СЛУХОВАЯ СИСТЕМА МНОГОКАНАЛЬНОГО ПРИЕМНОГО ТРАКТА ГИДРОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ
ACOUSTIC SYSTEM OF MULTICHANNEL TRACK IN SONAR SYSTEM

В тракте эхопеленгования некоторых гидроакустических станций с целью повышения коэффициента концентрации антенн прием эхо-сигналов ведется по нескольким пространственным каналам, перекрывающим сектор одновременного обзора. При этом на визуальном индикаторе каналы наблюдаются раздельно, а в слуховом тракте происходит суммирование помех по всем пространственным каналам при объединении их на выходном устройстве-громкоговорителе или телефонах.
Это приводит к тому, что помехоустойчивость слуховой индикации оказывается ниже визуальной.
Допустим, что приемная система состоит из шести пространственных каналов; тогда после объединения каналов в слуховом тракте величина отношения сигнал/шум уменьшится в  раз (при некоррелированных шумах) по сравнению с величиной отношения, измеренного для того канала, в котором наблюдается эхо-сигнал (фиг.1а). При наличии корреляции между помехами пространственных каналов отношение сигнал/шум уменьшается еще значительнее.
В настоящей заявке предлагается тракт слухового приема, в котором многоканальность не приводит к ухудшению помехоустойчивости.
Это достигается преобразованием системы пространственных каналов, имеющих одинаковые рабочие частоты, в систему пространственно-частотную, каналы которой разнесены по частоте.
Повышение помехоустойчивости слуховой индикации при разнесении пространственных каналов по частоте основывается на некоторых известных закономерностях маскировки тональных сигналов шумами, вытекающих из физиологических особенностей слухового восприятия.
Известно (см., например, Е.СКУЧИК "Основы акустики" т.II, 1959 г.), что маскирующее действие шумовой помехи увеличивается с расширением полосы шума, однако, начиная с известной полосы, называемой критической, маскирующее действие не изменяется даже в случае, если ширина полосы шума существенно возрастает.
Другими словами, эффект маскировки создается только за счет частотных составляющих, лежащих вблизи частоты тона (в пределах критической полосы).
Эта особенность слухового восприятия, свидетельствующая о наличии у уха частотно-избирательных свойств, может быть использована для повышения помехоустойчивости при многоканальном приеме.
Для этого каналы до их объединения надо разнести по частоте так, чтобы полосы пропускания каналов не накладывались друг на друга, а располагались рядом (или с интервалами), как это показано на фиг.1б. При этом можно пренебречь маскирующим действием шумов тех каналов, частоты которых лежат вне критической полосы.
Дальнейшее объединение каналов не приведет к повышению спектрального уровня шума по сравнению с уровнем в одном канале. Или, другими словами, уровень шума в критической полосе уха при суммировании шести разнесенных по частоте каналов, по крайней мере, в  раз меньше, чем при простом их суммировании, т.е. помехоустойчивость улучшается в , или на 7,8 дБ.
Разнесение каналов по частоте осуществляется с помощью обычных преобразователей частоты с выбором соответствующей частоты гетеродина для какого канала.
При этом необходимо учитывать зависимость ширины критической полосы от частоты.
кр
Установлено, что в диапазоне частот от 100-200 Гц до 2000-3000 Гц критическая полоса имеет наименьшую величину: Δt=40÷100 Гц.
Если система имеет значительное количество пространственных каналов, исключающее (при данной полосе пропускания каждого) размещение их в пределах указанного оптимального диапазона, то разнесение можно осуществить для групп каналов; при этом выигрыш в помехоустойчивости составит  где П - общее количество каналов, а К - количество каналов в одной группе.
Величина полосы пропускания приемного устройства гидролокационной станции, определяемая, в основном, максимальным сдвигом частоты эхо-сигнала за счет эффекта Допплера, составляет обычно 250-300 Гц.
Следовательно, в пределах оптимального диапазона можно разместить до 10 пространственно-частотных каналов, что позволяет в практических случаях получить выигрыш в помехоустойчивости слухового приема до 10 дБ
Предлагаемый принцип построения системы слухового приема был проверен экспериментально на макете трехканального тракта, изготовленного в лаборатории НИИ-3 ГКРЭ.
Измерения производились путем определения величины порогового сигнала при определенном уровне шумов.
х
х
Прослушивались импульсные сигналы прямоугольной формы длительностью 100 и 500 мс. Измерения повторялись пятью операторами, результаты усреднялись, после чего строились графики(фиг.2)/. (/ На фиг.2: на оси частот А=1000 Гц; кривые 1 (на каждом графике) - для 3-х каналов, работающих на одинаковых частотах; кривые 2 - для 3-х каналов, разнесенных по частоте; длительность импульса 500 мс). Из графиков видно, что помехоустойчивость системы трех разнесенных по частоте каналов, оцененная по величине отношения порогового значения сигнала к уровню шума, оказалась на 4-5 дБ лучше, чем в случае системы каналов, работающих на одинаковых частотах. Теоретически выигрыш при трех каналах составляет
Предлагаемая в настоящей заявке слуховая система многоканального приемного тракта применена.