Устройство снижения уровня помех в аппаратуре связи

 

Использование: в технике связи, а точнее в устройствах связи на железнодорожном транспорте, в которых наблюдаются помехи, индуцированные контактной сетью электротяги, и существует необходимость подавления помех. Сущность изобретения: устройство снижения уровня помех в аппаратуре связи содержит операционный усилитель 1, полузвено фильтра 2 низких частот, фазовращатель 3 и делитель 4 напряжения. Устройство снижения уровня помех в аппаратуре связи вместе с функциями подавления помех и усиления полезных сигналов выполняют функцию коррекции усиления, необходимой для устранения частотных искажений, вносимых линией связи. 1 ил.

Изобретение относится к технике связи, а точнее к устройствам связи на железнодорожном транспорте, в которых наблюдаются помехи, индуцированные контактной сетью электротяги, и существует необходимость подавления помех.

Известны устройства компенсационного снижения уровня названных помех. Особенность известных устройств - включение на входе аппаратуры связи (вне ее), причем достигаемое подавление помех (достигаемое отношение сигнал/помеха) на входе аппаратуры связи остается таковым и на выходе ее, так как в аппаратуре связи линейный усилитель нежелательно усиливает как полезные сигналы, так и помехи.

Цель изобретения - повышение отношения сигнал/помеха на выходе аппаратуры связи.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство снижения уровня помех в аппаратуре связи содержит операционный усилитель (ОУ) 1, полузвено фильтра низких частот (ФНЧ) 2, фазовращатель 3, делитель 4 напряжений, содержащий резистор 5 и переменный резистор 6. В цепь инверсного входа ОУ 1 включен резистор 7, а в цепь отрицательной обратной связи ОУ - резистор 8.

Устройство включается в состав аппаратуры связи вместо линейного усилителя приемного тракта аппаратуры и работает следующим образом.

На входные зажимы устройства поступают с линии связи напряжения полезных сигналов и мешающие напряжения. Как известно, наибольшие по величине мешающие напряжения, индуцируемые контактной сетью электротяги, имеют частоты 50, 100, 150, 200 Гц. В устройстве эти напряжения с входных зажимов поступают на оба входа ОУ 1 (инверсный и прямой) двумя раздельными цепями. На инверсный вход мешающие напряжения проходят через резистор 7, а на прямой же вход - другим путем через выделяющий их фильтр Д-0,4 2, трансформаторный фазовращатель 3 и делитель 4 напряжения.

При прохождении через полузвено ФНЧ 2 мешающие напряжения получают сдвиг по фазе, но при дальнейшем их прохождении через фазовращатель 3, поворачивающий фазу еще на 180о (при соответствующем включении его обмоток), мешающие напряжения приобретают первоначальную фазу. Напряжения же помех, поступающие на инверсный вход ОУ 1 через резистор 7, не подвергаются фазовым изменениям. В результате мешающие напряжения поступают на оба входа ОУ в одинаковой фазе (синфазно). По величине они также приравниваются изменением сопротивления переменного резистора 6 в делителе 4 напряжения.

При поступлении же на оба входа ОУ 1 равных по величине и синфазных мешающих напряжений, как следует из теории ОУ, они максимально подавляются и обнаруживаются на выходе ОУ 1 ослабленными 40 - 50 дБ.

Необходимо учесть, что уравнивание напряжений на входах ОУ в данном случае достигается только при одной частоте мешающих напряжений, пропускаемых полузвеном ФНЧ 2, так как фильтр вносит в цепь затухание, изменяющееся в зависимости от частоты. Целесообразно уравнять на входах ОУ 1 и получить максимальное подавление более значительного мешающего напряжения, наблюдаемого при частоте 50 Гц.

Так как при возрастающем затухании фильтра с увеличением частоты увеличивается неравенство величин мешающих напряжений на входах ОУ 1, то при максимальном подавлении напряжения помехи с частотой 50 Гц, напряжения помех более высоких частот 100, 150, 200 Гц подавляются меньше.

Для уменьшения этой зависимости результатов подавления помех от изменения затухания фильтра в полосе пропускания в устройстве предусмотрено снижение крутизны нарастания затухания фильтра с возрастанием частоты, достигаемое тем, что в состав устройства введено не целое значение, а полузвено ФНЧ 2. Это же достигается расширением полосы пропускания с 0,2 до 0,4 кГц и тем, что фазовращатель 3 имеет коэффициент трансформации, обеспечивающий небольшое повышение трансформируемого напряжения. При этом устройство обеспечивает достаточно большое подавление и тех помех, частота которых выше 5 Гц, тем более, что эти помехи сами по себе имеют более низкий уровень.

Напряжения полезных сигналов, имеющие частоты выше 0,4 кГц и попадающие в полосу задерживания полузвена ФНЧ 2, проходят через фильтр на прямой вход ОУ 1 со значительно большим затуханием, чем по другой цепи на инверсный вход. При разностном же соотношении напряжений, поступающих на оба входа ОК 1, эти напряжения не подавляются, а усиливаются. Таким образом, устройство подавления помех одновременно функционирует и как линейный усилитель приемного тракта аппаратуры связи с регулировкой усиления полезных сигналов изменением сопротивления переменного резистора 8 в цепи отрицательной обратной связи ОУ 1.

Повышение отношения сигнал/помеха в рассматриваемом устройстве достигается не только вследствие свойства ОУ значительно подавлять синфазные напряжения. Тогда как в обычном линейном усилителе аппаратуры связи нежелательно усиливаются не только полезные сигналы, но и помехи, в линейном усилителе в виде рассматриваемого устройства компенсационно сниженный уровень помех не повышается, усиливаются только полезные сигналы, причем обеспечивается дополнительное повышение отношения сигнал/помеха на выходе аппаратуры связи за счет увеличения только числителя отношения при отсутствии увеличения знаменателя.

(56) Михайлов М. И. и Разумов Л. Д. Защита кабельных линий связи от влияния внешних электромагнитных помех. М. : Связь, 1967, с. 319 и 320, р. 10.58.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ПОМЕХ В АППАРАТУРЕ СВЯЗИ, содержащее усилитель и фазовращатель, отличающееся тем, что, с целью повышения отношения сигнал/помеха на выходе устройства, введены полузвено фильтра низких частот (ФНЧ) с полосой пропускания 0 - 0,4 кГц и резисторный делитель напряжения, при этом усилитель выполнен в виде операционного усилителя, прямой вход которого подключен к выходу резисторного делителя напряжения, инверсный вход операционного усилителя соединен с входом полузвена ФНЧ и является входом устройства, выход полузвена ФНЧ через фазовращатель подключен к входу делителя напряжения, при этом фазовращатель выполнен в виде малогабаритного трансформатора, а все устройство включается в состав аппаратуры связи вместо линейного усилителя приемного тракта.

РИСУНКИ

Рисунок 1