Система цифрового стереофонического радиовещания

 

Использование: в технике связи, а именно для цифрового стереофонического радиовещания с приемом на индивидуальные цифровые радиоприемники. Сущность изобретения: система цифрового стереофонического вещания содержит на передающей стороне два канала обработки сигнала, каждый из которых содержит приемник звука и усилитель звуковой частоты, блок кодирования, в состав которого входят два аналого-цифровых преобразователя, формирователь группового сигнала, генератор синусоидальных колебаний, делитель частоты, передатчик , амплитудный модулятор и выходной усилитель. На передающей стороне цифровой приемник содержит приемник точных частот, амплитудный детектор, счетчик, дешифратор, первый, второй, третий элементы задержки, элемент НЕ, элемент И, ключ, два канала, в состав каждого из которых входят формирователь импульсов, первый, второй, третий, четвертый ключи, триггер, первый, второй регистры, цифроаналоговый преобразователь, фильтр звуковых частот, усилитель мощности и громкоговоритель, элемент И. Система обеспечивает повышение пропускной способности канала связи при передаче цифровой стереофонической программы. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано для цифрового стереофонического радиовещения с приемом на индивидуальные цифровые радиоприемники.

Известна цифровая система вещания, содержащая на передающей стороне кодер, модулятор и передатчик, на приемной стороне - цифротюнер и радиодекодер. Кодер формирует два цифровых потока по 2048 кбит/с, разделенных по времени и кодированных ИКМ, которые модулируют сигнал несущей частоты 102 МГц. Частота дискретизации 32 кГц. Кодирование 10-разрядное из нелинейного преобразования 14-разрядного линейного кода. Излучаемый сигнал занимает полосу 4 МГц (100-104 МГц). Метод модуляции - двукратная относительная фазовая модуляция. Цифротюнер преобразует фазомодулированный сигнал частотой 102 МГц в два цифровых потока. Радиодекодер производит декодирование и преобразование цифрового сигнала в аналоговый.

Недостатками аналога являются большая полоса частот, занимаемая для передачи (4 МГц), низкая частота дискретизации 32 кГц, малое число уровней квантования 2¹⁴, а наличие генераторного оборудования в цифровом приемнике требует фазовой синхронизации, сильно усложняет приемник.

Известна система цифровой междугородной передачи сигналов стереофонического вещания, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные АЦП, блок кодирования и блок объединения цифровых потоков, а также синтезатор частот дискретизации и формирователь сигнала несущей частоты, последовательно соединенные сумматор, полосовой фильтр, блок переноса спектра сигнала и фильтр низкой частоты, а на приемной стороне - последовательно соединенные блок разделения цифровых потоков, блок декодирования и ЦАП и синтезатор частот синхронизации, а также два сумматора, суммарно-разностный преобразователь и последовательно соединенные формирователь сигнала несущей частоты, блок переноса спектра сигнала и полосовой фильтр.

В этом устройстве путем частотного ограничения звукового сигнала сверху до 10 кГц, транспонированием верхних частот сигнала в область низких на передающей стороне и ретранспонированием их на приемной стороне добиваются снижения скорости передачи цифровой информации с 640 до 512 кбит/с.

Недостатки прототипа следующие: путь подачи в эфир цифрового стереовещания даже во внутризоновой сети возможен только по радиолинии цифровой спутниковой связи, принцип передачи которого определяет, что занимаемая полоса частот не будет уже 1 МГц; очень низкая частота дискретизации передает полосу звуковых частот только до 15 кГц, современная звуковая аппаратура требует диапазона звукового сигнала до 20 кГц; невозможен прием на индивидуальные цифровые радиоприемники; невозможно цифровое радиовещание в диапазоне метровых волн.

Цель изобретения - повышение пропускной способности канала связи при передаче цифровой стереофонической программы.

Это позволяет уменьшить занимаемую полосу частот для передачи цифрового стереовещания через эфир в несколько тысяч раз по сравнению с прототипом, что достигается путем модуляции несущей частоты параллельно двумя цифровыми потоками по амплитуде, сигналы единиц кодов которых представлены положительными и отрицательными полупериодами синусоид, полоса занимаемых частот определяется только стабильностью суточного отклонения частоты задающего генератора синусодидальных колебаний передающей части (± 102 Гц), применение частоты дискретизации 160 кГц и 16-разрядного кодирования сигнала позволяет повысить отношение сигнал/шум квантования в 4 раза, исключить в приемной части процесс фазовой синхронизации использованием тактовых импульсов передающей части для управления циклами работы аппаратуры цифрового приемника и осуществить цифровое стереофоническое радиовещение в диапазоне метровых волн.

На фиг. 1 приведена структурная схема передающей стороны системы; на фиг. 2 - функциональная схема АЦП передающей стороны; на фиг.3 - плоскость входных зрачков квантующей линейки АЦП; на фиг.4 - функциональная схема блока формирователя группового сигнала; на фиг.5 - функциональная схема цифрового радиоприемника.

Передающая сторона (см. фиг.1) включает два канала обработки сигнала, каждый из которых содержит последовательно соединенные приемник 1 звука и усилитель 2 звуковой частоты, последовательно соединенные блок 3 кодирования, содержащий два АЦП 4 и 5, и формирователь 6 группового сигнала, последовательно соединенные генератор 7 синусоидальных колебаний и делитель 8 частоты, а также включает передатчик 9, содержащий последовательно соединенные генераторы 11 несущей частоты, амплитудный модулятор 10 и выходной усилитель 12.

АЦП 4 и 5 выполнены идентично (см. фиг.2) в виде последовательно соединенных управляемого делителя 13 напряжения, блока 14 ключей, согласующего усилителя 15, усилителя 16 и пьезоэлектрического дефлектора 17 и излучателя, в состав которого входят импульсный светодиод 18, щелевая диафрагма 19 и объектив 20, и квантующей линейки 21 световодов, последовательно соединенных блока 22 фотоприемников, первого дешифратора 23, шифратора 24 и второго дешифратора 25, третьего дешифратора 26, формирующего сигнал "1" в 18-й разряд кода для получения признака четности единиц в коде при их нечетном числе, и ключа 27, формирующего знак отрицательной полярности сигнала.

Формирователь 6 группового сигнала (см. фиг.4) выполнен в виде двух каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных приемного регистра 28 и блока 29 элементов И, распределителя 30 импульсов, последовательно соединенных первого элемента ИЛИ 31, второго элемента ИЛИ 32 и выходного ключа 33, выход которого является выходом формирователя 6, каждый канал также включает первый ключ 34, последовательно соединенные второй ключ 35 и формирователь 36 импульсов, последовательно соединенные счетчик 37 импульсов и элемент И 38.

Цифровой приемник (см. фиг.5) включает последовательно соединенные приемник 39 точных частот и амплитудный детектор 40, последовательно соединенные счетчик 41, дешифратор 42 и первый элемент задержки 43, два элемента НЕ 44, два вторых элемента задержки 45, два элемента И 46, последовательно соединенные третий элемент задержки 47 и ключ 48, два канала, каждый из которых включает последовательно соединенные формирователь 49 импульсов, первый ключ 50, триггер 51, второй ключ 52, первый регистр 53, цифроаналоговый преобразователь 54, фильтр 55 звуковых частот, усилитель 56 мощности, громкоговоритель 57, последовательно соединенные третий ключ 58, четвертый ключ 59 и второй регистр 60. Приемник также содержит элемент ИЛИ 61.

В качестве звукоприемников 1 могут быть использованы микрофоны, звукосниматели и магнитные головки. Усилителями 2 аналоговые сигналы усиливаются и поступают на вход управляемого делителя 13 напряжения. Делитель является семиступенчатым резистивным делителем напряжения, коэффициент передачи которого изменяется сигналами с второго дешифратора 25 при помощи семи ключей 14, подключающих выход ступеней делителя 13 к входу согласующего усилителя 15, который является эмиттерным повторителем. Сигнал, усиленный до соответствующей величины усилителем 16, поступает на электроды пьезоэлектрического дефлектора 17, который разверткой луча по плоскости входных зрачков квантующей линейки 21 преобразует аналоговый сигнал в двоичный код. Преобразование выполняется с частотой дискретизации 160 кГц, поступающей на вход светодиода 18 с первого выхода делителя 8 частоты (40:1). На вход делителя 8 частоты поступает синусоидальный сигнал частотой 6,4 МГц с генератора 7 синусоидальных колебаний, имеющего суточное отклонение частоты 1 ^. 10^-6, ± 6,4 Гц. Получение двоичного кода осуществляется разверткой луча в момент импульса излучения со светодиода 18 отражателем дефлектора 17 по входным торцам световодов квантующей линейки 21, преобразованием светового сигнала в электрический фотоприемником блока 22 и присвоением ему соответствующего кода при помощи дешифратора 23 и шифратора 24. Для сканирования используется обратный пьезоэлектрический эффект, возникающий под воздействием сигнала с усилителя 16.

Щелевая диафрагма 19 и объектив 20 формируют луч шириной, равной диаметру входного зрачка световода линейки 21, и высотой 2 мм для облегчения юстировки при настройке АЦП. Диаметр входного зрачка световодов принят 0,01 мм. Источником излучения является инфракрасный импульсный диод АЛ402А с временем нарастания излучения 25 нс, что с запасом удовлетворяет частоте дискретизации 160 кГц. Дискретизация осуществляется излучением светодиодов 18 по управляющим сигналам с первого выхода делителя 8 частоты, поступающим параллельно на светодиоды обоих АЦП 4 и 5. Квантующая линейнка 21 представляет собой набор 1024х2 штук световодов плюс два для выявления полярности (фиг. 3). Ширина входной плоскости линейки 1025 ^. 2 ^. 0,01 = 20,5 мм. Дальность расположения входной плоскости линейки от отражающей поверхности дефлектора 17 составляет b = = = 38,26 мм, , где b - дальность до входной плоскости линейки от отражателя, мм; a - величина размаха развертки по одной половине линейки, мм; α - угол отклонения луча дефлектором от нейтрального положения, равный 15^o.

Световые импульсы преобразуются фотоприемниками блока 22 в электрические, фотоприемниками являются лавинные фотодиоды ЛФД, изготовленные методом микроэлектронной технологии на выходных торцах световодов линейки 21. Выходы фотоприемников подключены к соответствующим входам дешифратора 23. Разрешающая способность квантования линейкой принята 10 мкВ, что при кодировании 16-разрядным кодом составляет диапазон кодируемого сигнала на входе АЦП от -0,65536 до +0,65536В (0,00001 ˙2¹⁶). Первые 1024 световода предназначены для кодирования сигнала положительной полярности в 10-разрядный код, вторые 1024 световода предназначены для кодирования входного сигнала отрицательной полярности в 10-разрядный код. Дешифратор 23 предназначен для коммутации выхода соответствующего фотоприемника и выхода второго дешифратора 25 с соответствующим входом шифратора 24. Код формируется шифратором 24 по сигналу с выхода дешифратора 23. С приходом сигнала с дешифратора 23 на выходе шифратора 24 появляется в параллельном виде 16-разрядный код, который и представляет мгновенное значение звукового сигнала. Код поступает на вход второго дешифратора 25, который выдает импульс на соответствующем выходе, который открывает свой ключ в блоке 14. Этот же импульс поступает на соответствующий вход первого дешифратора 23 для выдачи из шифратора кода большего 2¹⁰.

Для выявления достоверности передаваемых через эфир кодов применяется проверка кодов на четность составляющих его единиц. Формирует признак четности единиц в коде третий дешифратор 26. Код с шифратора 24 и единица отрицательной полярности поступают в дешифратор 26, предназначенный для добавления импульса в контрольный 18-й разряд. При добавлении в 18-й разряд единицы общее число их в коде становится четным. Значение контрольного разряда равно "1", если количество единиц в коде нечетное, и равно "0", если число единиц в коде четное. С поступлением в дешифратор 26 кодов с четным числом единиц на выходе его сигнал отсутствует, а с поступлением кода с нечетным числом единиц на выходе появляется импульс, заполняющий 18-й разряд. При положительной полярности в 17-м разряде сигнал "1" отсутствует, при отрицательной полярности в 17-м разряде присутствует значение "1". Заполнение 17 разряда знаком минус осуществляется ключом 27. При положительной полярности сигнала импульс со световода "+" (см. фиг.3) закрывает ключ 27 и импульс в 17 разряд не поступает, там значение "0". При отрицательной полярности импульс со световода "-" открывает ключ 27 и он пропускает импульс дискретизации в 18-й разряд как знак "-". С изменением полярности на положительную ключ 27 закрывается сигналом со световода "+". Таким образом, с выхода АЦП с частотой 160 кГц выходят 18-разрядные коды.

Процесс кодирования в АЦП.

При первичном включении или при отсутствии сигнала на входе делителя 13 на вход дешифратора 25 поступает код из одних нулей, и сигнал с первого выхода дешифратора 25 открывает первый ключ в блоке 14, который подключает к входу согласующего усилителя 15 первую ступень делителя 13, определяя тем коэффициент передачи делителя 1,0. С поступлением сигнала на вход блока 13 он усиливается в усилителе 16 и поступает на электроды пьезодефлектора 17, который производит отклонение луча в плоскости входных зрачков световодов линейки 21, и шифратор 24 формирует на выходах код, соответствующий амплитуде входного сигнала. С ростом амплитуды сигнала звука этот процесс повторяется до появления на выходе шифратора 24 кода 2¹⁰. С приходом в дешифратор 25 кода 2¹⁰ появляется сигнал на втором его выходе, который открывает в блоке 14 второй ключ. Коэффициент передачи делителя 13 становится 0,5. С дальнейшим ростом амплитуды с выхода шифратора 24 поступает код 2¹¹, который поступает в дешифратор 25 и определяет выход сигнала с третьего выхода. Коэффициент передачи становится 0,25. Код 2¹² определяет появление импульса с четвертого выхода дешифратора 25, коэффициент передачи - 0,125. Код 2¹³ определяет коэффициент 0,0625, код 2¹⁴ - коэффициент 0,03125. Код 2¹⁵ - коэффициент 0,015625, который остается до кода 2¹⁶. При уменьшении амплитуды идет обратный процесс.

Быстродействие преобразования в код определяется задержкой сигналов фотоприемником, дешифратором 23, шифратором 24, дешифратором 25 и срабатыванием ключа на открытие в блоке 14. Время срабатывания фотоприемника 10^-8 с и им можно пренебречь. Время задержки в дешифраторе 23 и шифраторе по 0,2 мкс. Время задержки в дешифраторе 25 составит 0,05 мкс (дешифратор линейный), срабатывание ключа не превысит 0,05 мкс. Общее время срабатывания АЦП при коде 2¹⁷ 0,5 мкс, что определяет быстродействие преобразования не менее чем 2 ^.10⁶ пр/с, что с запасом удовлетворяет частоте дискретизации 160 кГц. Скорость создания информации одним АЦП : 160 ^. 10³x18 раз = 2,88 Мбит. Два 18-разрядных кода поступают в приемные регистры 28 (см. фиг.4) формирователя 6 группового сигнала. Приемные регистры служат для приема и кратковременного хранения кодов, которые выдаются из них параллельным кодом. Сигналом выдачи является импульс дискретизации делителя 8 частоты. Каждый блок 29 имеет по 18 элементов И. Распределители 30 импульсов имеют по двадцать выходов (см. фиг.4). Счетными импульсами для распределителя 30 первого канала являются положительные полупериоды синусоидальных колебаний с второго выхода делителя 8 частоты, для распределителя 30 импульсов второго канала - отрицательные полупериоды тех же синусоид. Частота колебаний 6,4 МГц. Первый распределитель импульсов 30 принимает положительные полупериоды синусоид во время открытого состояния ключа 34 первого канала, который открывается сигналом с элемента И 38 и закрывается сигналом с двадцатого выхода этого же распределителя. За время открытого состояния ключ 34 из двадцати синусоид пропускает 20 положительных полупериодов колебаний. Ключ 34 второго канала также открывается сигналом со схемы И 38 и за время открытого состояния пропускает 20 отрицательных полупериодов колебаний в распределитель 30 импульсов второго канала. Закрывается ключ 34 второго канала и обнуляется распределитель 30 второго канала сигналом с двадцатого выхода этого же распределителя импульсов. Этот же импульс открывает ключи 35.

Ключ 35 первого канала пропускает на вход формирователя 36 импульсов первого канала положительные полупериоды 20 колебаний с третьего выхода делителя 8 частоты, а ключ 35 второго канала пропускает отрицательные полупериоды тех же колебаний на вход формирователя 36 импульсов второго канала. Формирователи 36 импульсов представляет собой несимметричный триггер с эмиттерной связью, триггер применяется как формирователь прямоугольных импульсов из гармонически изменяющихся сигналов. С формирователя 36 первого канала 20 импульсы поступают на второй вход элемента ИЛИ 32 первого канала и с него на вход выходного ключа 33 первого канала. С выхода формирователя 36 второго канала двадцать импульсов поступают через элемент ИЛИ 32 второго канала на вход выходного ключа 33 второго канала. Выходные ключи 33 выполнены по диодной мостовой схеме с временем включения 0,01 мкс.

С выхода формирователя 36 второго канала импульсы поступают и на вход пятиразрядного счетчика 37. С приходом 20-го импульса (код 10100) на вход элемента И 38 поступают два импульса: со старшего и третьего разрядрв. Импульс с выхода элемента И 38 открывает ключи 34 и закрывает ключи 35. Преобразование импульсов кода с регистра 28 первого канала в положительные полупериоды синусоид осуществляется выходным ключом 33 первого канала, а импульсов кода с регистра 28 второго канала в отрицательные полупериоды синусоид - выходным ключом 33 второго канала. Импульсы кодов, представляющие значения "1", с блоков 29 и 36 первого канала открывают выходной ключ своего канала 33 на время своей длительности 0,078 мкс (0,5 мкс/6,4 МГц), за которое через ключ 33 проходит один положительный полупериод колебания с третьего выхода делителя 8 на вход амплитудного модулятора 10. Импульсы кодов с блоков 29 и 36 второго канала открывают выходной ключ 33 второго канала на время своей длительности 0,078 мкс, который пропускает отрицательный полупериод синусоиды с третьго выхода делителя 8 частоты на вход амплитудного модулятора 10.

В результате на выходе блока 6 формируется групповой сигнал, представляющий чередование положительных и отрицательных полупериодов синусоидальных колебаний. Если в кодах, поступивших с АЦП в приемные регистры 28, единицы представляются наличием импульса, а нули - отсутствием импульса, то в кодах группового сигнала единицы после выходных ключей 33 представляются наличем положительного полупериода синусоиды, а нули - отсутствием положительного полупериода, после выходного ключа 33 второго канала елиницы представляются отрицательными полупериодами синусоид, а нули - отсутствием отрицательных полупериодов, т.е. на выходе блока 6 формируется чередование синусоидальных полупериодов, составляющих целые и не целые синусоиды одной и той же частоты 6,4 МГц.

Для исключения случайного состояния ключей 35 исходное состояние их открытое. Исходным состоянием является состояние сразу после включения питания блока 6. При отсутствии сигнала с ключа 35 на счетчик 37 импульсы не поступают, а следовательно, с элемента И 38 сигнала нет и ключи 34 находятся в закрытом состоянии. Так как после включения питания блока 6 ключи 35 открыты первая кодовая посылка представляет сигнал тактовых импульсов для цифрового приемника. Первая кодовая посылка представляет два 20-разрядных кода: первый представлен единицами в двадцати разрядах и включает двадцать положительных полупериодов синусоид генератора 7, второй код содержит 20 отрицательных полупериодов этих же колебаний. Таким образом сигнал тактовых импульсов для приемника представляется двадцатью полными колебаниями на частоте 6,4 МГц.

Вторая посылка представляет два кода стереосигнала: первый код, единицами которого являются положительные полупериоды колебаний генератора 7, представляет сигнал звука первого канала, второй код, единицами которого являются отрицательные полупериоды колебаний генератора 7, представляет сигнал звука второго канала. Третья посылка опять является сигналом тактовых импульсов, четвертая является стереосигналом и т.д. Посылки стереосигналов звука чередуются с посылками сигналов тактовых импульсов. Частота следования посылок сигналов тактовых импульсов 160 кГц, частота следования посылок кодов стереосигналов также 160 кГц. Общая частота следования посылок 320 кГц. Скорость передачи группового сигнала по эфиру: 0,32 МГц x20 разр. x2 = 12,8 Мбит/с.

Структура группового сигнала.

1. Посылка сигнала тактовых импульсов в составе 20-разрядного кода, из 20 единиц, представленных положительными полупериодами колебаний с частотой 6,4 МГц, и второго 20-разрядного кода из 20 единиц, представленных отрицательными полупериодами той же частоты.

2. Посылка звукового стереосигнала в составе 18-разрядного кода первого канала, единицы которого представлены положительными полупериодами синусоид (19-й и 20-й разряды свободны) 18-и разрядного кода второго канала, единицы которого представлены отрицательными полупериодами синусоид (19-й и 20-й разряды свободны).

При передаче в эфир эти посылки, чередуясь друг за другом, поступают на первый вход амплитудного модулятора 10 передатчика 9. На второй вход модулятроа 10 поступают колебания несущей частоты с генератора 11. Генератор 11 является умножителем частоты колебаний генератора 7 на 16. Частота несущих колебаний 6,4 МГц x 16 = 102,4 МГц. Нестабильность несущей частоты определяется нестабильностью работы генератора 7 и составляет 6,4 Гц x16 = ±102,4 Гц. Колебания генератора 11 модулируются по амплитуде в модуляторе 10, затем усиливаются в выходном усилителе 12 и излучаются в эфир. Формирование радиосигнала амплитудной модуляцией несущей частоты одной модулирующей синусоидальной частотой 6,4 МГц дает возможность организовать большое число радиоканалов цифрового вещания изменением несущей частоты всего лишь на величину нестабильности несущей, (в данном случае 204,8 Гц). Передача сигналов тактовых импульсов для управления работой цифрового приемника не влияет на ширину полосы частот, а заставляет лишь увеличить скорость передачи цифровой информации в эфир, что без труда и выполняется передающей стороной.

Радиосигнал принимается антенной цифрового приемника и поступает на вход приемника 39 точных частот (см. фиг.5). Приемник 39 точных частот принимает сигнал по схеме прямого усиления и включает входную цепь, выполненную в виде фильтров сосредоточенной избирательности (ФСИ) по числу принимаемых станций, первый усилитель радиочастоты, блок полосовых фильтров по числу ФСИ, второй усилитель радиочастоты и АРУ. С выхода приемника 39 точных частот сигнал поступает на вход амплитудного полярного детектора 40. С первого выхода полярного амплитудного детектора 40 положительные полупериоды синусоид частотой 6,4 МГц поступают на вход формирователя 49 импульсов первого канала, с второго выхода детектора 40 продетектированные отрицательные полупериоды синусоид поступают на вход второго формирователя 49 импульсов. Формирователи 49 импульсов формируют на выходе импульсы положительной полярности требуемой длительности и амплитуды. Длительность и амплитуда импульсов соответствует тактовым импульсам передающей стороны. Единицы в кодах представлены наличием импульса, а нули - отсутствием импульса. Импульсы кодов поступают с формирователя первого канала на первый вход первого ключа 50 первого канала и на входы счетчика 41, элемента задержки 45, элемента НЕ 44 и элемента ИЛИ 61, с формирователя 49 второго канала - на первый вход первого ключа 50 второго канала и на вход третьего элемента задержки 47. Исходное состояние ключей 50 закрытое, т.е. после включения питания цифрового приемника ключи 50 в закрытом состоянии.

С приходом тактовой посылки, представленной двумя 20-разрядными кодами с выхода формирователя 49 первого канала, тактовые импульсы следуют на ключ 50 своего канала, но он закрыт, и поступают в счетчик 41, который производит счет импульсов и формирует на своих выходах потенциалы сигнала кода. При подсчете подряд 20 импульсов составляется код 10100, который дешифрируется дешифратором 42, и импульс с его выхода открывает оба первых ключа 50 в обоих каналах, открывает ключ 48, закрывает в обоих каналах ключи 59 и обнуляет оба регистра 53. Если же пришла не тактовая посылка, а код стереосигнала, то в коде всегда есть хоть одно значение нуля, к тому же код стереосигнала максимально имеет 18 разрядов единиц подряд, а 19-й и 20-й разряды всегда являются нулями, элемент НЕ 44 первого канала формирует импульс, а элемент задержки 45 производит задержку прошедшего импульса кода на его длительность, в результате на вход первого элемента И 46 поступают два импульса, который своим выходным сигналом обнуляет все разряды счетчика 41. За время длительности стереосигнала счетчик 41 обнуляться будет не раз и к приходу посылки тактовых импульсов всегда будет обнулен, таким образом вход приемника в связь осуществляется максимум за две посылки, если первой он принял тактовую, но не с самого начала ее, т.е. за 6,25 мкс.

Тактовые импульсы из тактовых посылок предназначены для осуществления работы регистров 53, 60 и ЦАП 54. Из тактовых посылок тактовые импульсы, пройдя первый формирователь 49 импульсов, поступают на первый вход элемента ИЛИ 61. С выхода второго формирователя 49 поступают на вход ключа 50 и на вход третьего элемента задержки 47 и далее на ключ 48. Ключ 48 открыт сигналом с дешифратора 42. Элемент задержки 47 производит задержку сигналов на длительность, равную посылке тактовых импульсов (3,125 мкс). Через открытый ключ 48 тактовые импульсы поступают на второй вход элемента ИЛИ 61. В результате элемент ИЛИ 61 получает на входы непрерывно тактовые импульсы: сначала на первый вход - с первого формирователя 49 импульсов, затем на второй вход - с второго формирователя 49 импульсов после элемента задержки 47. Частота их 6,4 МГц. С поступлением через ключ 48 кода стереосигнала первое же присутствие нуля в коде с помощью элемента НЕ 44 и элемента задержки 45 второго канала элемент И 46 своим сигналом закроет ключ 48.

После открытия ключей 50 коды стереосигналов поступают в регистры 53 и в триггеры 51. Триггер 51 производит контроль кодов стереосигналов на четность. Первый импульс кода определяет появление импульса на первом (нечетном) выходе триггера, второй импульс кода определяет импульс на втором (четном) выходе триггера 51. В процессе поступления сигналов кода состояние триггера 51 перекидывается; импульс то на нечетном выходе, то на четном. В это же время сигналы кода заполняют разряды регистра 53. Ключ 50 открыт до прихода сигнала U₃, который проходит с элемента задержки 43. Этот элемент задерживает импульс с дешифратора 42 на длительность, равную длительности 18-разрядного кода, т.е. на 2,8125 мкс (1^.18/6,4 ^. 10⁶ Гц).

В момент закрытия ключей 50 открываются ключи 52 и 58 обоих каналов на время длительности импульса открытия U_от, выполняющие коммутацию выходов триггера 51 к управляющим входам регистров 53 и 60 обоих каналов. При четном числе единиц в коде сигнал в триггере 51 будет на четном выходе, а при нечетном числе единиц в коде сигнал будет на нечетном выходе. В случае четного числа единиц импульс с четного выхода триггера 51 пройдет открытый ключ 52 и выдаст из регистра 53 цифровой код стереосигнала в ЦАП 54. При этом код поступает и во второй регистр 60. Если код не прошел проверку на четность, то импульс с нечетного выхода триггера 51 через открытый ключ 58 выдаст в ЦАП 54 содержимое второго регистра 60. Порядок обнуления разрядов регистров 53 и 60 разный. Регистр 53 обнуляется сигналом с выхода дешифратора 42 каждый раз перед приходом очередного кода. Разряды регистра 60 обнуляются сигналом с выхода четвертого ключа 59 в момент его открытого состояния импульсом с дешифратора 42. Открывается ключ 59 сигналом с ключа 52 и закрывается импульсом с ключа 58. Такой процесс необходим для случая неоднократной выдачи одного и того же кода из регистра 60, если следующие друг за другом несколько кодов подряд не пройдут проверку на четность. Этот прием устраняет влияние искаженных помехами кодов на качество передачи. Для устранения влияния искаженных кодов на качество звуков в устройстве приняты меры для их исключения: увеличение частоты дискретизации в четыре раза и применение контроля на четность.

За время наибольшей интенсивности роста звукового сигнала (это 3 мс) пройдет 480 кодов. При таком числе кодов за 3 мс будет достаточное количество достоверных кодов, которые обеспечат хорошее качество восстановления аналогового сигнала звука, к тому же при полосе в 102 Гц помехи не окажут сильного влияния на передаваемые стереосигналы.

Если код прошел контроль на четность, то импульс с дешифратора 42, прошедший через ключ 59, обнулит регистр 60 и подготовит его к приему следующего кода с первого регистра 53. Открывается ключ 59 с четного выхода триггера 51, прошедший ключ 52. При следующем достоверном коде регистр 60 опять обнулится и примет с регистра 53 новый код. Если код проверку не проходит, то импульс на обнуление регистра 60 не проходит, так как успеет закрыться ключ 59 импульсом с нечетного выхода триггера 51. В этом случае импульс с нечетного выхода триггера 51 выдаст в ЦАП 54 взамен кода регистра 53 код с регистра 60. Коды звуковых сигналов преобразуются в аналоговые в ЦАП 54, которые проходят фильтр 55 звуковой частоты, усиливаются в усилителе 56 мощности и поступают в громкоговоритель.

Применение повышенной частоты дискретизации смещает шумы квантования в область более высоких частот, что облегчает их фильтрацию. В этом случае достаточно простого фильтра низких частот третьего порядка. Смена станции радиовещения производится переключением в приемнике 39 точных частот на другой фильтр сосредоточенной избирательности, при этом включается и соответствующий полосовой фильтр.

Система работает следующим образом. Звуковые колебания воспринимаются приемниками звука 1, усиливаются усилителем 2, выходные сигналы которых преобразуются АЦП 4 и 5 в 16-разрядные коды. Преобразование ведется синхронно с частотой дискретизации 160 кГц. На выходе АЦП коды сигналов представляются 18 разрядами. Затем коды поступают параллельно в приемные регистры 28 формирователя 6 группового сигнала, формирующего полный групповой сигнал в составе двух посылок: первая представляет посылку двух кодов по 20 единиц (тактовых импульсов) каждый, вторая представляет два 18-разрядных стереосигнала. На выходе формирователя 6 группового сигнала единицы уже представлены не импульсами, а положительными и отрицательными полупериодами синусоидальных колебаний генератора 7. Несущая частота генератора 11 в передатчике 9 модулируется групповым сигналом с блока 6 и излучается в эфир.

Радиосигнал принимается приемником 39 точных частот, усиливается и детектируется двухполярным амплитудным детектором 40. Формирователи 49 преобразуют представление единиц кодов из полупериодов синусоид в положительные импульсы, по длительности равные длительности тактовых импульсов передающей стороны. Импульсы посылки тактовых импульсов используются для обеспечения работы регистров 53, 60 и ЦАП 54. Коды стереосигналов поступают в регистры 53, из которых выдаются в ЦАП 54 для преобразования в аналоговый сигнал. Проверку на четность кодов проводит триггер 51. При выявлении недостоверности кода в ЦАП 54 выдается код из регистра 60, прошедший перед этим проверку на четность. Аналоговые сигналы усиливаются и подаются на громкоговоритель 57. Занимаемая полоса частот в эфире составляет всего 204,8 Гц или ± 102,4 Гц.

Формула изобретения

1. СИСТЕМА ЦИФРОВОГО СТЕРЕОФОНИЧЕСКОГО РАДИОВЕЩАНИЯ, содержащая на передающей стороне два канала обработки сигнала, последовательно соединенные блок кодирования и формирователь группового сигнала, а также делитель частоты и передатчик, в состав которого входят последовательно соединенные генератор несущей частоты, амплитудный модулятор и выходной усилитель, а на приемной стороне - цифровой приемник, отличающаяся тем, что, с целью повышения пропускной способности канала связи при передаче цифровой стереофонической программы, в нее на передающей стороне введен генератор синусоидального колебания, каждый из двух каналов обработки сигнала выполнен в виде последовательно соединенных приемника звука и усилителя звуковой частоты, блок кодирования выполнен в виде двух аналого-цифровых преобразователей (АЦП), входы, управляющий вход и выходы которых являются соответственно входами, управляющим входом и выходами блока кодирования, а формирователь группового сигнала выполнен в виде двух каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных приемного регистра, блока элементов И, другие входы которого соединены с соответствующими выходами распределителя импульсов, первого элемента ИЛИ, второго элемента ИЛИ и выходного ключа, выход которого соединен с выходом выходного ключа другого канала и является выходом формирователя группового сигнала, первого ключа, включенного между соответствующим выходом формирователя группового сигнала и управляющим входом распределителя импульсов, сигнальный вход которого соединен с соответствующим выходом распределителя импульсов данного канала, и последовательно соединенных второго ключа и формирователя импульсов, выход которого соединен с другим входом второго элемента ИЛИ данного канала, а также последовательно соединенных счетчика импульсов и элемента И, при этом первый вход счетчика импульсов соединен с выходом формирователя импульсов второго канала, выход элемента И соединен с вторыми входами первых ключей и с первыми входами вторых ключей обоих каналов и с вторым входом счетчика импульсов, один из выходов распределителя импульсов второго канала обработки сигнала соединен с вторыми входами вторых ключей, причем сигнальные входы и тактовый вход приемных регистров обоих каналов являются соответственно входами и первым управляющим входом формирователя группового сигнала, вторым, третьим и четвертым управляющими входами которого являются соответственно соединенные между собой третьи входы первых ключей обоих каналов, соединенные между собой вторые входы выходных ключей обоих каналов и соединенные между собой третьи входы вторых ключей обоих каналов, при этом выходы усилителей звуковой частоты обоих каналов соединены с входами АЦП блока кодирования, управляющий вход которого соединен с первым управляющим входом формирователя группового сигнала и с первым выходом делителя частоты, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с соответствующими входами формирователя группового сигнала, выход которого соединен с другим входом амплитудного модулятора передатчика, вход генератора несущей частоты которого соединен с первым выходом генератора синусоидальных колебаний, второй выход которого соединен с входом делителя частоты, а на приемной стороне цифровой приемник выполнен в виде последовательно соединенных приемника точных частот и амплитудного детектора, последовательно соединенных счетчика, дешифратора и первого элемента задержки, а также элементов НЕ, элементов задержки, элементов И, ключа и двух каналов, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных формирователя импульсов, первого ключа, триггера, второго ключа, первого регистра, цифроаналогового преобразователя (ЦАП), фильтра звуковых частот, усилителя мощности и громкоговорителя, причем прямой выход триггера соединен через последовательно соединенные третий ключ, четвертый ключ и второй регистр с другим входом ЦАП данного канала, выход первого ключа соединен с вторым входом первого регистра, выход которого соединен с вторым входом второго регистра, третий вход которого соединен с выходом четвертого ключа, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, при этом выходы амплитудного детектора соединены соответственно с входом формирователя импульсов первого канала и с входом формирователя импульсов второго канала, выход формирователя импульсов первого канала соединен с первым входом счетчика, с входом второго элемента задержки, с входом первого элемента НЕ и с первым входом элемента ИЛИ, выходы второго элемента задержки и первого элемента НЕ через первый элемент И соединены с вторым входом счетчика, выход дешифратора соединен с вторыми входами первых ключей и с третьими входами четвертых ключей обоих каналов, а выход первого элемента задержки соединен с третьими входами первых ключей и с вторыми входами вторых и третьих ключей обоих каналов, выход формирователя импульсов второго канала через последовательно соединенные третий элемент задержки и ключ соединен с вторым входом элемента ИЛИ и с входами второго элемента НЕ и второго элемента задержки, выходы которых через второй элемент И соединены с первым управляющим входом ключа, второй управляющий вход которого соединен с выходом дешифратора, а выход элемента ИЛИ соединен с управляющими входами первого и второго регистров и ЦАП обоих каналов.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что аналого-цифровой преобразователь обоих каналов выполнен идентично в виде последовательно соединенных управляемого делителя напряжения, блока ключей, согласующего усилителя, усилителя и пьезоэлектрического дефлектора и излучателя, в состав которого входят импульсный светодиод, щелевая диафрагма и объектив, и квантующей линейки световодов, входы которых оптически соединены с отражателем пьезоэлектрического дефлектора, последовательно соединенных блока фотоприемников, первого дешифратора, шифратора и второго дешифратора, выходы которого соединены с соответствующими входами блока ключей и с соответствующими входами первого дешифратора, а входы блока фотоприемников оптически соединены с выходными торцами световодов квантующей линейки световодов, а также третьего дешифратора и ключа, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами блока фотоприемников, а выход ключа соединен с соответствующим входом третьего дешифратора, другие входы которого соединены с соответствующими входами второго дешифратора, причем выходы шифратора и выход третьего дешифратора являются выходами АЦП, входом и управляющим входом которого являются соответственно вход управляемого делителя напряжения и соединенные между собой третий вход ключа и вход импульсного светодиода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5