УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ЦИФРОВОГО КОМПЛЕКСНОГО СТЕРЕОФОНИЧЕСКОГО СИГНАЛА

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в радиопередающих устройствах для формирования цифрового комплексного стереофонического сигнала (КСС) при аналоговом вещании.
Известно устройство передачи совместимой системы стереофонического вещания (патент №2013010, H04R 5/02 от 15.02.1991 г.), содержащее датчики сигналов левого и правого каналов, выходы которых подключены к суммарно-разностному преобразователю, первый выход которого подключен к усилителю мощности низкой частоты, а также генератор высокой частоты, соединенный с первым выходом первого амплитудного модулятора, а с первым входом балансного модулятора - через фазовращатель, выходы первого амплитудного и балансного модуляторов соединены с входами сумматора. Выход сумматора соединен с ограничителем, а выход ограничителя - с первым входом второго амплитудного модулятора. Также введены фазовый корректор, вход которого соединен со вторым выходом суммарно - разностного преобразователя, а выход - со вторым входом балансного модулятора. Усилитель мощности низкой частоты соединен со вторыми входами первого и второго амплитудных модуляторов.
Наиболее близким техническим решением является стереофоническая система радиовещания с пилот-тоном (Поляков В. «Стереофоническая система радиовещания с пилот - тоном». - М. «Радио» №4, 1992 г. с. 31 - 32), содержащая каналы А и В со звуковыми сигналами, микрофонные усилители и цепи предыскажений (фильтры предыскажений), которые соединены с суммарно-разностной матрицей (суммарно - разностный блок). Первый выход суммарно - разностной матрицы соединен с сумматором через линию задержки, а второй выход соединен с сумматором через балансный модулятор (умножитель). Также устройство содержит генератор (частота 19 кГц), первый выход которого соединен с балансным модулятором через удвоитель частоты, а второй - с сумматором.
Недостатком данных технических решений является то, что при формировании КСС он может быть искажен помехами и, следовательно, звуковая информация, которую принимает приемное устройство обладает низкими качеством и громкостью звучания.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является устранение помех при формировании цифрового КСС, что позволит улучшить качество и увеличить громкость звучания звуковой информации в приемных устройствах.
Для достижения указанного технического результата в устройстве формирования цифрового КСС, содержащего два канала со звуковыми сигналами и соединенные с суммарно - разностным блоком, первый выход которого соединен с первым входом сумматора, а второй выход - с первым входом умножителя, выход которого соединен со вторым входом сумматора, а также генератор, соединенный с сумматором, введены блоки оценки уровня мощности, интерполяторы, фильтры низких частот, блоки управления уровня, блоки ограничения амплитуды, а также вычислительный блок и блок разности фаз. Блоки оценки уровня мощности введены перед фильтрами предыскажений, выходы которых соединены с входами интерполяторов, а их выходы - с входами фильтров нижних частот. Выходы фильтров нижних частот соединены с входами блоков управления уровня, выходы которых соединены с входами блоков ограничения амплитуды, при этом выходы блоков ограничения амплитуды соединены с входами суммарно - разностного блока. Генератор соединен с блоком разности фаз и вычислительным блоком, при этом выход блока разности фаз соединен с третьим входом сумматора, а вычислительный блок - со вторым входом умножителя.
На чертеже приведена структурная схема устройства формирования цифрового КСС.
Устройство формирования цифрового КСС содержит каналы А и В со звуковыми сигналами (оцифрованными), блоки оценки уровня мощности 1 от перегрузки системы, выходы которых соединены с фильтрами предыскажений 2. Выходы фильтров предыскажений 2 соединены с входами интерполяторов 3, а выходы интерполяторов 3-е входами фильтров нижних частот (ФНЧ) 4. Выходы ФНЧ 4 соединены с входами блоков управления уровня 5, а выходы блоков управления уровня 5 соединены с входами блоков ограничения амплитуды 6. Выходы блоков ограничения амплитуды 6 соединены с входами суммарно - разностного блока 7. Первый выход суммарно - разностного блока 7 с суммарным сигналом соединен с первым входом сумматора 8, а второй выход с разностным сигналом соединен с первым входом умножителя 9, выход которого соединен со вторым входом сумматора 8. Также устройство содержит генератор 10, который соединен с блоком разности фаз 11 и вычислительным блоком 12. Выход блока разности фаз 11 соединен с третьим входом сумматора 8, а выход вычислительного блока 12 - со вторым входом умножителя 9.
Устройство работает следующим образом.
Цифровой стереофонический сигнал (далее сигнал) одновременно поступает на входы каналов А и В с частотой дискретизации 192 кГц от аналогово - цифрового преобразователя (не показан), далее на блоках оценки уровня мощности 1 эмпирическим методом оценивают уровень мощности сигнала для предотвращения перегрузки устройства. Если устройство перегружено, то с блоков оценки уровня мощности 1 поступает сигнал "Перегрузка" на микроконтроллер (не показан). После блоков оценки уровня мощности 1 сигнал поступает в фильтры предыскажений 2, где амплитуду сигнала преобразуют в зависимости от их амплитудно-частотной характеристики для улучшенной передачи низкочастотной составляющей сигнала. Преобразованный сигнал поступает на вход интерполяторов 3, в которых повышается частота дискретизации до 1.536 МГц во избежание образования паразитных частот в полосе полезного сигнала, и затем на ФНЧ 4 с частотой среза 20 кГц (полоса звукового сигнала) подавляют частоты высших порядков. На блоках управления уровня 5 увеличивают значение амплитуды сигнала и ограничивают его на блоках ограничения амплитуды 6, тем самым устраняя помехи. Ограничение задается эмпирическим методом для достижения уровня девиации 75 кГц (стандартная полоса). Далее преобразованные сигналы поступают на суммарно - разностный блок 7, на первом выходе которого образуется суммарный (А+В), а на втором - разностный (А-В) сигналы. Разностный сигнал с блока 7 поступает на умножитель 9.
Одновременно с преобразованием сигнала, поступившего на входы каналов А и В, происходит преобразование сигнала с генератора 10. Сигнал с генератора 10 (частота 19 кГц) поступает на вход вычислительного блока 12, где формируют сигнал, равный частоте 38 кГц по формуле:
max
(signal ⋅ signal) - signal,
где signal - это сигнал с частотой 19 кГц, поступающий от генератора;
max
signal - максимальное значение амплитуды сигнала с генератора.
Сигнал от вычислительного блока 12 поступает на умножитель 9. В умножителе 9 разностный сигнал с суммарно - разностного блока 7 умножается на выходной сигнал от вычислительного блока 12, равный частоте 38 кГц, тем самым смещая разностный сигнал с нулевой частотой с суммарно - разностного блока 7 на частоту 38 кГц. Сформированный сигнал с частотой 38 кГц является второй гармоникой частоты 19 кГц и используется как опорная частота для полного восстановления сигнала.
Одновременно сигнал с генератора 10 поступает на блок разности фаз 11, в котором формируется сигнал с частотой 19 кГц со смещением фазы относительно выходного значения сигнала с вычислительного блока 12. Цифровые данные, формирующие частоту сигнала 19 кГц задерживают на необходимое количество тактов частоту дискретизации сигнала для получения разности фаз равной 0 градусов между выходными сигналами с блока разности фаз 11 и вычислительного блока 12.
На сумматор 8 поступают выходные сигналы от блока разности фаз 11, умножителя 9 и суммарный сигнал от суммарно - разностного блока 7. Сложенные сигналы представляют собой цифровой КСС, который далее поступает на цифро-аналоговый преобразователь (не показан).
Такое техническое решение позволяет устранить помехи при формировании цифрового комплексного стереофонического сигнала тем самым улучшить качество и увеличить громкость звучания в приемных устройствах.