Устройство индуктивной связи
Предлагаемое техническое решение относится к области электроакустики, а именно к устройствам индуктивной связи для портативных радиостанций. Предлагаемое техническое решение направлено на повышение шумозащищенности приемника индуктивной связи по патенту на ПМ 
109944 RU. Поставленная цель достигается тем, что в устройство индуктивной связи, содержащее на передающей стороне последовательно включенные микрофон, усилитель низкой частоты с регулятором усиления, сумматор, к выходу которого подключена передающая антенна и другой вход которого является входом устройства, на приемной стороне - приемник индуктивной связи, между выходом усилителя низкой частоты с регулятором усиления и входом сумматора включен частотный корректор. Принцип работы предлагаемого устройства основан на компенсации акустической шумовой помехи, воздействующей на барабанную перепонку оператора, идентичной акустической шумовой помехой, излучаемой электроакустическим преобразователем приемника индуктивной связи. Введенный в устройство частотный корректор предназначен для изменения формы частотного спектра компенсирующей помехи таким образом, чтобы выполнялось условие, при котором спектр компенсирующей помехи, излучаемой электроакустическим преобразователем приемника индуктивной связи, совпадал со спектром акустической шумовой помехи, воздействующей на барабанную перепонку оператора.
Предлагаемое техническое решение относится к области электроакустики, а именно к устройствам индуктивной связи для портативных радиостанций.
Известны устройства индуктивной связи фирм «ОТТО Communications» (США), «Phonak Communications» (Швейцария), ОАО «Особое конструкторское бюро «Октава» (Россия) и других производителей электроакустических изделий.
Устройство индуктивной связи состоит из передающей антенны и беспроводного индуктивного приемника, размещаемого в наружном слуховом проходе уха оператора. Приемник содержит последовательно включенные приемную антенну, усилитель низкой частоты и электроакустический преобразователь. Передающая антенна подключается к выходу усилителя низкой частоты любой звуковоспроизводящей аппаратуры, в данном случае радиостанции, и создает вокруг себя переменное электромагнитное поле звуковой частоты. Между передающей антенной и антенной приемника обеспечивается индуктивная связь, за счет которой в антенной катушке приемника наводится ЭДС звуковой частоты, которая усиливается УНЧ приемника и преобразуется в звуковые колебания с помощью миниатюрного электроакустического преобразователя.
На практике приемник индуктивной связи устройства эксплуатируется в условиях наличия внешних акустических шумов и помех, уровень которых может колебаться в широком диапазоне. Поэтому на органы слуха оператора воздействуют не только звуковые сигналы, воспроизводимые электроакустическим преобразователем приемника индуктивной связи, но и посторонние акустические сигналы и помехи, которые распространяются в виде колебаний окружающей воздушной среды.
Недостатком устройства индуктивной связи является низкая шумозащищенность приемника индуктивной связи, под которой подразумевается способность приемника обеспечивать требуемую разборчивость воспроизводимой речевой информации в условиях воздействии внешних акустических шумов и помех.
Известно техническое решение (UPGRADE 30 (482) август 2010, с.15), позволяющее повысить шумозащищенность приемника индуктивной связи за счет применения шумоизолирующего чехла (силиконовой насадки), надеваемого на его корпус. Такой чехол обеспечивает дополнительную шумоизоляцию барабанной перепонки от акустического шума внешнего пространства. Недостатком известного технического решения является то, что чехол может использоваться только со специально разработанными приемниками, конструктивные размеры которых позволяют разместить приемник с чехлом в наружном слуховом проходе. Следует отметить, что чрезмерная звукоизоляция приемника, располагаемого в ухе, уменьшает бинауральный эффект, т.е. способность человека определять направление на источник звука. Кроме этого, эксплуатация изделия с чехлом вызывает некоторые неудобства, связанные с необходимостью его дезинфекции перед использованием (для многоразовых чехлов) или необходимостью иметь значительный запас таких чехлов (для одноразовых).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство индуктивной связи по патенту на полезную модель 109944, принятое за прототип.
Устройство-прототип содержит на передающей стороне последовательно включенные микрофон, усилитель низкой частоты с регулятором усиления, сумматор, к выходу которого подключена передающая антенна и другой вход которого является входом устройства, на приемной стороне - приемник индуктивной связи.
Принцип работы устройства - прототипа основан на компенсации акустической шумовой помехи, воздействующей на барабанную перепонку оператора, идентичной акустической шумовой помехой, излучаемой электроакустическим преобразователем приемника индуктивной связи.
Одним из необходимых условий обеспечения наиболее полной компенсации является совпадение спектров акустической шумовой помехи, воздействующей на барабанную перепонку оператора и компенсирующей помехи, излучаемой электроакустическим преобразователем приемника индуктивной связи. Однако в результате прохождения внешней акустической помехи через акустический канал, образованный наружным слуховым проходом и корпусом приемника индуктивной связи, ее спектр изменяется. Это приводит к несовпадению спектров акустической шумовой помехи, воздействующей на барабанную перепонку оператора и компенсирующей помехи, излучаемой электроакустическим преобразователем приемника индуктивной связи. В результате этого уровень компенсации шумовой помехи уменьшается и, как следствие, снижается шумозащищенность приемника индуктивной связи.
Целью предлагаемого технического решения является повышение шумозащищенности приемника индуктивной связи.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство индуктивной связи, содержащее на передающей стороне микрофон, подключенный к входу усилителя низкой частоты с регулятором усиления, сумматор, к выходу которого подключена передающая антенна, на приемной стороне - приемник индуктивной связи, на передающей стороне введен частотный корректор, вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты с регулятором усиления, а выход - с одним из входов сумматора, другой вход которого является входом устройства.
Введенный в устройство частотный корректор 3 предназначен для изменения формы частотного спектра компенсирующей помехи, излучаемой электроакустическим преобразователем приемника индуктивной связи 6. В качестве частотного корректора может использоваться фильтр с соответствующей амплитудно-частотной характеристикой.
Структурная схема предлагаемого устройства индуктивной связи представлена на фиг.1.
Устройство содержит на передающей стороне микрофон 1, усилитель низкой частоты с регулятором усиления 2, частотный корректор 3, сумматор 4, передающую антенну 5, на приемной стороне -приемник индуктивной связи 6.
Предлагаемое устройство индуктивной связи работает следующим образом. Воздействующая на микрофон 1 акустическая помеха усиливается усилителем низкой частоты с регулятором усиления 2 корректируется по спектру частотным корректором 3 и поступает на один вход сумматора 4, на другой вход которого поступает электрический сигнал звуковой частоты с низкочастотного выхода радиостанции. Суммарный выходной сигнал поступает на передающую антенну 5. Излученный передающей антенной 5 сигнал принимается приемной антенной приемника индуктивной связи 6, усиливается и воспроизводится электроакустическим преобразователем приемника индуктивной связи 6. При этом внешняя акустическая шумовая помеха, воздействующая на барабанную перепонку оператора, компенсируется акустической шумовой помехой, излучаемой электроакустическим преобразователем приемника индуктивной связи 6 в противофазе к внешней шумовой помехе. Полезный электрический сигнал звуковой частоты после усиления воспроизводится электроакустическим преобразователем приемника индуктивной связи 6. Для наиболее полной компенсации акустической шумовой помехи амплитудно-частотная характеристика частотного корректора 3 должна быть подобрана таким образом, чтобы выполнялось условие, при котором спектр компенсирующей помехи, излучаемой электроакустическим преобразователем приемника индуктивной связи 6, совпадал со спектром акустической шумовой помехи, воздействующей на барабанную перепонку оператора. Кроме того, с помощью регулятора усиления усилителя низкой частоты с регулятором усиления 2 производят предварительную калибровку устройства. Калибровку производят при штатном расположении передающей антенны 5 на теле оператора и приемника индуктивной связи 6 в наружном слуховом проходе оператора. Изменяя с помощью регулятора величину коэффициента усиления усилителя низкой частоты с регулятором усиления 2 добиваются минимального уровня помехи, прослушиваемой оператором в условиях отсутствия полезного звукового сигнала. Для обеспечения устойчивой работы предлагаемого устройства необходимо обеспечить разнос микрофона 1 и приемника индуктивной связи 6 на расстояние, исключающее влияние акустической обратной связи между ними. Учитывая, что уровень звукового сигнала, излучаемого приемником индуктивной связи 6 во внешнее пространство сравнительно мал, то выполнение данного условия по размещению микрофона не вызывает особых затруднений. Для снижения влияния положения головы оператора на величину компенсации акустической помехи целесообразно в качестве передающей использовать петлевую антенну, размещаемую вокруг шеи оператора и формирующую равномерно распределенное электромагнитное поле.
Устройство реализуется на компонентной базе общего применения.
Использование нового элемента на передающей стороне (частотного корректора) отличает предлагаемое устройство индуктивной связи от прототипа и позволяет простыми техническими средствами получить заявленный результат - повысить шумозащищенность приемника индуктивной связи, входящего в состав устройства индуктивной связи, от внешних акустических шумов и помех.
Устройство индуктивной связи, содержащее на передающей стороне последовательно включенные микрофон, усилитель низкой частоты с регулятором усиления и сумматор, к выходу которого подключена передающая антенна, на приемной стороне - приемник индуктивной связи, отличающееся тем, что на передающей стороне введен частотный корректор, вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты с регулятором усиления, а выход - с одним из входов сумматора, другой вход которого является входом устройства.
