Устройство для многоканальной связи на одной несущей частоте Советский патент 1942 года по МПК H04J3/02 

Необходимая полоса частот радиовещательной передачи по международному стандарту равна 9 . При большом числе станций в эфире оказывается занятым большая часть диапазона частот. Это приводит к ограничению числа передающих станций. Теснота в эфире создает особые неудобства в войсковых соединениях, где при современном состоянии техники на небольшом участке сосредоточивается большое число передающих станций. Несмотря на то, что в этом случае большей частью прилгеняются коротковолновые передатчики и дианазои Частот между двумя соседними станциями значительно меньше международного стандарта, возможное число станций на участке все же меньше необходимого. Совре% енная телефония осуихествляет лпюгократную передачу по одной линии путем ведения отде.тьиых разговоров на различных несущих частотах.

Однако в настоящее время передача по воздушным линиям допускает максимальную полосу частот в 140 кгц.

Введение многократной телефонии требует установки аппаратуры высокой частоты и передачи по высококачественным (медным, бронзовым) линня t. Таким образом, современное состояние многоканально связи по одной лини1 передачи не позволяет осуществить более 6-ти разговоров.

Нредлагаемая система позволяет вести передачу несколькпх станций на одной и той же волне, а также вести иесколько разговоров по одной линии на одпо и той же несущей частоте. Это дает возможность значительно разгрузить эфир и уплотнить телефонные линии.

Принцип работы предлагаемой системы заключается в следующем.

В группе одновременно работающих на одной и той же несущей частоте /сц передатчиков, каждый отпирается последовательно, один за другим, на короткие промежутки времени так, что в каждый промеJYo 61224- - 2 жуток времени излучает импульсы только одни передатчик. Bee остальпые передатчики в это время заперты.

Для отиирапия передатчиков служит генератор, который последовательно излучает импульсы различной частоты, т. е. в следующие один за други.м промежутки времени Д1,, Ata излучаются колебания разли.ных частот /,, f-, после чего цикл начинается сиачала.

Каждый передатчик настроен таким образом, что его отпирают только полученные им и.мнульсы определенной частоты, например, /,.

Аналогично нередатчнка.м, приемники находятся в заперто.м состс/янии и отпираются одним из колебаний с частотой /j, f-,, /3 в зависилюсти от того, на какую частоту они настроены.

Приемная станция, жела1оии и нринять какой-либо передатчик, например, отпираемый частотой /,, настраивается на основную (несуЩ}ю) волну этого передатчика, а также настраивается (другим контуром) на частоту отнирающего импульса /, Другой контур нодключен параллельно контуру настр0| 1ки па несущую волну.

Таким образом, в данный нромежуток времени Atj работает только один передатчик в группе, отпираемый частотой/,, и все приемники, настроенные на несуш,ую частоту группы и частоту отиирания/i.

Все другие приемиики и передатчики данной грунны в это время заперты. По истечении нромежутка времени dt,, имнульсом с частотой /.; отпирается другой нередатчнк на время Д1., Одновременно с ним отпираются все приемиики, настроенные на несущую частоту этой группы передатчиков и частоту отпираиия /:,. Все остальные нриемники и передатчики данной грунны запергы. Таким образом последовательно один за другим отпираются все передатчики данной грунпы, после чего цикл начинается сиачала.

Если имеется другая группа передатчиков, работающих на другой }1есущей волне/2, то эти передатчики аналогичньиг образом отпираются теми же импульсами /, /о, /з в те же иромежутки времени. Д t, At,, At,.

Однако нрие.м передатчиков этой грунпы возможен только теми приемниками, которые настроены на несущую волну /„г данной группы и на соответствующие частоты отиирания.

Аналогичные рассуждення дейетвительиы для любого числа групп. На фиг. 1 представлена таблица, иллюетриру ошая работу четырех групп передающих станций с числом станций в каждой группе, равной чет III рем.

На этой таблице/о(,/021/03. /о4 -несущие частоты разных групп передатчиков,/|,/2,/3,/i - частоты отпирания всех передатчиков н приемнаков. А, Л,,, Лзь .я - группа станций, работающих на одной несущей частоте/ц и отпираемых каждая соответствующей ч iстотой отпирания /, /о, /j, /4.

Ayi, Ло.), Лзз, Л;, -группа станций, работающих на одной несущей частоте/02 и отпираемая каждая соответственно теми же частотамн отпирания fj, f,, f.-j, f и так далее.

В дальнейщем все передатчики, работающие на одной и той же несущей частоте и отпираемые разными частотами отпирания fi, f2,f:i,f4, будем обозначать группой передатчиков, а все станции, работающие на разных несущих частотах foj, fno, fo.3, fo,b но отпираемые одновременно одной частотой отнирания будем называть рядом.

Из приведенной таблицы следует, что 16 станций работают на 4-х несущих частотах. Таблица может быть продолжена как увеличением числа групп станций, так и увеличением числа станций в каждой группе.

Например, при числе групп станций, равном 10, н при количестве станций в каждой группе, равном 10, т. е. при общем количестве станций, равном 100,-работа этих станций происходит на 10 несущих частотах.

Однако число станций в каждой группе ограничивается свойствами телефона и может быть взято ориентировочно 4-б станций, работающих на одной несущей частоте.

Разберем работу одной группы, состоящей из трех станций, работающих на одной несущей частоте f,,i и отпираемых соответственно частотами fj, f,, f,-;.

Допустим, что система работает без отпирания, т. е .все три передатчика работают одновременно на одной и той же волне. К приемникам, настроенным на данную длину волны, нриходили бы сигналы со всех трех передатчиков одновременно. Таким образом, приемник не мог бы принять ни одну из трех станций из-за наложения сигналов. Поэтому для избежания взаимных помех передатчиков, работающих на одной и той же волне, возникает необходимость разделения во времени работы этих станций, т. е. необходимость чередования их работы.

Модулирование радиотелефонной нередачи происходит с полосой частот от 30 гц до 2400 гц. Наименьшая продолжительность одной согласной равняется ,1 сек, а средняя продолжительность гласной- 0,3 сек. Таким образом, наименьщее число периодов, которое заключает одна согласная для самой низкой частоты передачи, равно 300- 0,. Для среднеразговорной частоты порядка 1000 периодов число периодов, которое заключает одна согласная, будег равно 100.

Для чередования работы передатчиков наиболее целесообразным является поочередное огпирание каждого передатчика на время, длящееся часть периода наивысшей передаваемой частоты - 2400 гц.

Отпирание передатчиков осуществляется при помощи синхронных импульсов соответствующих частот отирания f, f, fg. Синхронные имнульсы указанных частот посылаются специальным передатчиком последовательно один за другим, т. е. за промежуток времени ti посылается импульс f,, за время At., импульс и за время At, импульс f;j, после чего цикл начинается сначала.

Рассмотрим один период передачи сигнала. Для простоты рассмотрения вопроса число циклов чередований частот отпирания за время одного полупериода выберем равным четырем. Это представлено на фиг. 2а, 26, 2в, 2г, 2д, где изобраячекы излучения каждого из 4-х передатчиков за один полупериод передаваемой частоты. Здесь Atj-время работы первого передатчика. At, - второго передатчика. At,, - третьего передатчика и четвертого передатчика. /, II, III, IV - циклы чередования отпирающих частот fj, f;,, з, 4Из этих фигур следует, что, чем больше частота чередования циклов синхронных имнульсов, тем эффективней будет нередача сигналов, т. к. «число излучений каждым передатчиком за время одного полупериода будет увеличиваться. В этом случае лучше будет сохраняться форма кривой передаваемого сигнала.

Допустим, что число циклов передатчика синхронных импульсов 100000 в секунду. Тогда для одного полупериода средней разговорной частоты в 1000 гц мы нолучим «число излучений в течение одного по100000лупериода равным 50.

2ЛОО

Очевидно, что мембрана телефона будет работать в этом случае по огибающей А (фиг. 26, 2в, 2г, 2д).

.YO .61224

№ 61224

Как было изложено выше, генератор синхронных импульсов должен посылать имнульсы равной частоты отпирания fj, f2, f;;, следующие один за другим.

Число импульсов с частотами отпирания, излучаемых генератором в течение одного цикла, определяется числом станций, работающих на одной несущей волне, т. е. числом передающих станций в одной группе. Например, при числе станций в группе, равном 4, генератор должен последова7ельно излучать колебания с частотами fj, f-, з, i- Эти частоты могут быть выбраны произвольно, например, f 5000 кгц; i,5003 кгц; fg - 5006 кгц; L,-5009 кгц, т. е. полоса, которую могут занимать отпирающие импульсы, определяется в данном случае 9000 гц.

Из выщеприведенных соображений выберем число циклов в секупду равным 100000.

На фиг. 3 представлена принципиальная схема генератора отпирающих импульсов для совместной работы группы из четырех передатчиков. Схема может быть развита для любого количества станций.

Синусоидальные колебания от задающего генератора с частотой 1000 кгц детектируются двухполупериодным детектором, с которого оба полупериода подаются на фазовращающие системы. В последних синусоидальные колебания сдвигаются друг относительно друга на угол,

равный , где п - число станций в группе. В данном случае л 4.

Сдвиг фаз в фазовращающих системах может быть осуществлен целым рядом общеизвестных способов (изменение реактивного параметра цепи, мостиковый метод и т. д.).

Напряжения с контуров, соответственно сдвинутые по фазе, поступают на усилители, работаюп;ие с нижней отсечкой, при этом угол

отсечки определяется как , где п число станции в группе.

На фиг. 4а, 46, 4в, 4г и 4д представлен один полупериод на выходе фазовращающихся систем, причем на фиг. 4а представлены импульсы (защтрихованы) на выходе усилителей после отсечки.

Импульс с усилителя подается на уьравляющую сетку пентагрида и отпирает последний на время подачи импульса с усилителя. Генерируемые триодной част1зЮ нентагрида колебания будут пропущены в анодную цепь певтагрида и, следовательно, в антенну.

Как видно на фиг. 3 и 4а, каждый пентагрид опирается на /4 часть цикла своим импульсом (верхняя часть синусоиды), т. е. пентагриды в течение одного цикла работают друг за другом.

Для мгновенного отпирания пентагридов подаваемые на их сетки импульсы должны иметь прямоугольную или трапециедальную форму. Приближенно эту форму импульсов можно получить в усилителях при работе их с нижней и верхней отсечкой, как указано на фиг. 5.

На фиг. 6 представлена принципиальная схема генератора синхронных импульсов для совместной работы четырех грунп передатчиков. Синусоидальное гапряжение от задающего генератора частоты 25 кгц детектируется двойным диодом Дь после чего оба полупериода, сдвинутые по фазе на 180°, подаются па соответствующие сетки триодов (см. фиг. 6).

Анодные контура этих триодов настроены на вторую гармонику. В результате на анодах триодов появятся колебания с удвоенной частотой в 50 кгц, сдвннутые по фазе одно относительно другого на 2-.

Каждое из этих колебаний удвоенной частоты нодается на соответствующий двойной диод MzMz- Снова происходит процесс детектирования, в результате которого на управляющие сетки пентагридов подаются полупериоды частоты в 50 , сдвинутые друг относительно

друга на угол - (см. фиг. 6). Эти импульсы отпирают один за друРИМ соответствующие пентагриды. Отпертый пентагрид посылает в антенну колебания с частотой генератора, собранного в его триодной части. Для мгновенного отпирания пентагридов подаваемые на их сетки импульсы должны иметь трапециедальную форму. Это, как было указано выще, может быть достигнуто при работе с верхней и нижней отсечками.

Развивая схему, согласно принципам, изложенным выше, можно получить 8, 16 и т. д. следующих друг за другом импульсов.

В нормальном состоянии пpиe ;ники и передатчики заперты. Как приемник, так и передатчик на входе (выходе) имеют два контура: один приема (передатчики) несущей волны, второй для приема (как в приемниках, так и в передатчиках) отпирающих импульсов. Приходящие на приемники отпирающие импульсы со второго контура подаются на сетку добавочной лампы, работающей в качестве детектора (см. фиг. 7), с анодной цепи которой отпирающее напряжение подается на сегку входной лампы приемника (1-я лампа усилителя в.ч. или детектор). Приемник отпирается на время существования на сетке добавочной лампы отпирающего импульса.

Приходяпхие на передатчики отпирающие импульсы с добавочного контура подаются на сетку добавочной лампы, работающей в качестве детектора, с анода которой отпирающее напрян ение подается на сетку первой лампы усилителя низкой частоты. Вследствие этого передатчик отпирается только на время прохождения отпирающего импульса.

Таким образом передатчик и соответственно настроенный приемник отпираются в одинаковые промежутки времени. В следующий промежуток времени отпирается и работает вторая группа приемников и передатчиков.

Предлагаемая система дает разные возможности использования ее.

В радиотелефонии осуществляется возможность одновременной работы нескольких радиостанций на одной несущей волне, что представляет интерес для войсковой радиосвязи.

Применение данной системы сводит до минимума возможность подслущивания, так как для того, чтобы осуществить подслущивание, необходимо иметь две настройки: одну на несущую волну подслущивае.юй . передачи, другую на отпирающую волну подслущиваемой передачи.

Станции, отпираемые частотой fj, работают на разных несущих частотах foi, f|;2, fo3 и т. д. (см. табл. фиг. 1).

В случае работы в одной группе двух или более станций, в эфире существует две или более передачи, следующих одна за другой.

Если подслушивающая станция не имеет отпирающего устройства, она будет принимать смесь передач всех станций, работающих на волне приема подслушивающей станции. В случае работы в данной группе станций только одной станции, подслущивающая станция может услышать передачу.

Для исключения этой возможности специальная станция, отпираемая одной из частот отпирания, например f, излучает в эфир мешающую передачу. В этом случае в эфире будет существовать всегда две (или более) передачи, одна, излучаемая работающим передатчиком, и

- 5 -№ 61224

№ :бГ224

другая мешающей станцией, подслушивающая станция примет обе эти передачи, наложеиные друг на друга, т. е. не сможет подслушать.

Для того чтобы мешающая передача обслуживала все группы станций, т. е. группы стапций, работающие па разных песущих, пеобходимо, чтобы несущая частота мешающей станции изменялась бы от частоты До частоты If,.,, т. е. перекрывала бы весь диапазон частот станций, работающих в данной зоне.

Это изменение несущей частоты может быть достигнуто включенпе.м параллельно контуру генератора несущей частоть лампы, работающей в качестве параллельпой индуктивности. Такое включение лампы применяется в приемниках для автоматической регулировки частоты и описано в литературе. Изменяя напряжение на сетке ламны, включенной параллельпо контуру генератора при помощи пилообразных колебаний с релакционного генератора, мы получим плавное изменение индуктивности контура и тем самым несущей частоты мешающей станции.

При передаче телефонных разговоров по проводам может быт осуществлено несколько двухсторонних разговоров на одной несущей частоте по способу, описанному выше, для радиотелефонной связи.

Частота перерывов передачи должна возрастать с увеличением числа станций, работающих па одной частоте.

Частота . передачи по проводам ограничена порядком частот в 140 кгц (12-канальная система).

В связи с этим частота перерывов телефонной нередачи должна быть взята меньшей, чем для радиотелефонпи. Тем самым число каналов в одной группе должно быть взято равным двум или трем.

Данная система позволяет увеличить число передач по одному каналу в 2-3 раза и тем самым избежать установки дорогостоящей аппаратуры многократной телефонной связи. Эта система позволяет также уплотнить железные линии, заменив ими дорогостоящие и дефицитные бронзовые и медные линии.

П р е д м е т изобретения

Устройство для многоканальной связи иа одной несущей частоте, отличающееся тем, что для носледовательного отпирания на короткие промежутки времени передатчиков, работающих на одной несущей частоте, применен генератор, излучающий последовательно импульсы разной частоты.

ФИГ2С

спиг,25

ФИГ1

ШИГ.ЕЙ

фиг.2

фИГ2с

u)

1

I ci

JtiSSSSiJ

r TWirr -b

-B

ФИГ45

ШИГ45

фИГ/.г

ШИГ5

vJluuA/HliГТПППп