ЯСЕСОЮЗК..,, Советский патент 1973 года по МПК H03C5/00 

1

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано при передачах широкополосных сигналов в различных каналах связи.

Известные способы формирования сигнала при передаче сообщений различными видами модуляции не обеспечивают хорошей помехоустойчивости и низкой чувствительности к нелинейным искажениям без значительного расширения полосы частот полезного модулирующего сигнала.

Цель изобретения - обеспечение помехоустойчивости и нечувствительности к нелинейным амплитудным и частотно-фазовым искажениям без расширения более чем вдвое полосы пропускания канала связи.

Для этого излучаемый высокочастотный сигнал формируют как сумму двух сдвинутых относительного друг друга на 90° балансно-модулированных напряжений, одно из которых, основное, является продуктом модуляции нейушей сигналом, несушим информацию, а другое,балластное, - продуктом балансной модуляции несущей вспомогательным низкочастотным сигналом, а выделяют принятую информацию путем синхронного детектирования высокочастотного сигнала с предварительным амплитудным ограничением его.

На фиг. 1 приведены осциллограммы сигналов, модулирующих несущую; на фиг. 2 - блок-схема устройства для формирования 2; на фиг. 3 - блок-схема устройства для формирования сигнала модулированной несущей ES (первый вариант); на фиг. 4 - осциллограммы напряжений в некоторых точках блоксхемы, представленной на фиг. 3; на фиг. 5 - блок-схема приемного устройства с демодулятором сигналов ES по первому варианту; на фиг. 6 - блок-схема формирования сигналов ES с изменением знака фазы от строки к строке по второму варианту; на фиг. 7 - блок-схема устройства для декодирования сигналов ES по второму варианту; на фиг. 8 - блок-схема утройства для формирования сигналов ES по третьему варианту; на фиг. 9 - блок-схема устройства для формирования сигналов ,, по третьему варианту; на фиг. 10 - блок-схема по варианту четыре, посясняющая способ передачи сигналов ES с изменением фазы от строки к строке одновременно двух независимых видеосигналов при относительно низком номинале несущей частоты; на фиг. 1 i - блок-схема по четвертому варианту, поясняющая способ выделения квадратурно-модулированной -несущей из сигнала Е, с переменной фазой от строки к строке в случае передачи двух независимых видеосигналов на одной несущей. При необходимости передать по каналу связи сообщения, например телевизионного сигналаE,U(t), форма которого изображена кривой а на фиг. 1, формируют вспомогательное вндеочастотное напряжение, описываемое выражением. ,-U(f), где f7o f/MaKc(0 1. В масштабе фиг. 1 за нулевой уровень выбран «уровень черного, а за единицу - величина t/o, полный размах сигнала U (t) от уровня синхроимпульсов до «уровня белого равен 1,43 /0. Однако за «нулевой уровень быть выбран не только «уровень черного, но и, например, уровень О, расположенный посередине между уровнем синхроид1нульсов (-0,3) и «уровнем белого (0,7). Тогда за единицу следует считать Lg, равное U(t)/2, и полный размах U(t) 2LfQ. Для фиксации уровня О в видеосигнал Ei должны быть введены дополнительные импульсы (например, на строчном гасящем интервале) размахом 0,2 U(f}. Иопользова.ние искусственно введенного уровня О применимо лишь в тех случаях, когда для введения дополнительных импульсов (на фиг. 1 показаны пунктиром на кривой а) имеется место на гасящем интервале, т. е. последний не занят передачей сигналов звукового сопровождения. Соответственно при этом изменяется и форма кривой б (см. фиг. 1), поскольку изменился уровень отсчета для формирования «атряжения ). Форма напряжения, получающегося при этом, показана на фиг. 1 кривой в. Выражение для этого напряжения имеет вид: El - l/f/o - (О где - напряжение видеосигнала ь отсчитываемое от уровня О (в отличие от (i}, отсчитываемого от «уровня черного сигнала Е, равное а ():(f)-0,. Видеосигнал Е (см. фиг. 2) поступает на вход балансного модулятора I, на второй вход KOTqparo поступает напряжение поднесущей частоты fo. С выхода балансного модулятора / сигнал модулированной поднесущей f/()-sIn2itf,, подают на оба входа перемножителя (синxipo-HHoro детектора) 2, -с выхода которого после подавления фильтром 3 составляющих частот 2/0 видеосигнал U(t), доведенный до не0|бхадимого :размаха усилителем 4, поступает «а матрицу 5, цде методом линейного суммирования напряжений формируется сигнал: E, U,-U(t). С выхода матрицы 5 сигнал EZ поступает на вход гамма-корректора 6, напряжение с выхода которого равно E, fU,-U(t). Это напряжение проходит через фильтр 7, ограничивающий полосу частот EZ до нужной величины. При формировании сигнала ES телевизионный сигнал Ei и вспомогательное видеочастотное напряжение Е поступает па балансные модуляторы 8 к 9 (см. фиг. 3), куда поступает также напряжение несущей частоты f, причем на баласный модулятор 8 натряжение несущей поступает через фазовращатель 10 (на 90°). В результате на выходах балансных модуляторов 8 к 9 появляются напряжения несущей частоты, соответственно U(t)COS,t и /i/o-()Sin«)a. Сложение этих напряжений в сумматоре 11 дает на выходе напряжение модулированной несущей: Kt/i-slnTv + arctgYUo - и (t) амплитуда которого 1/ t/o const, а фаза изменяется в пределах О-90°при изменении U(t) от «уровня белого до «уровня черного и равна постоянной величине, не лежащей в пределах О-90°, при передаче синхроимпульсов. Кривая а (см. фиг. 4) соответствует форме видеосигнала Eii кривая б - форме сигнала на выходе балансного модулятора 8; кривая в - форме напряжения на выходе балансного модулятора 9; кривая г - форме напряжения на выходе сумматора //. На фиг. 4 указаны также значения фазы высокочастотного напряжения несущей в различные моменты времени. Как следует из фиг. 4, фаза несущей Е в моменты времени, соответствующие передаче оинхросипналов н «уровня черного, имеет фиксированное значение и может быть использована в приемном устройстве для детектирования сигнала ES (выделения сигнала EI). При приеме высокочастотные сигналы ES (см. фиг. 5) с антенны 12 поступают на радиочастотный блок 13 приемника, с выхода блока 13 сигнал Е (на промежуточной частоте) проходит через амплитудный ограничитель 14 и поступает на входы синхронного детектора 15 и стробирующего каскада 16. Выделенные в каскаде 16 пакеты несущей в фиксированной фазе поступают через фазовращатель 17 на местный регенератор 18 несущей, нанряжение с выхода которого используется в качестве опорного для детектирования сигнала Е в синхронном детекторе 15. Напряжение с выхода детектора 15 проходит через фильтр 19, подавляющий частотные компоненты выше /макс, нашример 6 мгц, и поступает на вход усилителя 20 сигнала 1. Выходной сигнал с усилителя 20 поступает на выход устройства и на

схему 21 стробирующих импульсов, управляющих работой детектора 15. Схема 21 для формирования стробирующих импульсов должна включать систему автоматического или ручного поиска, обеспечивающую совпадение по времени стробирующего импульса с тем участком сигнала Е , где фаза несущей имеет требуемое фиксированное значение.

Второй вариант формирование сигналов « отличается использованием принудительного изменения на 180° фазы балластного напряжения несущей

Ez-Sin(fiat

от строки к строке. Таким образом, во время одной посылки излучается сигнал:

ES, Е, cos (о„ + sin и)„г KfA-sIn k +arctg

yf/o-C/«(0 а во время следующей:

ES, - , cos (ц„/ + , sin (ш„г + 180°) :

1/0;-sin K -arctg 1

Yu,-u(t)

В отличие от формирователя сигналов по первому варианту, устройство имеет коммутатор 22 (см. фиг. 6), меняющий на 180° фазу несущей на входе балансного модулятора 9 от строки к строке. Модулированные сигналы промежуточной частоты ES (см. фиг. 7) после амплитудного ограничителя 14 поступают на делитель частоты 23, к -выхода которого снимают напряжения:

Е1, кУи,-51пХ

t

U(t)

-+- arctg /УО -t/(0

одной

строки, либо во время сле,, /CV,.sInX U(t)

- arctgУи° - u(t)

где К - коэффициент передачи по напряжению делителя 23 частоты, BH - угловая частота модулирован-ной несущей на выходе усилителя промежуточной частоты приемника.

Эти сигналы поступают параллельно на вход линии 24 задержки На -время строки и через фазовращатель 17 - на один из входов синхронного детектора 15, на второй вход которого поступают также напряжения с выхода задерживающего канала, соответственно В / во время первой строки и Е1 - во время следующей. Поскольку оба сигнала на входах детектора 15 имеют постоянную амплитуду, а

и, следовательно, , то с выхода детектора 15 после подавления фильтром 19 частотных составляющих выше /макс 6жгц

будет сниматься видеочастотный сигнал, порциональный

U(t)

L, sin-arctg

ru,-U(t}

даже |Цри условии, что напряжения на обоих входах детектора 15 равны по размаху. Далее сигнал и (t) после усилителя 20 поступает но выход устройства.

По третьему варианту формирования сигнала Е (см. фиг. 8) фазомодулированная несущая в каждой предыдущей строке является «опорной для формирования и детектирования сигнала в следующей строке. Достигают

это путем подачи сигнала ES как на выход, так и через элемент задержки на время посылки (например строки) на входы балансных модуляторов. Все элементы схемы, представленной на фиг. 8, за исключением линии 25 задержки

и фазовращателя 26, аналогичны элементам, представленным на фиг. 6. Сигнал ES с выхода смесителя поступает параллельно: на выход устройства и на линию 25 задержки, напряжения с выхода которой через дополнительный

фазовращатель 26 (для точной подстройки фазы задержанного напряжения) поступают на фазовращатель 10 (сдвиг 90°) и на коммутатор 22 и через них - на входы балансных модуляторов 8 к 9. В результате выходной сигнал устройства в каждый момент времени будет равен

Е, V 771-sin X

X V + arctg , - arctg X LYu,-u(t)

0(0,(0

где л - порядковый номер строки.

Блок-схема устройства для детектирования сигналов ES по третьему варианту, представленная на фиг. 9, отличается от блок-схемы, представленной на фиг. 7, отсутствием делителя 23 частоты. В синхронный детектор 15 через фазовращатель /7 поступают сигналы со входа (после ограничителя 14):

Es,,,-slnX

и.

(О

2л + Х

+

XV +arctg

Yu,(t)

г

2f-l(0 -f V arctg

Yu.(t)

f «4-lW 11

- arctg

/f/«- /f,(0

и задержанный сигнал:

E, yu,-sln X

{ Г

t/2/-I (О co +YUrctg rL

i/c/o-f/ii i(o

) 11

- arctg

Kf/o-f/ nO

И с выхода усилителя 20 снимают видеосигнал, пропорциональный

№.,«.

С/( sin arctg

/C/,-t/2 i(0

При формировании сигнала s по четвертому варианту (см. фиг. 10) видеосигналы А (t и В (t) поступают на два балансных модулятора 27 и 28, куда также поступает опорная несущая частота (на балансный модулятор 27 через фазосдвигающую цепочку 29 на 90°). С сумматора 30 на второй сумматор 11, блок 31 выделения фазовой модуляции и блок формирования 32 сигнала EZ снимают квадратурно-модулированный сигнал:

i sin IV + 01 YA(f) + B(f)cosX +arctg-f.

В блоке 31 выделения фазы из этого сигнала получают напряжение с постоянной амплитудой, пропорциональное

( sin Гш„ +arctg ,

L5(0 J

которое подают через коммутатор 22 на балансный модулятор 9.

В блоке 32 формирования, схема которого аналогична блок-схеме, представленной на фиг. 2, но отсутствует балансный модулятор /, формируется сигнал:

E, YU,-A(t)ff(f),

поступающий на второй вход балансного модулятора 9. Напряжение с балансного модулятора 9, равное

±Yu,-A(f}-B(f)X

X sin +arctg ||

поступает на сумматор 11, в котором суммируется с выходным напряжением сумматора 30. В результате с выхода сумматора 11 снимают сигналы:

Л (О

. YU.-sin Го) arctg +

LB(t}

I arcttrl/ () + -S(0

-f- drtlg у , j , j

BO время одной строки, и во время следующей:

Е,, YU, sin Г«)„ + arctg 4; L-D (П

- arctg ))Z:i . к г;„-л(0-В() .1

В приемном устройстве (см. фиг. 11) сигналы Е после ограничителя 14 поступают на входы линии 24 задержки и сумматора 35. На входе последнего появляется, таким образом, суммарный сигнал, слагаемый незадержанным и задержанным линией 25 напряжениями модулированной несущей Е и равный

2 YA(t)+B(f) sin ш„ -f arctg -|| ,

который далее подают на обычный демодулятор 34 квадратурно-модулированных сигналов, с выхода которого снимают напряжения 20 Л (О и B(t).

Предмет изобретения

1. Способ формирования высокочастотных сигналов при передаче сообщений по каналу связи с использованием балансной модуляции, отличающийся тем, что, с целью одновременного обеспечения помехоустойчивости и нечувствительности к нелинейным амплитудным искажениям при передаче по каналу связи, полоса частот которого ограничена в пределах не более, чем плюс-минус максимальная частота модулирующего сигнала, несущего информацию, излучаемый высокочастотный сигнал формируют как сумму двух сдвинутых относительно друг друга на 90° балансно-модулированных папрял ений, одно из которых, основное, является продуктом модуляции несущей си-гналом, «есущим информацию, а другое, балластное, - продуктом балансной модуляции несущей вспомогательным низкочастотным сигналом, форму и размах которого выбирают таким образом, чтобы мощность и, следовательно, амплитуда излучаемого высокочастотного суммарного сигнала, вне зависимости от содержания передаваемой информации, оставались постоянными, в то время как фазу модулируемой несущей изме1 яют в зависимости от передаваемой информации таким образом, что мгновенное значение фазового сдвига было бы пропорционально углу, тангенс которого равен отношению соответствующих мгновенных значений сигнала, несущего информацню и вспомогательного низкочастотного сигнала, и выделяют принятую информацию путем синхронного детектирования высокочастотного сигнала с предварительным амплитудным ограничением его.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью снижения чувствительности излучаемых высокочастотных сигналов к частотно-фазовым искажениям в канале связи, указанные сигналы формируют с изменением знака фазовой модуляции от посылки к посылке, например, от строки к строке, а принятый высокочастотный сигнал после амплитудного ограничения делят по частоте на два, перемнолсают, задерживают на время строки и выделяют информацию путем детектирования разности фаз между задержанным и незадержанным высокочастотными сигналами.

3. Способ по п. I, отличающийся тем, что при иередаче в качестве «опорного напряжения несущей используют постоянный по амплитуде сигнал предыдущей посылки, например строки, причем указанный задержанный сигнал несущей, сдвинутый по фазе соответствующим образом, инвертируют по полярности от посылки к посылке и подвергают балансной :модуляЦИ1И балластным на1пряжением, а на приеме ранее пришедший сигнал несущей, задержанный на время посылки, используют в качестве «опорного напряжения при синхронном детектировании сигнала несущей, поступающего в текущий момент.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечеиия возможности передачи на относительно более ниэкой, по -сравнению с максимально возможной, частотой сигнала,

несущего информацию, частоте несущей двух независимых сигналов, при передаче в качестве основного балансно-модулированного напряжения используют квадратно-модулированную несущую, а в качестве балластного балансномодулированного напряжения - продукт балансной модуляции колебания той же частоты, находящегося в фазе 90° по отношению к несущей сигнала, несущего информацию, в каждый момент времени, причем полярность балластного балансно-модулированного напряжения изменяют от посылки к посылке, а при приеме балластное балансно-модулированное напряжение (выделяют из основного балансномодулированного напряжения путем суммирования несущей, полученной после амплитудного ог1раничеиия, с напряжением «еоущей, задержанным яа время посылки.

V 07

,г о

о -.U-UJ JU111

0,. U

) Фиг 1

1

SinMHt

V(t)Cosa)f,t

U,)SLn(( 4 --VM if/t} 90° i/i-t)azctj l/ft} u,

Фиг в

F/ Ф.е.