Устройство частотного компандирования звуковых сигналов Советский патент 1993 года по МПК H04B1/66 

усилитель, пятый делитель частоты и пятый канальный фильтр нижних частот, включенные между пятым входом блока уплотнения каналов и дополнительным выходом третьего делителя частоты, вход которого соединен с дополнительным выходом первого делителя частоты, причем выход четвертого канального фильтра нижних частот соединен с вторым входом второго вычитателя, в каждый делитель частоты введены последовательно соединенный третий формирователь импульсов, первый блок выборки и хранения, первый фильтр нижних частот и вычитатель, первый вход которого является дополнительным выходом делителя частоты, а второй вход объединен с вторым входом блока выборки и хранения и входом экстрематора, последовательно соединенные четвертый формирователь импульсов, второй блок выборки и хранения, второй фильтр нижних частот, выход которого подключен к управляющим входам введенных первого, второго и третьего управляемых корнеизвлекателей, объединенным с вторым входом первого сумматора, выход первого управляемого корнеизвлекателя соединен с входом первого инвертора, управляющий вход первого инвертора объединен с входом третьего формирователя импульсов и подключен к второму выходу компаратора, первый выход которого соединен с входом четвертого формирователя, второй вход первого корнеизвлекателя объединен с другим входом второго блока выборки и хранения и подключен к выходу вычитателя, а второй и третий управляемые корнеизвлекатели включены между выходами и входами соответствующих первого и второго сумматоров и второго и третьего инверторов, а на приемной стороне введены первый вычитатель, включенный между основным и дополнительным выходами первого умножителя частоты и входом первого аттенюатора, последовательно соединенные второй умножитель частоты и выходной сумматор, включенные между выходом первого сумматора и входом амплитудного низкочастотного корректора, последовательно соединенные второй фазовый корректор, второй сумматор и третий умножитель частоты, включенные между третьим выходом блока разделения каналов и вторым входом выходного сумматора, последовательно соединенных четвертый умножитель частоты, второй вычитатель и второй аттенюатор, включенные четвертым выходом блока разделения каналов и вторым входом второго сумматора, и последовательно соединенные третий фазовый корректор, пятый умножитель частоты и третий аттенюатор.

включенные между пятым выходом блока разделения каналов и третьим входом выходного сумматора, дополнительный выход четвертого умножителя частоты соединен с

вторым входом второго вычитателя, в каждый умножитель частоты введены последовательно соединенные блок возведения в квадрат и следящий детектор, выход которого соединен с управляющим, входом блока

возведения в квадрат, вход которого соединен с выходом второго удвоителя частоты, причем вход и выход следящего детектора являются соответственно основным и дополнительным выходами умножителя часто5 ты, в каждый удвоитель частоты введены блок возведения в квадрат, включенный на входе удвоителя частоты, и следящий детектор, вход и выход которого соединены с входами вычитателя и с выходом и

0 управляющим входом блока возведения в квадрат.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что каждый управляемый корнеизв- лекатель содержит последовательно соеди5 ненные операционный усилитель, диод и корнеизвлекател выход которого является выходом управляемого корнеизвлекателя между входом которого, соединенного с операционным усилителем, и его выходом

0 включен блок возведения в квадрат, управляющий вход которого является управляющимвходом . управляемого корнеизвлекателя.

3. Устройство по п. 1, отличающее- 5 с я тем, что каждый фильтр нижних частот содержит два последовательно соединенных активных интегратора и резистивный делитель напряжения, вход которого соединен с выходом второго интегратора, являю- 0 щегося выходом фильтра нижних частот, а общая точка резистизного делителя соединена с неинвертирующим входом первого активного интегратора, инвертирующий вход которого является входом фильтра 5 нижних частот.

4. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что блок, задержки содержит последовательно соединенные управляемый источник света, вход которого является

0 входом блока задержки, фоторезистор, резистор нагрузки, амплитудно-частотный корректор и усилитель, управляющий вход которого соединен с резистором нагрузки, а выход является выходом блока задержки.

5 5. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что следящий амплитудный детектор содержит последовательно соединенные экстрематор, компаратор, формирователь импульсов, блок выборки и хранения и фильтр нижних частот, выход которого являетг.я выходом следящего амплитудного детектора, входом которого являются объединенные входы блока выборки и хранения и экстрематора.

Изобретение относится к радиотехнике и связи и может быть использовано в системах передачи звуковых сигналов высокого качества по значительно более узкополосному, чем типовые, каналу связи.

В настоящее время подобную задачу решают в основном только при помощи полувокодеров, но они из-за значительных искажений результирующего сигнала имеют ограниченные возможности применения.

По принципу функционирования известная система Вобэнк подобна предложенному устройству, но она вносит еще больше искажений в результирующий сигнал.

Наиболее близким к предложенному яв- ляется устройство частотного компандиро- вания звуковых сигналов, которое на передающей стороне на передающей стороне содержит последовательно соединенные входной фильтр нижних частот (ФНЧ), амплитудный высокочастотный (ВЧ) корректор, частотный компрессор, содержащий один канал управления, состоящий из пикового детектора и ФНЧ и N каналов преобразования, блок уплотнения каналов и полосовой фильтр (ПФ). Каждый канал компрессора содержит последовательно соеди- ненные фильтр верхних частот (ФВЧ), усилитель, отсутствующие в первом канале, делитель частоты (ДЧ) и канальный ФНЧ, выход которого соединен с одним из входов блока уплотнения каналов. Вход ФВЧ последующего канала соединен с выходом ДЧ предыдущего канала.

« Приемная часть этого устройства содер- жит последовательно соединенные блок разделения каналов, частотный экспандер, состоящий из N каналов преобразования, вход каждого из которых соединен с одним из выходов блока уплотнения каналов, амп- литудный низкочастотный (НЧ) корректор и выходной ФНЧ. Каждый канал экспандера содержит последовательно соединенные фазовый корректор, сумматор, отсутствующие в последнем канале, умножитель часто- ты (УЧ) и аттенюатор, отсутствующий в первом канале. Выход аттенюатора последующего канала соединен с другим входом сумматора предыдущего канала.

ДЧ в этом устройстве содержит экстре- матор. компаратор напряжения и несколько последовательно соединенных ДЧ нз два, первый из которых содержит сумматор.

счетный триггер, два аналоговых ключа и вычитатель, а остальные - первый ДЧ на два, дополнительный счетный триггер и формирователь коротких импульсов.

УЧ содержит такое же количество последовательно соединенных удвоителей частоты (УДЧ), каждый из которых содержит формирователь модуля биполярных сигналов и вычитэтель.

В устройстве-прототипе из-за инерционности пикового детектора в результирующем сигнале ДЧ в моменты незафиксированных максимумов или минимумов исходного сигнала появляются перепады и изломы, что является причиной широкополосности хвоста спектра поделенного сигнала. Такой сигнал, как известно, имеет самую медленную сходимость суммы непрерывных сигналов, из-за чего для сохранения высокого качества результирующего сигнала требуется передавать сравнительно большое количество сигнал- параметров, получаемых в каждом канале преобразования, поэтому получается.низкая степень частотной компрессии передаваемых звуковых сигналов.

Целью изобретения является повышение степени частотной компрессии звуковых сигналов.

Это достигается устройством частотного компандирования звуковых сигналов, которое на передающей стороне содержит последовательно соединенные входной ФНЧ, амплитудный ВЧ-корректор. первый ДЧ, первый канальный ФНЧ. блок уплотнения каналов, первый вход которого соединен с выходом первого канального ФНЧ и ПФ, последовательно соединенные первый усилитель, второй ДЧ и второй канальный ФНЧ, выход которого соединен со вторым входом блока уплотнения каналов. Каждый ДЧ содержит последовательно соединенные экстрематор, компаратор напряжения, первый и второй счетные триггеры, последовательно соединенные первый инвертор и первый сумматор, другой вход которого обь- единен со входом второго сумматора, другой вход которого подключен к выходу второго инвертора, а также - третий инвертор, управляющий вход которого подключен к выходу второго триггера, выход первого триггера соединен с управляющим входом второго инвертора, вторые выходы первого

и второго инверторов через соответствующие первый и второй формирователи импульсов подключены ко вторым входам соответственно первого и второго триггеров. Вход экстрематора является входом ДЧ, выходом которого является выход третьего инвертора. Каждый инвертор содержит счетный триггер, вход которого является управляющим входом инвертора, выходом которого является выход вычитателя, входы которого через аналоговые ключи соединены со входом инвертора, вторым выходом которого являются объединенные управляющий вход первого аналогового ключа и выход триггера, инверсный выход которого подключен к управляющему входу второго аналогового ключа.

На приемной стороне устройство содержит блок разделения каналов, первый выход которого соединен с последовательно включенными первыми фазовым корректором и сумматором, другой вход которого соединен с выходом первого аттенюатора, последовательно соединенные амплитудный НЧ-корректор и выходной ФНЧ. Второй выход блока разделения каналов подключен ко входу первого УЧ, состоящего из последовательно включенных первого и второго УДЧ, вход первого из которых является входом УЧ, а каждый УДЧ содержит вычитатель, включенный на входе.

Отличается это устройство тем, что на передающей стороне введены включенные между выходом первого ДЧ и входом первого усилителя последовательно соединенные первый блок задержки и первый вычитатель, другой вход которого подключен к выходу первого канального ФНЧ, последовательно соединенные третий ДЧ, второй блок задержки, второй вычитатель, второй усилитель, четвертый ДЧ и третий канальный ФНЧ, выход которого подключен к четвертому входу блока уплотнения каналов, четвертый канальный ФНЧ, включенный между выходом третьего ДЧ и третьим входом блока уплотнения каналов, и последовательно соединенные третий усилитель, пятый ДЧ и пятый канальный ФНЧ, включенные между пятым входом блока уплотнения каналов и дополнительным выходом третьего ДЧ, вход которого соединен с дополнительным выходом первого ДЧ. Выход четвертого канального ФНЧ соединен со вторым входом второго вычитателя. В каждый ДЧ введены последовательно соединенные третий формирователь коротких импульсов, первый блок выборки и хранения, первый ФНЧ и вычитатель, первый вход которого является дополнительным выходом ДЧ. а второй вход объединен со

вторым входом блока выборки и хранения и входом экстрематора, последовательно соединенные четвертый формирователь коротких импульсов, второй блок выборки и

хранения, второй ФНЧ, выход которого подключен с управляющим входом введенных первого, второго и третьего управляемых корнеизвлекателей, объединенным со вторым входом первого сумматора. Выход пер0 вого управляемого корнеизвлекателя соединен со входом первого инвертора, управляющий вход которого объединен со входом третьего формирователя импульсов и подключен ко второму выходу компаратора,

5 первый выход которого соединен со входом четвертого формирователя импульсов, второй вход первого корнеизвлекателя объединен с другим входом второго блока выборки и хранения и подключен к выходу введенно0 го вычитателя, а второй и третий управляемые корнеизвлекатели включены между выходом и входом соответственно первого сумматора и второго инвертора и второго сумматора и третьего инвертора.

5 На приемной стороне введены первый вычитатель, включенный между основным и дополнительным выходами первого УЧ и входом первого аттенюатора; последовательно соединенные второй УЧ и выходной

0 сумматор, включенные между выходом пер- . вого сумматора и входом амплитудного НЧ- корректора; последовательно соединенные второй фазовый корректор, второй сумматор и третий УЧ, включенные между третьим

5 выходом блока разделения каналов и вторым входом выходного сумматора, последовательно соединенные четвертый УЧ, второй вычитатель и второй аттенюатор, включенные между четвертым выходом бло0 ка разделения каналов и вторым входом вто- рого сумматора, и последовательно соединенные третий фазовый корректор, пятый УЧ и третий аттенюатор, включенные между пятым выходом блока разделения ка5 налов и третьим входом выходного сумматора. Дополнительный выход четвертого УЧ соединен со вторым входом второго вычитателя. В каждый УЧ введены последовательно соединенные управляемый блок

0 возведения в квадрат и следящий амплитудный детектор, выход которого соединен с управляющим входом блока возведения в квадрат, вход которого соединен с выходом второго УДЧ, вход и выход следящего детек5 тора являются соответственно основным и дополнительным выходами УЧ. В каждый УДЧ введены управляемый блок возведения в квадрат, включенный на входе УДЧ, и следящий амплитудный детектор, вход и выход которого соединен со входами вычитателя и

с выходом и управляющим входом блока возведения в квадрат.

Эти отличия являются существенными потому, что в предложенном устройстве выделяются с определенной точностью функции максимумов и минимумов, обеспечивающие фиксацию всех максимумов или минимумов исходного сигнала. В результате устраняются скачки в выходном сигнале всех ДЧ, а благодаря нелинейному сглаживанию этого сигнала при помощи корнеизвлекателей, устраняются также и изломы. Следовательно, в этом устройстве все ДЧ как частотные компрессоры используются более эффективно, поэтому, хотя все выделенные функции максимумов или минимумов подвергаются также частотной депрессии, в каждом компрессоре достаточно использовать всего лишь 1-2 канала преобразования. Поскольку для большинства систем передачи звуковых сигналов для преобразования можно выделить всего 3-4 составляющих, то для их передачи достаточно использовать 3-8 узкополосных сигнал- параметров;

: В качестве управляемого блока возведения в квадрат лучше использовать микросхему К525ПСЗ, которая работает по алгоритму

Увых KUex /Uynp(1)

Управляемый корнеизвлекатель содержит, например, последовательно соединенные операционный усилитель (ОУ), диод и корнеизвлекатель, выход которого является выходом управляемого корнеизвлекателя, между входом которого соединенного с инвертирующим входом ОУ и его выходом включен управляемый блок возведения в квадрат, управляющий вход которого является управляющим входом управляемого корнеизвлекателя, который работает по алгоритму

и.ых - KiTjJx Uynp -(2)

В качестве блока выборки и хранения достаточно использовать микросхему К1100СК2.

Все введенные ФНЧ содержат, например, два последовательно соединенных активных интегратора и резистивный делитель напряжения, вход которого соединен с выходом второго интегратора, являющегося выходом ФНЧ, а общая точка резистивного делителя соединена с неинвертирующим входом усилителя первого интегратора, инвертирующий вход которого связан со входом ФНЧ.

Блок задержки содержит последовательно соединенные управляемый источник света, вход которого является входом блока

задержки, фоторезистор, резистор нагрузки, амплитудно-частотный корректор и управляемый усилитель, управляющий вход которого соединен с резистором нагрузки, а 5 выход его является выходом блока задержки. Следящий амплитудный детектор содержит последовательно соединенные экс- трематор, компаратор напряжения, формирователь коротких импульсов, блок

10 выборки и хранения и ФНЧ, выход которого является выходом следящего амплитудного детектора, входом которого являются объединенные входы блока выборки и хранения и экстрематора,

15 На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема передающей; на фиг. 2 - приемной частей предложенного устройства; на фиг. 3 - схема управляемого корнеизвлекателя; на фиг. 4 - введенные ФНЧ; на

0 фиг, 5 - блок задержки; на фиг. 6 - графики пояснения работы предложенного устройства.

Устройство содержит входной ФНЧ 1, амплитудный ВЧ-корректор2, блокЗ выбор5 ки и хранения, экстрематор 4, компаратор 6 напряжения, формирователь 6 коротких импульсов, введенные ФНЧ 7, вычитатель 8, управляемый корнеизвлекатель 9, ДЧ 10, инвертор 11, счетный триггер 12, аналого0 вый ключ 13, сумматор 14, счетный триггер 15, канальный ФНЧ 16. блок 17 задержки, усилитель 18, блок 19 уплотнения каналов, ПФ 20, блок 21 разделения каналов, управляемый блок 22 возведения в квадрат, сле5 дящий амплитудный детектор 23, УДЧ 24, УЧ 25, фазовый корректор 27, амплитудный НЧ 28, выходной ФНЧ 29, ОУ 30; корнеизвлекатель 31, интегратор32, резистивный делитель 33 напряжения, управляемый

0 источник света 34, фоторезистор 35. резистор 36 нагрузки, амплитудно-частотный корректор 37, управляемый усилитель 38, вход 39 и дополнительный выход 40 первого ДЧ 10, вход 41 первого корнеизвлекателя 9,

5 вход 42 и выход 43 первого инвертора 11, вход 44 второго корнеизвлекателя 9. вход 45 и выход 46 второго инвертора 11, дополнительный выход 47 третьего ДЧ 10, выход 48 блока 22 возведения в квадрат, выход 49

0 первого УДЧ 24, входы 50,51 и 52 выходного сумматора 14.

Устройство частотного компандирова- ния звуковых сигналов на передающей стороне фиг. 1 содержит последовательно

5 соединенные входной ФНЧ 1, вход которого является входом передающей части, амплитудный ВЧ-корректор 2, первый ДЧ 10, первый канальный ФНЧ 16,блок 19 уплотнения каналов, вход I которого соединен с выходим первого ФНЧ 16. и ПФ 20, выход которого является выходом передающей части. Ко входу (I блока 19 подключен последовательно соединенные первый усилитель 18, второй ДЧ 10 и второй канальный ФНЧ 16. Каждый ДЧ 10 содержит последовательно 5 соединенные экстоематор 4, компаратор 5, первый и второй триггеры 15. последовательно соединенные первый инвертор 11 и первый сумматор 14. другой вход которого объединен со входом второго сумматора 14. 10 другой вход которого подключен к выходу 46 второго инвертора 11, а также - третий инвертор 11. управляющий вход которого подключен к выходу второго триггера 15. выхода первого триггера 15 соединен с управляю- 15 щим входом второго инвертора 11. Вторые выходь первого и второго инверторов 11 через соответствующие первый и второй формирователи 6 импульсов подключены ко вторым входам соответствующих первого и 20 второго триггеров 15. Вход экстрематора 4 является входом 39 первого, ДЧ 10. выходом которого является выход третьего инвертора 11. Каждый инвертор 11 содержит триггер 12, вход которого является 25 управляющим входом инвертора 11, выход 43 первого из которых является выходом вычитателя 8, входы которого через аналоговые ключи 13 соединены со входом 22 этого инвертора, вторым выходом которого 30 являются объединенные управляющий вход первого ключа 13 и выход триггера 12, инверсный выход которого подключен к управляющему входу второго ключа 13.

На приемной стороне фиг. 2 это устрой- 35 ство содержит блок 21 разделения каналов, вход которого является входом приемной части, выход 1 которого соединен с последовательно включенными первым фазовым корректором 27 и сумматором 14, другой 40 вход которого соединен с выходом первого аттенюатора 26, последовательно соединенные амплитудный НЧ-корректор 28 и выходной ФНЧ 29, выход которого является выходом приемной части. Выход И блока 21 45 разделения каналов подключен ко входу первого УЧ 25, состоящего из последовательно включенных первого и второго УДЧ 24, вход первого из которых является входом УЧ 25, а каждый из УДЧ 24 содержит 50 вычитатель 8. выход которого является вы ходом 49 первого УДЧ 24,

На передающей стороне (фиг. 1) введены включенные между выходом первого ДЧ 1Q и входом первого усилителя 18 последо- 55 взтельно соединенные блок 17 задержки и первый вычитатель 8, другой вход которого подключен к выходу первого канального ФНЧ 16, последовательно соединенные третий ДЧ 10, второй блок 17 задержки.

второй вычитатель 8, второй усилитель 18. четвертый ДЧ 10 и третий канальный ФНЧ 16, выход которого подключен ко входу IV блока 19 уплотнения каналов; четвертый канальный ФНЧ 16, включенный между выходом третьего ДЧ 10 и входом III блока 19, и последовательно соединенные третий усилитель 18, пятый ДЧ 10 и пятый канальный ФНЧ 16, включенные между входом V блока 19 и дополнительным выходом 47 третьего ДЧ 10, вход которого соединен с дополнительным выходом 40 первого ДЧ 10. Выход четвертого канального ФНЧ 16 соединен со вторым входом второго вычитателя 8. В каждый ДЧ 10 введены последовательно соединенные третий формирователь 6. коротких импульсов первый блок 3 выборки и хранения, первый ФНЧ 7 и вычитатель 8, первый вход которого является дополнительным выходом 40 первого ДЧ 10, а второй вход объединен со вторым входом блока 3 выборки и хранения и входом экстрематора 4; последовательно соединенные четвертый формирователь 6 коротких импульсов, второй блок 3 выборки и хранения, второй ФНЧ

На приемной стороне (фиг. 2) введены первый вычитатель 8, включённый между основным и дополнительным выходами первого УЧ 25 и входом первого аттенюатора 26; последовательно соединенные второй УЧ 25 и выходной сумматор 14, включенные между выходом первого сумматора 14 и входом амплитудного НЧ-корректора 28, последовательно соединенные второй фазовый корректор 27, второй сумматор 14 и третий УЧ 25, вклиненные между выходом Ш блока 21 разделения каналов и входом 51 выходного сумматора 14; последовательно соединенные четвертый УЧ 25, второй вычитатель

8 и второй аттенюатор 26, включенные между выходом IV блока 21 и вторым входом второго сумматора 14, и последовательно соединенные третий фазовый корректор 27, пятый УЧ 25 и третий аттенюатор 26, вклю- ченные между выходом V блока 21 и входом 52 выходного сумматора 14. Дополнительный выход четвертого УЧ 25 соединен со вторым входом второго вычитателя 8. В каждый УЧ 25 введены последовательно соеди- ненные блок 22 возведения в квадрат и следящий амплитудный детектор 23, выход которого соединен с управляющим входом блока 22, вход которого соединен с выходом второго УДЧ 24, а входи выход детектора 23 являются соответственно основным и дополнительным выходом УЧ 25. В каждый УДЧ 24 введены блок 22 возведения в квадрат, включенный на входе УДЧ 24 и следящий амплитудный детектор 23, вход и выход которого соединены со входами вычитателя 8 и с выходом и управляющим входом блока 22.

Устройство частотного компандирова- ния звуковых сигналов работает следую- щим образом.

Исходный звуковой сигнал определенного уровня поступает на вход ФНЧ 1, частота среза которого определяется спектром частотных составляющих его, подлежащих преобразованию. Результирующий сигнал этого фильтра поступает на вход амплитудного ВЧ-корректора 2, в котором происходит выравнивание НЧ- и ВЧ-составляющих этого сигнала. Откорректированный сигнал поступает на вход 39 первого ДЧ 10.

Осциллограмма достаточно общего с точки зрения последующих преобразований сигнала, действующего на входе 39, по- казана на фиг. 6а. Пунктиром на этом графике показана функция минимумов этого сигнала.

Звуковой сигнал как составной процесс можно представить, как известно, в виде

S(t) i)AK(t) t+pk (t) . (3) k -l.

(Ok 0) k - 1 Этот сигнал поступает на вход экстре- матора 4, блока 3 выборки и хранения и вычитателя 8.

Экстрематор 4 выделяет моменты максимумов и минимумов сигнала (3) фиг. ба в виде перепадов напряжения. Надежному выделению экстремумов даже небольших по уровню ВЧ-составляющих сигнала (3) сдействует ЈЧ-корректор 2. Результирующий сигнал экстрематора 4 поступает на вход

компаратора 5, который согласует уровни сигналов экстрематора 4 и системы управления ДЧ 10. С одного из выходов компаратора 5 сигнал управления поступает на счетный вход триггера 12 первого инвертора 11 на вход третьего формирователя б коротких импульсов, а с другого - на счетный вход первого триггера 15 и на вход четвертого формирователя 6 коротких импульсов. Импульсы, сформированные в третьем и четвертом блоках 6 поступают на вход соответственно первого и второго блоков 3 выборки и хранения, ба время длительности этих импульсов в блоках3 происходит выборка значений максимумов или минимумов входного для них сигнала, а в промежутке между импульсами в этих блоках хранится взятое значение. Первый блок 3 производит выборку минимумов сигнала (3) фиг. ба, в результате чего на выходе 40 первого ФНЧ 7 выделяется функция минимумов

з

Sml(t) 2, AK(t) COS U t (t)-A4(t), (4) k 1

показанная отдельно на фиг. 6з. Этот сигнал поступает на другой вход вычитзтеля 8, на выходе 41 которого выделяется первая составляющая исходного звукового сигнала

$4(t) S(t) - Sml(t) A«(t) {1 + COS ОЦ t +

+ P4(t)}(5)

Этот сигнал фиг. 66 является сигналом, зафиксированным всеми своими минимумами над осью времени. Пунктиром на осциллограмме фиг. 66 показана функция максимумов A4(t) - огибающая этого сигнала, который поступает на сигнальный вход первого корнеизвлекателя 9 и на другой вход второго блока 3 выборки и хранения. Поскольку четвертый формирователь 6 коротких импульсоввозбуждается инвертированным сигналом по отношению к сигналу возбуждения третьего формирователя 6, на выходе второго ФНЧ 7 выделяется именно функция максимумов As(t) сигнала (5) фиг. 66, которая поступает нэ управляющий вход, всех корнеизвлекателей 9 и на другой вход всех сумматоров 14.

Если бы корнеизвлекатели 9-были неуправляемыми, то при малом уровне сигнал располагался бы в начальной - почти линейной области вольтамперной характеристики его и корнеизвлечения практически не произошло бы. При большом же уровне звука сигнал основной своей частью зашел бы далеко е область насыщения и получилось бы нелинейное преобразование, далекое от корнеиззлечения, В управляемом корнеиз- влекателе осуществляется автоматическое

масштабирование; при котором независимо от изменения уровня звука A4(t) получается корнеизвлечение быстроменяющейся функции V/5(t) 1 + cos ом t + ( (t) сигнала (5). Согласно формулам (2) и (5) при Uynp (t) имеем

D24(t) ± KA4(t) Vi+cos ЙМ t + у, (t ) (6). Из этого выражения видно, что функция A4(t) не подвергается нелинейному преобразованию. Эта особенность работы управляемого корнеизвлекателя на осциллограмме фиг, 6в отображена в виде пунктирной линии такой же функции максимумов, какую имеет сигнал фиг. 66.

Сигнал (6) фиг. 6в поступает на вход 42 первого инвертора 11, т.е. на сигнальный вход аналоговых ключей 13, на управляющий вход каждого из которых поступает сиг- нал управления с одного из выходов триггера 12. В результате на выходе одного из ключей 13 получаются только четные импульсы сигнала (6) фиг. 6в, а на выходе другого - только нечетные импульсы. Эти сигналы на выходе .43 вычитателя 8 образуют поделенный по частоте на два сигнал фиг. 6г. Из формулы (6) имеем

) K2A4(t) cos t + -Јф (7)

На осциллограмме сигнала фиг. 6г пунктиром показаны равные между собой функции максимумов и минимумов, которые равны огибающей A4(t) сигнала (Т). Эта особенность работы ДЧ позволяет использовать одну и ту же функцию A4{t) и для управления всеми корнеизвлекателями 9, и для фиксации уровня поделенного по частоте сигнала, подобного сигналу (7) фиг. 6г при помощи сумматоров 14, входящих в ДЧ 10.

В результате компенсации отрицательной функции минимумов в (7) положительной функцией A4(t), на выходе 44 первого сумматора 14 получается зафиксированной над осью времени всеми своими минимумами сигнал фиг. 6д, который поступает на вход 44 корнеизвлекателя 9, на выходе 45 которого получается сигнал фиг. 6е. Этот сигнал поступает на вход 45 второго инвертора 11. На выходе 46 этого инвертора получается сигнал фиг. 6ж

D44(t)K4A4(t)

с поделенной мгновенной частотой на четыре. Аналогично происходит деление частоты и в следующем ДЧ на два, содержащий второй сумматор 14, третий корнеизвлекатель 9 и третий инвертор 11, нэ выходе которого получается сигнал

D84(t) K8A4(t) COS t + (8)

с поделенной частотой на восемь.

Сокращение спектра сигнала (8) получается в основном за счет уменьшения девиации мгновенной частоты сигнала (5), которая имеет значительную величину.

Результирующий сигнал (8) первого ДЧ 10 поступает на вход первого канального

ФНЧ 16с линейной ФЧХ и на вход первого блока 17 задержки. На выходе этого фильтра из сигнала (8) выделяется первый узкопо- лосный сигнал-параметр исходного звукового сигнала - первая составляющая

будущего компрессированного сигнала. Первый сигнал-параметр поступает на вход I блока 19 уплотнения каналов. Выходной сигнал блока 17 и ФНЧ 16, имеющих одинаковую задержку, на выходе первого вычитателя 8 вызывает небольшой по уровню сравнительно узкополосный первый сигнал- остаток, которым для некоторых систем передачи звуковых сигналов можно пренебречь. В системах с повышенным требованием к качеству восстановленного звука этот сигнал-остаток должен быть сохранен и подвергнут аналогичным преобразованиям в дополнительном канале. Первый сигнал-остаток поступает на

вход первого усилителя 18 второго канала, преобразования в котором аналогичным рассмотренным. В результате на выходе второго канального ФНЧ 1& получается второй .узкополосный сигнал-параметр, поступающий на вход И блока 19 уплотнения каналов.

Выделенная на дополнительном выходе 40 первого ДЧ 10 функция (4) минимумов фиг. 6з поступает на вход третьего ДЧ 10. В

результате преобразований, аналогичных рассмотренным, на входе четвертого ФНЧ 16 получается сигнал

ОааЮ - КаАз(г) cos t + -&|ll

а на входах И и IV блока 19 получаются еще два узкополосных сигнала-параметра.

На осциллограмме сигнала фиг. 6з пун- ктиром показана его функция .минимумов, которая отдельно показана и на фиг. 6и. Этот сигнал 2

Sm2(t) - X г + Wl - АЗ() (9)

k 1

выделяется на дополнительном выходе 47 третьего ДЧ 10. Он поступает на вход третьего усилителя 18, входящего в пятый канал преобразования. На входе пятого канального ФНЧ 16 получается сигнал

D82(t)K8A2(t)

а на его выходе получается пятый узкополосный сигнал-параметр, поступающий на вход V блока 19.

Возможность использования одного и последнего канала V преобразования сигнала (9) фиг. би видна из его осциллограммы: этот сигнал - достаточно узкоплосный.

Все таким образом полученные в компрессоре сигнал-параметры в блоке 19 уплот- нения каналов образуют единый компрессированный сигнал со значительно более узкой полосой частот по сравнению с полосой исходного звукового сигнала. Компрессированный сигнал через ПФ 20 передается по значительно более зкополосному. чем типовые,каналу связи.

В приемном узле принятый сигнал в блоке 21 разделения каналов разделяется на те же сигнал-параметры, которые были получены в компрессоре. Преобразования в приемном узле - экспандере строго обрат- ны преобразованиям в компрессоре. С выходом II блока 21 второй сигнал-параметр, подобный сигналу (8) фиг. 6ж, поступает на сигнальный вход управляемого блока 22 возведения в квадрат первого УДЧ 24, входящего в первый УЧ 25. На выходе 48 получается сигнал, подобный сигналу фиг. 6д, который поступает на вход вычитателя 8 и следящего амплитудного детектора 23, на выходе которого выделяется огибающая ) сигнала (8), воздействующая на управляющий вход блока 22 и на другой вход вычитателя 8, Согласно формулам (1) и (8), при Uynp A4(t) получается сигнал

Y48(t)K4A(t) t+ illl-jOO)

Из этой формулы видно, что и в блоке 22 функция A-q(t) также не подвергается нелинейному преобразованию. Из (10) имеем

Y48(t)K2A4(t)+K2A4(t) cos t + )

Из этого сигнала в вычитателе 8 удаляется первое слагаемое и на выходе 49 получается сигнал

Y44(t) K2A4(t)

подобный сигналу фиг. бг с удвоенной частотой по сравнению с частотой сигнала (8) фиг. 6ж.

Аналогично работает и второй УДЧ 24, входящий в первый УЧ 25. В последнем блока 22 первого УЧ 25 получается униполярный сигнал, подобный сигналу фиг. 66, а на выходе первого вычитателя 8 получается од- нополярный сигнал, достаточно точно восстановленный первый сигнал-остаток, который через первый аттенюатор 26, компенсирующий усиление усилителя 18, поступает на вход первого сумматора 14. Принятый первый сигнал-параметр с выхода I блока 21 поступает а вход первого фазового, корректора 27, который компенсирует задержку сигнала в канале II, внесенную в основном вторым канальным ФНЧ 16, поэтому на входах первого сумматора 14 оба сигнала являются достаточно синфазными. Результирующий сигнал этого сумматора получается достаточно близким к сигналу фиг. 6ж, который поступает на вход второго УЧ 25, преобразования в котором аналогичны рассмотренным. В резуль- тате на входе 50 выходного сумматора 14 получается достаточно точно восстановленный униполярный сигнал фиг. 66 - первая восстановленная составляющая исходного

звукового сигнала фиг. 6а.

Аналогично происходит восстановление в каналах III и IV второй составляющей, а в канале V - третьей составляющей, которые поступают на входы 51 и 52 выходного

сумматора 14, на выходе которого получается достаточно точно восстановленный исходный сигнал фиг. 6а. Выходной амплитудный НЧ-корректор 28 восстанавливает соотношение уровней НЧ- и ВЧ-составляющих его, а выходной ФНЧ 29 удаляет из него возможные ВЧ-продукты нелинейных преобразований.

Предложенное устройство имеет значительно более широкие потенциальные возможности использования по сравнению с полувокодерами и по сравнению с системой Вобэнк.

1

19SS6U

f Упр

Фиг. 5 - - в .

S Sfom /BO r 7 m7 . 6 WAft/ViWVv г

S

аАЛА/У АМААЛ..лЛАЛЛЛл . е ЛЛЛ/УуУУУУЛлЛГУ

Ж АЛААААД/Ь

-ни