% амплитуды сигнала при выполнении условия:

Для устранения переходиого разговора необходимо, чтобы амплитуда сигнала n+1-й шкалы на выходе фильтра п-й шкалы (или наоборот) не успевала сколько-нибудь заметно нарасти, т. е. необходимо выполнение условия:

.,1.

VT(rt+ )-«,,„„

7 достигает минимума, когда частоты сигнала и фильтра изменяются в одну и ту же сторону, т. е. когда в прямой скобке уравнения (а) стоит знак минус. Таким образом, это условие можно записать так:

2VAfrF l,) Кроме того, должно быть выполнено условие однократности каждого прохождения частоты, т. е. условие, чтобы колебания в фильтре, созданные при предыдушем прохождении частотой мешающего сигнала полосы Af, успели практически полностью затухнуть до последующего прохождения.

При треугольном законе модуляции это сводится к условию:

или 2 А f л F..(-2)

Таким образом, требуется, чтобы размах колебаний частоты прц модуляции 2Д/ во много раз превышал полосу пропускания следящего фильтра FкПри передаче по общей линии сигналов одной неподвижной шкалы частот т подвижных шкал и при соблюдении условий (1) и (2) предельное число независимых передач в заданном диапазоне частот может быть увеличено т раз по сравнению с обычной системой многоканальной передачи.

На фиг. 2 приведена примерная блок-схема устройства, позволяющего осуществить описанную выше систему многоканальной передачи.

Почти все основные элементы схемы обозначены буквами с двойным индексом, причем первая цифра индекса обозначает номер соответствующей шкалы частот, а вторая цифра - номер канала передачи на этой шкале.

Левая половина схемы - передающая часть, а правая - приемная.

Эта система не предполагает безграничного увеличения числа т, т. е. безграничного уплотнения частотной шкалы. По мере увеличения числа т. растет уровень гладких помех в каждом канале от суммы сигналов других шкал, т. е. выигрыш на частотной шкале получается ценой

- 1

I

..

т

№ 111439- 4 -

некоторого уменьшения динамического диапазона каждого канала. Для каждой конкретной системы передачи можно найти оптимальное число т, дальше которого увеличение числа подвижных шкал невыгодно.

Передаюшая часть состоит из т+1 групп но п генераторов в каждой- Генераторы . on соответствуют нулевой шкале, генераторы ГцГ1„ соответствует 1-й шкале н т. д. Каждый генератор модулируется своим полезным сообщением с номош,ыо отдельного модулятора М.

Помимо этого каждая группа генераторов, кроме TQI . . . Го„, модулируется но частоте любым из известных способов от обшего для всей группы генератора треугольных колебаний. Так, генераторы Гц . . . Fi модулируются синфазно по частоте от обшего генератора треугольных колебаний Г с частотой FI. Генераторы Ai . Ая - от генератора А с частотой р2 и т.д.

Выходные напряжения всех генераторов, в том числе генераторов треугольных колебаний, подаются на выходное устройство .6, а оттуда поступают на линию передачи. Выходное устройство представляет собой искажаюш,ий широкополосный усилитель. В случае необходимости он может выполнять роль модулятора радиопередатчика.

С линии передачи или из эфира вся смесь сигналов поступает на приемное устройство Я, с которого подводится к каналам с помошью системы фильтров.

Как видно из фиг. 2, фильтры разбиты на те же группы, что н генераторы на передающем конце, причем каждый фильтр настроен в резонанс с генератором, имеющим тот же индекс.

На схеме изображена также серия фильтров Ф:Ф с фиксированной настройкой, выделяющих первые гармоники треугольных колебаний Г . . . Г„ . На выходе каждого из этих фильтров включена искажающая цепь, преобразующая синусоиду в треугольное колебание. Полученные треугольные колебания используются для управления резонансными частотами соответствующих групп следящих фильтров. Так, треугольное колебание на выходе f/i модулирует но частоте фильтры Фп . . . Ф „ , колебание на выходе U2 модулирует по частоте фильтры Ф;;1 . . . И Т. Д. При ЭТОМ амплитуды напряжений на выходе искажающих цепей должны быть стабилизованы таким образом, чтобы размах колебаний частоты всех следящих фильтров равнялся размаху колебания частоты соответствующих им генераторов.

Сдвиг треугольных колебаний по фазе, вследствие конечного времени распространения их но линии передачи, не должен нарушить синфазности частоты фильтра с частотой возбуждающего его сигнала, так как возбуждающий сигнал претерпит на линии передачи такой же временной сдвиг, что л треугольное колебание, управляющее частотой фильтра.

В описанной схеме возможны различные упрощения и изменения. Например, колебания генераторов TI . . . Г,„ не обязательно должны быть треугольными и, в частном случае, могут быть синусоидальными. Затем, вместо использования т генераторов с частотами F . . . F можно использовать гармоники единственного релаксационного генератора с частотой FI. Тогда получим соотношения: , , F „, mFi, которые, как нетрудно убедиться, удовлетворяют условиям (1) и (2). На приемном конце вместо фильтров Ф1 . . . Ф„ можно иснользовать гармоники местного генератора, синхронизованного частотой генератора на передающем концеПредмет изобретения

Способ многоканальной связи но кабелю или радио, отличающийся тем, что для многократного иснользования одной полосы частот для большого числа каналов в системе передачи создают т независимых подвижных частотных шкал, каждой из которых соответствует комплект из п синфазных с ней генераторов на передающем конце и следящих фильтров на приемном конце.

- 5 -№ 111439

u. S

5j

(3

Ic

x X-.