Способ радиопередачи Советский патент 1935 года по МПК H04L5/12 

Предлагаемое изобретение касается способа многократного использования радио - приемно - перёдакэщих устройств, основанного на применении амплитудной модуляции и частотной манипуляции несущей частоты передатчика.

Указанный способ позволяет вести одновременное телеграфирование и телефонирование, причем мощность телеграфного канала соответствует мощности тнесущей тонально-модулированного телеграфного передатчика, мощность же телефонного кана.ра - обычному телефонному передатчику с той же номийальной мощностью ламп. ; Телефонный канал может быть йсЪользован для тональной телеграфии ИЛИ для одной из многократных систем, использующих кизкбчастотнук) йбдул; Лдйю.

Уже известные способы многократного исг1бльзования приемнопередающих

устройств основаны либо на модуляции несущей частоты телефонного передатчяка по амплйТудёГлйбо на телеграфной манипуляции генерируемой передатчиком

и.

частоты. / Г.

Первый метод неизбежно связан со значительным уменьшением мощности аждог 5 из каналов по сравнению с мбЩ йостыб обычного однократного передат.ЙШГс тбй же номинальной мощностью Второй метод в предложенных

- --. ,, ..ак. , ,% i4-t I .ь -J. i ,- V IAT

до сих пор разработках допускает только телеграфную работу практически не больше, чем двумя каналами.

Между тем, объединяя оба метода, можно создать двукратную систему, допускающую использование одного из каналов для телефонии, причем мощность телефонного и телеграфного каналов соответствует телефонной мощности и мощности несущей тональномодулированного передатчика.

На чертеже фиг. 1 изображает принципиальную схему предлагаемого способа радиопередачи; фиг. 2 и 3 - электрические схемы, по которым может быть осуществлен предлагаемый способ.

Идея способа заключается в следующем. Спектр частот телефонного передатчика можно в некоторых пределах сдвигать, не нарушая условий приема. Манипулируя в этих допустимых пределах частоту несущей телеграфной работой и затем модулируя ее по амплитуде, можно получить, двукратное использование передатчика.

Сказанное поясняет фиг. 1.

При нажатии ключа передатчик излучает несущую частоту и боковые полосы, изображенные на рисунке сплошными линиями; при отжатии ключа весь спектр частот сдвигается (пунктирные линии).

Совершенно очевидно, что для отсутствия наложения телеграфной манипуляции на телефонную работу приемник должен обеспечить равномерное пропускание всего спектра частот при обоих положениях ключа.

Рассмотрим, какие пределы манипуляции частоты несущей можно допустить. Полоса пропускания современного коммерческого телефонного приемника по промежуточной частоте - порядка б килоциклов. Спектр частот телефонного передатчика (при коммерческой телефонии) 5 килоциклов. Один килоцикл остается таким образом в запасе с расчетом на небольшие самопроизвольные изменения частоты приходящих сигналов и первого гетеродина приемника. Перемещение спектра частот при манипуляции уменьшает этот запас и поэтому желательно степень манипуляции частоты по возможности уменьшить.

Другим обстоятельством, требующим уменьшения степени манипуляции частоты, является необходимость сохранить свободный участок в части излучаемого спектра, непосредственно примыкающей к несущей частоте. Разделение в приемном устройстве частоты отжатия от частоты нажатия возможно только при том условии, что ни одна из боковых частот при нажатии не совпадает с несущей частотой отжатия и наоборот. Из фиг. 1 ясно, что для выполнения этого условия изменение частоты при манипуляции должно быть меньше, чем интервал между несущей и ближайшей боковой частотой. Другими словами, степень изменения частоты при манипуляции быть меньше наинизшей из передаваемых звуковых частот. При коммерческой телефонии обычно отфильтровываются все частоты ниже 400 пер/сек. Отсюда следует, что манипуляция частоты не должна превышать 250-300 пер/сек.

Если телефонный канал используется для тональной телеграфии, то нет нужды ограничивать манипуляцию частоты такими узкими пределами. Необходимо лишь соблюсти приведенные выше условия: равномерное пропускание приемником всего спектра частот и сохранение у несущей свободного участка в общем спектре.

От разрешения этой задачи разделения высоких частот, разнящихся на величину того же порядка, что и неизбежные колебания промежуточной частоты приемника, и зависит возможность практического осуществления предлагаемого способа при коротковолновых

связях. - ; ;

При разности между частотами в несколько сот периодов их разделение возможно только в низкочастотной 4actH приемника при помощи низкочастотных фильтров. Отсюда следует необходимость вторичного гетеродинировайия промежуточной частотьк Устранить колебания промежуточной частоты ниже известных пределов невозможно. Поэтому, естественно, напрашивается мысль заставить второй гетеродин следовать за изменениями промежуточной частоты, поддерживая тем самым частоту биений неизменной. Другими словами, разделение частот в данных условиях окажется вполне возможным, если применить автоматическую регулировку частоты второго гетеродина приемника, что вполне осуществимо.

С вопросом о степени манипуляции частоты связан также вопрос о предельной скорости манипуляции. В самом деле, при разделении частот щирина полосы пропускания низкочастотных фильтров связана вполне определенным образом с разностью разделяемых частот. ЕСЛИ задаваться предельной скоростью манипуляции - 200 слов в минуту, то фильтр должен обладать полосой в 80 пер/сек. Для полного разделенТ1я частот двумя фильтрами с полосой 80 периодов-- ЯГ-пр§ ШШ снИе астоты °ЯГ основании опытных данных должны отстоять друг от друга на расстоянии не менее 200 периодов (здесь учитывается также возможность отклонения частот от исходных значений в пределах 20 периодов).,/,.

Эта величина и должна рассматриваться, как нижний предел для степени |ЧанШу я1Гйтгч1гететъТ|

Прежде чём перёитйк раз5орУдополнений в схемах передающей емной частит, (э рь2е должньг 6bi-ft сдёяаньГ при пр мёнений предлага-ёт ° способа, -с71ВД5 П5 таноВТГгьГсТ 1вкра- ё

на вбтгр-оштптепзуйг

,,-пч.™о --CfiSiJi ™ I f 4,Л jTs-t

. Совершенно очевидно, что мощность Телефонного канала телеграфным канаЙбм никак не ограничивается и предельная глубина телефонной модуляции определяется исключительно качеством модуляционного устройства передатчика.

Мощность телеграфного канала соотйетствует МОЩНОСТИ несущей и равна Прй симметричной 100%-и модуляции одной четверти от „телеграфной мощ 1ШсШ 1ёрёдатчйкаГ Другими словами, ЬрМанодйой модуляции в мощном каскаде мбйдность телеграфного канала соответствует номинальной мощности гёнератЬрных ламп. При сеточной модуляции она падает в четыре раза.

Тут уместно отметить следующее. При сравнении различных многократных систем одно только сопоставление мощностей, приходящихся на отдельные каналы, не отражает действительных соотношений качества связи. Дело в сущности не в мощностях, а в том,насколько в той или иной системе передачи и приема конечный эффект от приходящих сигналов превышает действие помех. С этой точки зрения, помимо мощности, должен быть учтен целый ряд других факторов.

В описываемом способе можно отметить следующие Моменты, улучшающие условия приема:

1.Отсутствие манипуляции мощности несущей частоты позволяет применить в приемнике авторегулировку силы приема (с достаточно малой, к тому же, постоянной времени).

2.Наличие двух частот манипуляции приводит после разделения их и выпрямления в диференциальной схеме включения реле. Поскольку обе частоты телеграфного канала разнятся друг от друга очень незначительно, можно предположить, что процент помех со спектром, захватывающим одновременно области, примыкающие к обеим несущим частотам, будет велик. При этом диференциальное включение реле должно

Ш°;ЖРтт17Гть1Й эф(ект в отнощении

уменьшения помел от атмосферных раз3.Само по себе наличие частоты записи во время пауз между телеграф Jpp%

--.-3 ными знаками посторонними помехами благодаря явлению „самоограничения или вернее „саморегулирования приемников.

4.Сущность способа приводит к применению в телеграфном канале фильтров с весьма узкой полосой частот. Использование минимальной полосы частот также должно привести к ослаблению действия посторонних помех.

5.Нетрудно собрать схему приемной части так, что для срабатывания реле достаточно будет хотя бы одной из частот манипуляции.

Все эти соображения, вытекающие из применения для телеграфного канала двух весьма близко расположенных частот, приводят к выводу, что при применении в передатчике, используемом по описываемой системе, анодной модуляции качество приема телеграфного канала будет выше качества приема этого же передатчика, используемого для обычной телеграфии незатухающими колебаниями.

Эти же соображения позволяют предполагать, что устойчивость приема телеграфного канала при применении в передатчике сеточной модуляции будет ближе к устойчивости приема обычного телеграфного передатчика с той же номинальной мощностью генераторных ламп чем это следует из простого сопоставления мощностей.

При коротких волнах прием телефонного канала может сопровождаться телеграфными помехами в тех случаях. когда одна из несущих частот выпадает при селективных фадингах. Установлением надлежащей величины постоянной времени авторегулировки силы приема телефонного канала эти помехи могут быть уменьщены. Насколько существенно они будут отражаться на качестве телефонного приема можно установить лишь опытным путем.

Для работы по предлагаемому способу радиопередачи может быть использован любой хорошо стабилизированный телефонный передатчик.

Телефонный канал никаких изменений в схеме передающего устройства не требует. Необходимо только ввести по изложенным выше соображениям фильтр, защищающий модуляционное

устройство от звуковых частот ниже 400 пер/сек.

Для телеграфной работы схема передатчика должна быть дополнена устройством манипуляции частоты.

В тех случаях, когда передатчик имеет задающий генератор с параметрической стабилизацией, манипуляция частоты может производиться в самом задающем генераторе, подключением при помощи телеграфного реле параллельно колебательному контуру соответствующей величины безваттного сопротивления.

Степень манипуляции частоты при ширине используемого для телеграфного канала спектра в 400 пер. должна быть - 200 пер. (при этом получаются наиболее благоприятные условия для разделения частот манипуляции в приемном устройстве).

В передатчиках, стабилизированных кварцем, манипуляция частоты может быть осуществлена методом, примененным Щукиным в его системе двукратного телеграфирования.

После буферного каскада в передатчик вводится „манипулятор частоты, одна из возможных схем которого изображена на прилагаемом чертеже (фиг. 2).

Здесь имеются переходной высокочастотный каскад А, собранный по балансной схеме Карсона, и манипулируемьш по частоте вспомогательный генератор В. К сеткам ламп Л и ,77ц

подводится в одинаковой фазе напряжение генерируемой кварцем частоты f и в противоположных фазах напряжение частоты /j, от генератора В. При этом, в анодном контуре LC текут токи частоты/,„+/ге„ . Если частота /j. достаточно велика, то соответствующей настройкой контура LC можно выделить одну из этих частот.

Манипуляция частоты генератора /7, подключением к его контуру при помощи телеграфного реле небольшой емкости С, приводит к соответствующей

манипуляции рабочей частоты передатчика. Величина последней, как уже было сказано, должна составлять 200 перОтсюда определяется необходимая степень манипуляции частоты генератора D А 200t . , -, :::.:

где « - величина примененного в передатчике общего уинджения частоты.-: ,; ;

Выбор частб ы всйомогательного гетеродина зависит от рабочей частоть передатчика. Она должна быть достаточно велика, чтобы не было затруднений в выделении анодными кoнтypa fй „манипулятора частоты и ближайитих к нему каскадов нужной нам разностной или суммарной частоты. Чрезмернбё увеличение - астоты /. понижает общуй

стабильность передатчика, так как rerteратор В может быть стабилизирован

только параметрически.. -. ;:

Оптимальная величина / для корот

. . К -.-J --,

коволновых передатчиков лежит в пределах 14-2 10 пер/сек, для длинноволновых- 1-Ь5 10 пер/сек. , /

Само собой очевидно, что амплитуй ная модуляция должна производиться в одном из каскадов передатчика, гДе модулированная частота полностью Eterделена. ; ,: , В разобранных выще способах мани пуляции частоты передатчика телеграфное реле воздействует непосредственно на колебательный контур генератора. При этом переход от частоты отжатия к частоте нажатия и обратно прой(Ьдит практически мгновенно, что приводит к возникновению широкого спектра боковых частот, могущего создать в некоторых случаях помехи телефонной работе. Ограничение этого спектра может быть достигнуто некоторым замедлением времени перехода от одной частоты к другой. Простейшим путем подобная манипуляция может быть осуществлена изменением потенциала сетки вспомога- тельной ламНы, приключенной своей анодной цепью параллельно колебательному контуру генератора. Включением в цепь сетки этой лампы телеграфного фильтра время перехода от одной частоты к другой может быть увёличеН(Э± в необходимо й. еШШйГ;™; -,,-,,--..,..,j

Прием тёле$ойШГЭ ,i осуществляться люВьш телё$Ш ШГ приемником. ТребовШ ШГ Т . на него сильного посторойнёго импульса пониже1ть ДО нуля CBdJo мувствительйость .9 к полезному сигналу. Если диференци f альнай cxigMa дает эффект в отношении : ёорьбы с атмосферными помехами, то устранение из схемы элемента, выводиу мого этими помехами из строя, преда ставляется весьМа желательным. - Слуховой контроль телеграфной работы может вестись после фильтра ///. Для обеспечения постоянства частот, подводимых к фильтрам III, IV, при котбрОм только и возможна устойчивая работа схемы, применена автоматическая регулировка частоты гетеродина.р С колебательным гетеродина 1С ин дуктивно связана сЬМбиндунция L. Генерируемая гетеродином частота заВИсит ОТ величины приключенной параллельной этой самоиндукции сопротивления анодной цепи лампы Л. Это сопротивление можно в широких прёделЪх менять изменением напряжения на сеТке лампы. Таким образом генерируемая гетеродином частота зависит в конечном счёте от потенциала сетки лампы Л. - V - . Обведенная пунктиром часть схемы и служит для того, чтобы, воздействуя на потенциал сетки лампы Л, при вбдить к Изменению «Частоты гетеродина, возвращаюш, частоту биений к исход--Ч- -ч-- f- ному (вернее почти исходному) значению. Это управление сопротйвленйем .. - -г;,...:, :;j : т.ч-:- -у.-.г-. , . . ,,aKS32K.±:::viirt: Гл осушествляется следующим Лампы образом. Усиленные токи низкой частоты через фильтры V, VI, VU подводятся к сеткам ламп Л,Л. Фильтр V (€ Ш о частоты манипулЯции. Фильтры VI, УП представляют сЬбою резонансные контуры с малым дШреМентом. Один из них настроен на Частоту, несТКОлько большую (примерно 50 пер.) частоты отжатия; настройка второго настолько же и в ту же сторону сдвинута относительно частоты нажатия. Подбором смешений на сетках ламп Л и Л схема регулируется так, чтобы токи этих ламп были равны. При этом, очевидно, разность потенциалов между точками а, б равна нулю. Если теперь почему либо частоты манипуляции сдвинутся относительно исходных значений, то напряжение на сетке лампы Л изменится и баланс схемы нарушится. Возникающая при этом разность потенциалов между точками а, б подается на сетку лампы Л, управляя ее внутренним сопротивлением. Удовлетворительная работа регулятора частоты возможна только при условии сохранения постоянства подводимых к нему напряжений. С целью обеспечить это постоянство в схему введена автоматическая регулировка усиления усилителя низкой частоты, использующая анодный ток лампы Л. Существенным является вопрос о постоянной времени регулятора частоты. Необходимо, чтобы при кратковременных фадингах, ведущих к выпаданию одной или обеих частот манипуляции, регулятор не успевал изменять частоты гетеродина. На регулировке частоты большая величина постоянной времени отрицательно не скажется, так как колебания частоты происходят достаточно плавно. Подбором сопротивления R и емкости С величина постоянной времени должна быть установлена в пределах 10-15 секунд. Предмет изобретения. Способ радиопередачи, отличающийся тем, что для телеграфного сообщения меняют несущую частоту передатчика, модулированную по амплитуде для телефонного или ряда других телеграфных сообщений. . спектра - частот, который он должен равномерно пропускать, остаются теми 1 же, что и при обычной телефонии, так как при полосе в 6 килоциклов происходящее в нашем случае расширение спектра на несколько сот периодов существенной роли не играет. Прием телеграфного канала требует дополнения схемы приемника устройством для разделения частот. При коротковолновом приеме это устройство должно включать в себя приспособление для автоматической регулировки частоты местного гетеродина приходящими сигналами. При длинных волнах надобность в подобном приспособлении отпадает, так как возможные колебания частоты передатчика и приемных гетеродинов не велики, происходят очень плавно и могут быть поэтому компенсированы ручной регулировкой приемника. Во всем остальном схемы дополнительных устройств в обоих случаях совпадают, поэтому можно ограничиться рассмотрением более сложного случая приема коротких волн. Для приема телеграфного канала может быть использован либо приемник телефонного канала, либо если в данном пункте прием телефонного канала не производится, обычный телеграфный приемник с преобразованием частоты. Схема дополнительного устройства для случая коротковолнового приема - приведена на прилагаемом чертеже (фиг. 3). Работа схемы протекает следующим образом. Усиленные приемником токи промежуточной частоты через полосовой фильтр 7, рассчитанный на пропускание спектра в - 2 килоцикла, подводятся к детекторной лампе Л. С этой же g лампой связывается второй гетеродин. ijjl Частота биений настройкой гетеродина (устанавливается примерно в 2500 пер/сек для частоты нажатия и 2700 пер/сек для частоты отжатия (относительно вы сокие частоты взяты здесь с тем, чтобы гг- устранить возможность появления биений Ш между частотой гетеродина и боковыми Р1 частотами телефонной модуляции, могу щих сдедать невозможным дальнейшее разделение частот). .ag.ai-.V ..,. sB3ia-iB5ia s Ssssisipi - --« . - J ,.S,«Jt - / к«-т -Ч- 5еЧ- - - «и-; Далее, эти две частоты, пройдЖ фильтр // с полосой 2300-2900 усиливаются усилителем низкой часто11 и через полосовые фильтры ///, fV водятся к сеткам выпрямительн : ламп Л, Лу. Фильтр Я/ гГропускаЙтолько частоту нажатия, фильтр только частоту отжатия. Изменения анодных токов ламп Л и J7 при манипулацйи передатчика создают импульсы тока через обмотки реле Р, приводящее к за ряду-разряду ь:онденсаторов С, , С. Когда передатчик излучает несущую частоту нажатия на сопротивлении падает часть напряжения анодной ба-,. тареи, что привбдит к заряду конденсатора Cj. ИМпуЛЪс зapяднo o тока, про; ходя через обмотку реле, перекидывает его якорь. Отж)атие ключа на передатчике приводит к появлению тока в анодной цепи лампы Л и заряду конденсатора Cg, Якорь реле при этом перекидывается в обратную сторону. Если частота отжатия почему-либо (например благодаря селективному фадингу) приемником не уловлена, то якорь реле все же будет переброшен обратно разрядным током конденсатора С, Таким образом для сра батывания реле достаточно хотя бы одной из частот манипуляции. В тех случаях, когда на сетки ламп Jf и А одновременно попадают импульсы атмосферных nofiex с равными амплитудами, реле, благодаря диференциальной схеме включения его, переброшено не будет. Требует пояснений отсутствие в схейе телеграфного выхода ограничителя В данном случае он не нужен, так как в приведенной схеме всякому прямому импульсу через реле соответствует той же величины обратньж. 4f6;7 ej sraeT J перегру и, н аТыш У1еппамп Л н торами С и Устранение ограничителя дает изве| стное преимущество. Всякий ЭТрШТЯЧГ тель обладает свойством при воздеис