ДЕЛИТЕЛЬ ПОЛОСЫ ЧАСТОТ РЕЧЕВОГО СИГНАЛА В 2 РАЗА
DIVIDER OF THE FREQUENCY BAND OF THE SPEECH SIGNAL IN 2 TIMES

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области передачи цифровых сигналов с равномерным квантованием по уровню.
Уровень техники
Известны аналогово-цифровые преобразователи (АЦП), описанные в различных источниках, например, в:
1. Патент РФ на изобретение №2259632. Способ деления полосы частот передаваемого сигнала и устройство для его осуществления / А.А. Волков. Приоритет от 24.03.2004
2. Волков А.А. Метод принудительного деления полосы частот PC. - М.: Электросвязь №11, 2008 - С.48-49
3. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. - М.: Радио и связь. 1987. - С. 64-67.
По технической сущности наиболее близким к данному изобретению является устройство, описанное в первом источнике, которое по этой причине и принимается за его прототип. В остальных источниках раскрыты аналоги изобретения.
Прототип состоит из последовательно включенных источника речевого сигнала (PC), балансного модулятора сигналов, полосового фильтра, усилителя-ограничителя амплитуды, делителя полосы частот в 2 раза, глубоко ограниченного по амплитуде (клиппированного) PC, а также из генератора колебания вспомогательной несущей частоты, выход которого подключен к второму входу балансного модулятора.
Основным недостатком прототипа является отсутствие огибающей у PC с разделенной в 2 раза полосой частот из-за глубокого амплитудного ограничения (клиппирования), на котором основан этот принцип деления.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом изобретения является устранение указанного недостатка за счет дополнительного введенных элементов, последовательно подключенных к выходу делителя полосы частот клиппированного PC перемножителя сигналов, полосового фильтра, когерентного детектора, а также делителя частоты в 2 раза, через который выход генератора вспомогательной несущей частоты подключен к второму входу когерентного детектора, второй вход перемножителя соединен с выходом полосового фильтра прототипа.
Сущность изобретения состоит в том, что в делитель полосы частот речевого сигнала в 2 раза, состоящий из последовательно включенных источника аналогово речевого сигнала, балансного модулятора, полосового фильтра, усилителя-ограничителя амплитуды, делителя в 2 раза полосы частот речевого сигнала с постоянной амплитудой, а также из генератора колебаний вспомогательной несущей частоты, выход которого соединен со вторым входом балансного модулятора, дополнительно введены последовательно подключенные к выходу делителя полосы частот речевого сигнала постоянного уровня перемножитель сигналов, полосовой фильтр, когерентный детектор, а также делитель частоты в 2 раза, через который выход генератора колебания вспомогательной несущей частоты подключен ко второму входу когерентного детектора; второй вход перемножителя сигналов соединен с выходом первого полосового фильтра.
Существенным отличием изобретения являются указанные введенные элементы и их связи.
Краткое описание чертежей
Изобретение иллюстрируется чертежом. На фигуре представлена предлагаемая схема делителя полосы частот в 2 раза с сохранением его огибающей.
Осуществление изобретения
На чертеже обозначено: 1 - источник аналогового речевого сигнала, 2 - балансный модулятор, 3 - генератор колебаний вспомогательной несущей частоты, 4 - первый полосовой фильтр, 5 - усилитель-ограничитель амплитуды, 6 - делитель частоты клиппированного PC в 2 раза с постоянной амплитудой, 7 - перемножитель сигналов, 8 - делитель частоты в 2 раза, 9 - второй полосовой фильтр, 10 - когерентный детектор, 11 - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП).
Схема состоит из последовательно включенных блоков 1,2,4-7,9-11, а также из генератора колебания вспомогательной несущей частоты 3, который подключен к второму входу блока 2 и ко второму входу когерентного детектора 10 через делитель частоты в 2 раза 8. Второй вход перемножителя 7 соединен с выходом полосового фазовращателя 4. Введенные элементы обведены пунктирной линией.
Работа схемы происходит следующим образом.
1
3
3
2
1
3
3
3
4
3
4
5
5
6
6
Речевой сигнал с блока 1 u(t)=U(t)cosΩt поступает на один вход балансного модулятора 2, на второй вход которого передается колебание вспомогательной несущей частоты с генератора 3 u(t)=Ucosωt. На выходе балансного модулятора 2 сигнал u(t)=u(t)u(t)=0,5U(t)UcosΩtcosωt=UU(t)[cos(ω-Ω)t+cos(ω+Ω)t], которое поступает на вход полосового фильтра 4, настроенного на верхнюю боковую полосу (ω+Ω). Поэтому на его выходе имеет место однополосный сигнал (ОБП AM). u(t)-0,5UU(t)cos(ω+Ω)t, где частота речевого сигнала Ω является функцией времени Ω(t). Сигнал u(t) поступает на вход двустороннего симметричного амплитудного усилителя-ограничителя 5, на выходе которого имеет место сигнал постоянной амплитуды u(t)=Ucos(ω+Ω)t, который поступает на вход делителя 6 полосы частот в 2 раза. На выходе блока 6 имеет место колебание u(t)=Ucos[0,5(ω+Ω)t], которое поступает на один вход перемножителя 7. На второй вход перемножителя 7 поступает колебание с выхода полосового фильтра 4, в результате чего на выходе блока 7 имеет место колебание:
7
6
4
6
3
6
3
u(t)=u(t)u(t)=Ucos[0,5(ω+Ω)t]⋅UU(t)cos(ω+Ω)t=0,5U(t)UU{cos[0,5(ω+Ω)t]+cos[1,5(ω+Ω)t]}.
9
7
Введенный полосовой фильтр 9 выделяет первое слагаемое, частота которого меньше в 3 раза частоты второго слагаемого. Далее колебание u(t)=kU(t)cos[0,5(ω+Ω)t] с восстановленной амплитудой PC U(t) поступает на сигнальный вход когерентного детектора 10. Когерентный детектор состоит из перемножителя сигналов и ФНЧ на его выходе, так что u(t) поступает на один вход перемножителя когерентного детектора. На второй вход подается колебание с выхода генератора 3 через делитель частоты 8 в 2 раза. На выходе перемножителя когерентного детектора 10 имеет место колебание
10
9
8
8
u(t)=u(t)u(t)=kU(t)cos[0,5(ω+Ω)t]⋅Ucos(0,5ωt)=0,5kU(t)[cos0,5Ωt+cos(ω+0,5Ω)t].
10
=
ФНЧ блока 10 выделяет первое слагаемое u(t)kU(t)cos(0,5Ωt), которое представляет собой аналоговый речевой сигнал с восстановленной огибающей U(t) и разделенный в 2 раза его полосой частот, которая поступает на вход АЦП 11. На выходе АЦП имеет место цифровой сигнал, несущий и огибающую, и частоту аналогово речевого сигнала.
Технико-экономическим эффектом изобретения является повышение частотной эффективности канала в 2 раза за счет деления полосы частот PC. Это позволяет при меньших шумах квантования уменьшить также разрядность кодового слова в АЦП в 2 раза и использовать один дополнительный разряд для передачи знака отсчетов, исключая неравномерное квантование отсчетов по уровню, что упрощает и удешевляет схему АЦП.