Восстановитель огибающей у клиппированного речевого сигнала железнодорожной радиосвязи

Для повышения качества клиппированной речи разработан восстановитель огибающей, состоящий из последовательно подключенных к приемнику блоков дискретизатора по времени, амплитудного ограничителя, интегратора, ФНЧ, а также из генератора импульсов, подключенного к высокочастотному входу дискретизатора, отличающийся тем, что в него дополнительно введен дифференциатор по времени, подключенный к выходу ФНЧ, что позволило исключить частотные искажения сигнала и тем самым повысить качество восстановленной речи.

Полезная модель (ПМ) относится к области приема радиосигналов. Для повышения помехоустойчивости приема сигналов в железнодорожных радиостанциях (ЖР) разработано устройство глубокого амплитудного ограничения (клиппирования) передаваемого речевого сигнала (РС). Но при этом вместе с огибающей РС устраняется и информация, заложенная в ней, отчего ухудшается качество клиппированной речи на приемной стороне. Для повышения качества речи необходимо восстанавливать огибающую у клиппированного сигнала на приемной стороне.

Известны восстановители огибающей у клиппированного РС на выходе приемников железнодорожных радиостанций (ЖР), описанные в источниках, например в:

1. Патент РФ на изобретение 2464193 Система железнодорожной радиосвязи/ А.А. Волков. Приоритет от 24.12.2010.

2. Горелов Г.В., Волков А.А., Шелухин В.И. Каналообразующие устройства железнодорожной телемеханики и связи. - М.: ГОИ, 2007. - С. 310-314.

По технической сущности наиболее близким к ПМ является восстановитель огибающей, описанный в первом источнике, который по этой причине и принимается за ее прототип.

Прототип состоит из последовательно подключенных к выходу приемника ЧМ сигналов ЖР дискретизатора по времени клиппированного РС, двустороннего усилителя - ограничителя амплитуды сигнала, интегратора по времени сигнала, фильтра низко частоты (ФНЧ), усилителя звуковой частоты (УЗЧ), громкоговорителя, а также их генератора импульсов, подключенного к высокочастотному (в.ч) входу дискретизатора. Основой такого восстановителя огибающей является детектор сигналов с дельта-модуляцией (ДМ), состоящий из интегратора по времени и ФНЧ. Дискретизатор по времени клиппированного РС и амплитудный ограничитель формируют сигнал с ДМ, который детектируется интегратором с восстановлением огибающей у клиппированного РС, который затем поступает на громкоговоритель через ФНЧ и УЗЧ. Однако у проинтегрированного по времени сигнала амплитуда обратно пропорциональна его круговой частоте, т.е. детекторная характеристика является падающей с ростом частоты, обеспечивающая речевому сигналу частотные искажения, которые хоть и линейные, но искажения.

Основным недостатком прототипа ПМ является наличие у него значительных частотных искажений, которые снижают качество восстановленной речи на приемной стороне.

Техническим результатом ПМ является повышение качества восстановленной речи за счет устранения частотных искажений у клиппированного РС с восстановленной огибающей.

Сущность ПМ состоит в том, что в восстановитель огибающей у клиппированного РС железнодорожной радиосвязи, состоящий из последовательно подключенных к выходу приемника ЧМ сигналов блоков дискретизатора по времени знакопеременного клиппированого РС, двухстороннего усилителя -ограничителя амплитуды сигнала, интегратора сигнала по времени, ФНЧ, а также из усилителя звуковых сигналов (УЗЧ) с подключенным к его выходу громкоговорителя, генератора импульсов дискретизации, подключенного к высокочастотному входу дискретизатора, дополнительно введен дифференциатор по времени, подключенный своим входом к выходу ФНЧ, а выходом - к УЗЧ.

Существенным отличием ПМ является дополнительно введенный дифференциатор и его связи с остальными блоками восстановителя.

ПМ иллюстрируется чертежом.

На фиг. 1 представлена структурная схема ПМ, где обозначено:

1 - приемник ЧМ сигналов ЖР;

2 - дискретизатор клиппированного сигнала по времени;

3 - генератор импульсов дискретизации;

4 - двусторонни усилитель-ограничитель амплитуды сигнала;

5 - интегратор сигнала по времени;

6 - фильтр нижних частот (ФНЧ);

7 - дифференциатор по времени;

8 - усилитель сигнала звуковой частоты (УЗЧ);

9 - громкоговоритель.

Введенный элемент обведен пунктирной линией.

Работа схемы происходит следующим образом. С выхода приемной антенны А в.ч. сигнал с частотной модуляцией (ЧМ) поступает на вход приемника 1, где он преобразуется в знакопеременный низкочастотный (н.ч.) РС постоянной амплитуды. С выхода блока 1 этот сигнал поступает на н.ч.вход дискретизатор 2 по времени, на в.ч. вход которого поступают импульсы дискретизации с выхода генератора 3. С выхода блока 2 дисретизированный по времени клиппированный РС усиливается и двусторонне ограничивается по амплитуде в блоке 4. Блоки 2 и 4 преобразуют клиппированный РС в сигнал с дельта-модудяцией, который поступает на вход своего детектора, состоящего из интегратора 5 и ФНЧ 6. Но у проинтегрированного по времени сигнала амплитуда обратно пропорциональна его частоте и имеется фазовый сдвиг на 90°. Для количественной оценки этого и упрощения записи воспользуется первой гармоникой клиппированных импульсов u ₄(t)=U₄cost, которая в интеграторе 5 преобразуется в сигнал u ₅(t)=u₄(t)dt=U₄costdt=(U₄/)sint=(U₄/)cos(t-90°),

где - круговая частота сигнала.

Сигнал u ₅(1) через ФНЧ 6 поступает на вход дифференциатора 7 по времени. У продифференцированного по времени сигнала амплитуда пропорциональна его частоте, которая устраняет эту частоту в знаменателе входного сигнала. Поэтому на выходе блока 7 сигнал u₇(t)=du₆(t)/dt=d/dt(U₄/)sint)=[(U4/)]cost=U₄cost.

Видно, что у этого сигнала восстановлена амплитуда за счет исключения обратно-пропорциональной ее зависимости от частоты и исключен фазовый сдвиг на 90° с помощью дополнительно введенного дифференциатора 7.

Технико-экономическим эффектом ПМ является устранение частотных искажений у РС с восстановленной огибающей, что повышает качество речи в приемнике ЖР и способствует повышению безопасности движения поездов.

Восстановитель огибающей у клиппированного речевого сигнала железнодорожной радиосвязи, состоящего из последовательно подключённых к выходу приёмника ЧM радиосигналов блоков: дискретизатора по времени знакопеременного клиппированного речевого сигнала (PC), двустороннего усилителя-ограничителя амплитуды сигнала, интегратора по времени, ФНЧ, а также из усилителя звуковых сигналов (УЗЧ) с подключённым к его выходу громкоговорителя, генератора импульсов дискретизации, подключённого к высокочастотному входу дискретизатора, отличающийся тем, что в него дополнительно введён дифференциатор по времени, подключённый своим входом к выходу ФНЧ, выходом - к УЗЧ.