Способ сужения полосы частот канала при частотной модуляции Советский патент 1945 года по МПК H03C3/02 

В СВЯЗИ С опытами с ча1стотной людуляцией предлагалась применять полосу шириной в i200 «Гц. Такая ширина ючитается достаточной для предотвращения интерференции с сосед:ни)ми станциями.

Практически нормальной можно счИЯатъ ширину полосы в 150 к1 ц. В этом случае при максимальной модулирующей частоте 15000 Гц, несущая частота может изменяться в ту или другую ciOpOHy на 75 кГц. назьвваемый индекс модуляции при этом равеп 5. Нужно, однако, заметить, что этот индекс модуляции не Я1вляется постоянной величиной, ai может изменяться от нуля и почти до беоконечности, в зависи.лгости от :мгновенного значения модулирующей частоты и от мгновенной интенсивности колебания на этой чаютоте.

На практи ке мгновенное з«а;ч-ение индеюса модуляции зависит от хаpaiKTepa паредачи, т. е. от спектрального раюггределения з вуковой энергии.

Аналитическое выражение индекса :модуляци1И дается следующей формулой:

KF,

,

т

где mf - индекс модуляции, К - амплитудный коэфициент, характеризующий распределение амплитуд в опекире частот модулирующих колебаний, F,i-.наибольшая девиация частоты, F,n- модулирующая частота. Спектралвное ра апределение амплитуд разлиганых людулируюидих частот определяется аплитуднььм коэфициентом /С, зная мгновенные значения которого, можио найти мгновенное значение индекса модуляции.

Наибольшилг дина.мическим диапазоном и самы широки.м palcnpeделение. энерпки по звуковому спектру обладает, повидимому, большой си1мфо.Н1Ический орхестр во время И1гры фо1рте. Большой динамичеакий диапазон и широкое распределение составляющих частот позволяют считать такую передачу предельным случаем, а потому установка, соответствующая этому шредельному случаю, будет очевидно опосо бна передавать и любую другую прогрйм.му.

К.ак из-BecTwo, модулированную по 4aiCTOTe волну можно выразить математич-есКИ, пользуясь Бесселеиыми фзнк.циями, а по этому щыражению МОЖ1НО н-айти амплитуду боковых ча1стот, Вьгражение содержит Беоселевы функщии первого порядка, имеющие аргумепталии с})актический Индекс мод ляции боковой ча стоты. Считается, что в р.счет прннИМаются только те боковые частоты, aiмплитyдa которых иревышает один процент немодулиРоваинсй несущей частоты. Длясоблюдемия этого условия нужно при аргументах менее ,10 000 брать Все порядки (боковые частоты) от нуля до величины, «елшого меньшей аргумента.

Ширину полос можно определить грубо по удвоенно.му произведению модулирующей частоты-на соответствующий ей индекс модуляции.

При частотной модуляции относительный уровень шумов является функцией индекса модуляции, как это показал Кросби в его 1статье The Service Range of Frequency Modulation (R.C.A. Review, January, 1940). Деля пополам максимальную модулирующую частоту, можно найти индекс модуляции для полонины всей полосы частот. В случае ПОЛОСЫ1 он аюжет быть несколько выще, если в присьМНнке будет несколько сужела полоса Пропускания звуковых частот. При ЭТ1ОМ, конечно, пострадает точность воспроизведения, что прИ1 щ-иро;ковещательном приеме нежелательна.

Настоящее изойретеиие разрешает .эти затруднения. Оно осно;вано па том, что высокоча|стотные соста вляющие спектра интенсивности испол;НЯемой перед микрофоном программы настолыко Агальг, что при частотной модуляции з-а метную амплитуду имеют только колебания на боловых частотах п-ервого порядка.

Это oiScTOHTe bCTBO и использоваио в П редда;гаемом .способе сужеошя частоты кана.ла при частотной модуляции.

Согласно предлагаемому способу, амплитуду вьксоких частот nai людуляторе передатчика угменьшают и воостанавлювают ее :при. приеме.

Сущность изобретения .поясняется фи1гу|ра ми 1-6 П рилагле1мого чертежа. Фиг. 1 представляет график, кзобра.жающи1Й эффективное изменение частоты при полной модуляции и при норм.алъной иядекса модуляцрм, равной няти; фиг. 2 - графи1к спектрального распределения средней интенсивности четырех музыкальны Х произведений, Иополне мных симфочическим оркестром из се;мидесяти пяти инст;руме 1ТО в; фиг. 3 - график зависимости между индексо.м модуляции и .модулирующей частотой; фиг. 4 - частотная характеристика корректирующей цепи, применяе.мой в предла1гаемо;м изобретении; фиг. 5 и б - передатчик и приэмник с кoppeктиpyющи и цепями. При это. указанные на фигурах величиньс отдельных элементсв схемы являются толыко иллюстративными.

Как показано на фиг. 5, в модуляторе применена корректирующая цепь, понижающая а мплитуды высокочастотных составляющих спектра передаваемых колеба1ний.

В приемнике (фиг. 6) введена обратная коррекция, чем пополняются потери при пизких модулирующих частота1Х. ,лща-жа- таким .образом происходит в такой области, li которой щумы приемника мещают .м.ало, а потому уровЭнь щуМОв будет не Быще того, который получа-ется с пОМощью предложенных рЕиее шарикополоспых спосоЗоз и }С т рой с ТВ.

г1иже описывается использовапие этого tiponecica для получения -передачи, равноценной щирокополооной передаче, при нормальном индексе .модуляции, равном 5, и при щирине полосы iB 40 кНг.

Фиг. 3.представляет фактический индекс модуляции как функцию модулирующей частоты при норлгальпам индексе модуляции, равНЫ1М 5, для с;И1мфопического оркестра из се.мидесяти пяти инструментов. При этом для кривой а максимум (модулирующей частоты ращен 15QOO MHz, а для кривой: 1,3 - 10000 Hz.

Здесь же дано м.амси1мально допустимое значеНие кядекса модуляции при наибольшей .девиации 17,5 «Hz и модулирующей частоте 15 000 Hz. 17,5 KHz взяты как удобное максимальное отклонение (деви-ация частоты), достаточное для всех боковых частот с аагплитудами больше одного процента ал1плитуды не- годули|рО(ванной несущей частоты и не выходящее за- пределы боковой ПОЛОСЫ в 20 -кН/..

Фиг. 4 изображает частотную характеристику корректирующей схемы, не допускающей появление за 11)ед-ела.ми б:ковых п.элос в 20 кНх каких-либо частот с амплитудой ciifciuje одного нфоцента. В эту частолную ха|рактеристику входит тйкже стандартное предва.рительное усиление ВЧ.

Можно считать, что принятая здесь Передача (оркестр) изображает основные условия любой програмх ы. Поэтому изображенную на фиг. 4 характеристику ко рректирующей схемы можно считать основФиг. 1

ODO

Максимум

модилирующей

чйстаты 15000 HI

fCO

Максимум -10зулирующей чсототоГ

13

/шйояг

Ю1001000 ЮООО

МаЗулирдющая частота 8 И2.

ной. В отдельных частных случаях .можно менять характеристику с помощью соответствующей вторичной корректирующей схемы, регулируемой оператором. также аналиэировать спектры несколыу х, сравнительно немноги-х, видов пер,едач HI построить соответствующие корректирующие с.хемы, что сов: естно с основной постоянной коррекцией делает предлагаемую систему При.менИмой для любых програ мм передач.

Очевидно, что предлагаемое изобретение применн-мо в системах с фазовой модуляцией.

Н р е д г е т пате н т а

Способ сужения полосы частот канала при частотно/ модуляции, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что амплитуду высоких частот на модуляторе пе редатчика уменьшают и восстанавливают при приеме.

Фиг. 2

ГО

0

I 1

Ot

1001

000/

Ю.ООО f HZ

100

то

1000

3,100

I 1

l.O

.10

.0

ID1001000

Модулирующая zacmoma

При девиации гастоглы 8 50 КН2 и частоте модуляции 10 KHZ

и модулирующей частоте IS KHZ

/О

/00 ,

Фиг. 3

Фиг. 4

flpu деЗиации тстоты.й 75 КН2

1000

ЮООО fHZ

-0,

Контур обратной юцгрекции

00522

731QSi