Выделитель фазовой составляющей речевого сигнала



Выделитель фазовой составляющей речевого сигнала
Выделитель фазовой составляющей речевого сигнала
Выделитель фазовой составляющей речевого сигнала
Выделитель фазовой составляющей речевого сигнала

 


Владельцы патента RU 2454800:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) (RU)

Изобретение относится к области передачи речевого сигнала. Предложенный выделитель фазы PC выполнен на основе чувствительного когерентного фазового дискриминатора клиппированного однополосного сигнала с увеличением девиации фазы за счет введенных двух ее умножителей одинаковой кратности без потери ее начальной составляющей. Это позволяет получить технический результат - повысить качество синтезированной речи на приемной стороне. 4 ил.

 

Изобретение относится к области передачи речевого сигнала синтетическим способом, при котором передается не полный речевой сигнал (PC), а только его огибающая и частотна составляющая. Полоса частот каждой из них не более 40 Гц, что в 77 раз меньше полосы частот полного PC, равной 3100 Гц. В это же число раз может быть сокращена и полоса частот радиоканала при их передаче. Данный способ и устройство описаны в следующих источниках:

1. Патент РФ на ПМ №88220. Компандер спектра передаваемого РС/А.А.Волков, С.Н.Кузнецов. Приоритет от 26 июня 2009 г.

2. Волков А.А. Синтетический метод цифровой передачи PC // Электросвязь, 2004 №7. - С.36-38.

3. Верзунов М.В. Однополосная модуляция в радиосвязи. - М.: Воениздат, 1972.

По технической сущности наиболее близким к изобретению является устройство, описанное в первом источнике, которое по этой причине и принимается за его прототип. В остальных источниках - аналоги изобретения.

Прототип состоит из последовательно соединенных источника аналогового PC, формирователя однополосного сигнала (ФОС), усилителя-ограничителя амплитуды сигнала, стандартного частотного демодулятора (СЧД), интегратора по времени и генератора колебания вспомогательной несущей частоты, подключенного к высокочастотному (в.ч.) входу ФОС.

По PC b(t)=U(t)cos[φ(t)+φ0] формируется однополосное колебание u0(t)=U(t)cos[wt+φ(t)+φ0], которое после усиления и ограничения амплитуды до постоянного уровня поступает на вход резонансного СЧД. На его выходе имеет место колебание uч(t)=kdφ(t)/dt, пропорциональное фазовой составляющей dφ(t)/dt PC, где К - коэффициент пропорциональности. Далее uч(t) интегрируется по времени и на выходе интегратора сигнал u(t)=kφ(t) пропорционален фазе φ(t) PC. Так как СЧД - дифференцирующее устройство, то на его выходе теряется постоянная составляющая фазы φ0, а на выходе интегратора восстанавливается новая начальная фаза φ1≠φ0, что снижает качество синтезированной речи, т.к. так как по φ(t)+φ0 восстанавливается огибающая PC. Кроме того, у продифференцированного по времени сигнала амплитуда умножается на его круговую частоту, отчего его полоса частот значительно расширяется. Поэтому вместо частотной составляющей в [1] предложено передавать фазовую составляющую φ(t) без широкополосной амплитудной составляющей, которая восстанавливается на приемной стороне по φ(t)+φ0. Девиация частоты однополосного сигнала не превышает 40 Гц, в то время как для нормальной работы СЧД требуется девиация частоты не менее 2 кГц, что в 50 раз больше 40 Гц. Поэтому при подаче на вход СЧД однополосного колебания на его выходе сигнал ниже допустимого уровня, как и на выходе интегратора.

Основным недостатком прототипа является сравнительно низкое качество синтезированной речи из-за малой девиации частоты однополосного сигнала, низкой чувствительности СЧД, низкого уровня сигнала на его выходе и φ≠φ0.

Техническим результатом изобретения является повышение качества синтезированной речи за счет повышения чувствительности детектора, девиации частоты однополосного сигнала и сохранения его начальной фазы φ0.

Сущность изобретения состоит в том, что в выделитель фазовой составляющей PC, состоящий из последовательно соединенных источника аналогового PC, ФОС, усилителя-ограничителя (УО) амплитуды сигнала, а также генератора колебания вспомогательной несущей частоты, подключенного к в.ч. входу ФОС, дополнительно введены два умножителя фазы PC одинаковой кратности, фазовращатель на 90°, когерентный фазовый дискриминатор, причем выход УО подключен через первый умножитель фазы PC к сигнальному входу когерентного фазового дискриминатора, к опорному входу которого подключен выход генератора колебания вспомогательной несущей частоты через последовательно включенные второй умножитель фазы и фазовращатель на 90°.

Существенным отличием изобретения являются введенные элементы и их связи.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого выделителя фазовой составляющей PC, на фиг.2 - принципиальная схема фазового дискриминатора, на фиг.3 - векторная диаграмма, поясняющая работу фазового дискриминатора, а на фиг.4 - детекторная характеристика фазового дискриминатора.

На фиг 1 обозначено: 1 - источник PC; 2 - ФОС; 3 - генератор колебания вспомогательной несущей частоты; 4 - усилитель-ограничитель амплитуды сигнала; 5, 6 - умножители фазы одинаковой кратности; 7 - когерентный фазовый дискриминатор; 8 - фазовращатель на 90 градусов. Введенные элементы обведены пунктирной линией.

Работа устройства происходит следующим образом.

Входной PC b(t)=U(t)cosφ(t) поступает с блока 1 на НЧ вход ФОС 2, на ВЧ вход которого подается колебание вспомогательной несущей частоты u3(t)=U3cosφ(t) с генератора 3. На выходе блока 2 образуется колебание u2(t)=U(t)cos[ωt+φ(t)+φ0], которое поступает на вход усилителя-ограничителя 4 амплитуды этого сигнала. На входе блока 4 имеет место однополосное колебание постоянного уровня u4(t)=U4cos[(ωt+φ(t)], которое поступает на вход первого умножителя 5 фазы в n раз.

На выходе блока 5 имеет место колебание u5(t)=U5(t)cos[nωt+φ(t)], которое поступает на информационный вход когерентного фазового дискриминатора 7. На опорный вход блока 7 поступает колебание вспомогательной несущей частоты u3(t) с генератора 3 через последовательно включенные второй умножитель 6 фазы в n раз и фазовращатель 8 на 90 градусов, т.е. на опорный вход блока 7 поступает колебание u8(t)=U8cos(nωt+90°).

Когерентный фазовый дискриминатор фиг 2 состоит из двух идентичных последовательных диодных амплитудных детекторов, RC-фильтры которых соединены между собой последовательно, а их диодные входы подключены к противоположным концам вторичной обмотки трансформатора, средняя точка которой соединена с точкой соединения RC-фильтров через вторичную обмотку трансформатора фазовращателя 8. Это значит, что на детекторы однополосное колебание подается в противофазе, а опорное колебание - в фазе. Работа дискриминатора поясняется векторной диаграммой фиг.3, представляющей собой геометрическую сумму вектора опорного колебания U8 и двух половинок вектора U5 (±05U5), расположенного к вектору U8 под углом 90°+φ(t). К диоду VD1 прикладывается суммарное напряжение Uд1, а к диоду VD2 - суммарное напряжение Uд2. Модули этих суммарных напряжений определяются по теореме косинусов, в результате чего напряжение на выходе всего дискриминатора

,

где Кд - коэффициент передачи амплитудного детектора.

При U8=0,5U5 детекторная характеристика Uвых=f(φ) имеет наиболее протяженный линейный участок и принимает вид Uвых=KдU5(|cos[0,5φ(t)]|-|sin[0,5φ(t)]|), которая представлена графически на фиг 4.

Видно, что в окрестности точки абсциссы π/2 - наиболее линейный участок, согласно которому Uвых=Knφ(t), где К - коэффициент пропорциональности, т.е. выделяется фазовая составляющая φ(t) PC непосредственно, минуя операцию дифференцирования, т.е. минуя потерю постоянной составляющей фазы φ0.

Технико-экономическим эффектом является повышение качество синтезированной речи за счет исключения потери постоянной составляющей фазы φ0 и увеличения уровня сигнала на выходе демодулятора за счет введенных умножителей фазы.

Выделитель фазовой составляющей речевого сигнала, состоящий из последовательно соединенных источников аналогового речевого сигнала (PC), формирователя однополосного сигнала (ФОС), усилителя ограничителя (УО) амплитуды сигнала, а также генератора колебания вспомогательной несущей частоты, подключенного к высокочастотному входу ФОС, отличающийся тем, что в него дополнительно введены два умножителя фазы речевого сигнала одинаковой кратности, фазовращатель на 90°, когерентный фазовый дискриминатор, причем выход УО подключен через первый умножитель фазы речевого сигнала к сигнальному входу когерентного фазового дискриминатора, к опорному входу которого подключен выход генератора колебания вспомогательной несущей частоты через последовательно включенные второй умножитель фазы и фазовращатель на 90°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике связи, а конкретнее к способам приема на объектах радиосигналов наземной шестипунктовой передающей системы, и может быть использовано преимущественно для однозначного определения пространственных координат и других характеристик объекта, функционально связанных с его координатами, в информационно-управляющих радиотехнических системах различного назначения, в том числе в радиотехнических комплексах систем навигации.

Изобретение относится к технике связи, а конкретнее к способам приема на объектах радиосигналов наземной шестипунктовой передающей системы, и может быть использовано преимущественно для однозначного определения пространственных координат и других характеристик объекта, функционально связанных с его координатами, в информационно-управляющих радиотехнических системах различного назначения, в том числе в радиотехнических комплексах систем навигации.

Изобретение относится к технике связи, конкретнее к системам приема радиосигналов (PC) от источников радиоизлучений, находящихся на объектах, наземной шестипунктовой приемной подсистемой (НПП), и может быть использовано преимущественно для однозначного определения пространственных координат и других характеристик объекта, функционально связанных с его координатами, в том числе в радиотехнических комплексах систем навигации.

Изобретение относится к технике связи, а конкретнее к системам приема на объектах радиосигналов (PC) наземной шестипунктовой передающей подсистемы, и может быть использовано преимущественно для однозначного определения пространственных координат и других характеристик объекта, функционально связанных с его координатами, в том числе в радиотехнических комплексах систем навигации.

Изобретение относится к технике связи, а конкретнее - к способам приема радиосигналов от источников радиоизлучений (ИРИ), находящихся на объектах, в том числе подвижных, наземной шестипунктовой приемной системой, и может быть использовано преимущественно для однозначного измерения пространственных координат и других характеристик ИРИ, функционально связанных с их координатами, в информационно-управляющих радиотехнических системах различного назначения, в том числе, в системах навигации летательных аппаратов.

Изобретение относится к радиосистемам обмена данными. .

Изобретение относится к области радиотехники, касается радиоприема сигналов на подводном аппарате и может быть использовано для связи и навигации без всплытия аппарата, в том числе в подледном положении.

Изобретение относится к системам беспроводной связи и может быть использовано для определения уровня принимаемой мощности для сектора

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к осуществлению связи между подвижным устройством и множеством приемопередатчиков, и может быть использовано в спутниковой системе связи

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в мобильных системах связи

Изобретение относится к способам и устройствам перераспределения и перегруппировки ресурсов передачи в системе беспроводной связи

Изобретение относится к системе связи с множеством входов и множеством выходов (MIMO) и, в частности, к информации кодовой книги в системе связи MIMO

Изобретение относится к способу связи для дистанционного считывания показаний счетчиков коммунальных услуг

Изобретение относится к способу передачи данных с использованием обобщенного предварительного кодирования на основе фазового сдвига или расширенного предварительного кодирования на основе фазового сдвига в системе со многими антеннами, использующей множество несущих, и приемопередатчик для его поддержки

Изобретение относится к беспроводной связи и предназначено для обеспечения возможности синхронизации базовых станций точек доступа или фемтосот и поиска пилот-сигнала

Изобретение относится к радиоэлектронным системам связи с использованием радиоизлучения при размещении станции в наземном мобильном объекте и может быть использовано в качестве земной станции (ЗС) системы спутниковой связи
Наверх