Радиокомпандер типа АРКА

Тема: Клиппирование, компандирование радиосигналов

Лекция № 19

Технические характеристики. Кроме радиотелеграфных линий связи, организуются и радиотелефонные линии связи. Радиотелефонные линии связи на декаметровых волнах используются на международных радиосвязях со многими государствами мира.

Из-за сложных, непрерывно меняющихся условий распространения декаметровых радиоволн и наличия помех двухполосная амплитудная модуляция не может обеспечить удовлетворительного качества работы радиотелефонных линий связи.

Применение радиокомпандера повышает использование передатчика, увеличивает отношение сигнал/помеха на выходе приемного устройства, дает возможность подавить шумы в паузах речи и повысить ее разборчивость. Кроме того, применение регулятора замираний уменьшает уровень шумов в паузах, исключает прослушивание помех и влияние замираний сигнала в канале связи. Эти преимущества радиокомпандера эквивалентны десятикратному увеличению мощности передатчика, что существенно повышает качество работы радиотелефонной линии связи и обеспечивает возможность сопряжения радиоканалов с проводными каналами связи.

Радиокомпандер типа АРКА (рис.52) предназначен для организации радиотелефонных каналов связи с использованием однополосных передатчиков и приемных устройств и устанавливается в радиотелефонных аппаратных радиобюро.

Рисунок 52 Радиокомпандер типа АРКА

Радиокомпандер позволяет согласовать абонентскую двухпроводную линию с четырех проводным радиоканалом, имеющим отдельные тракт передачи и тракт приема. В период его эксплуатации не требуется регулировка аппаратуры со стороны дежурного радиооператора. С отдельным дополнительным устройством радиокомпандер позволяет организовать полуавтоматический набор номера телефона абонента. Однако радиокомпандер является сложным устройством и требует высокой стабильности оборудования радиоканала.

Радиокомпандер АРКА имеет следующие

технические характеристики:

1. Входное сопротивление тракта приема - 600±120 Ом, выходное сопротивление тракта передачи – от 300 до 600 Ом.

2. При двухпроводной схеме подключения абонентских линий на частоте 800 Гц входной уровень речевого сигнала равен 0 дБ, а уровень выходного сигнала – 7 ±2 дБ. При четырехпроводной схеме уровень входного сигнала равен – 13 дБ, а выходной уровень сигнала +6±2дБ.

3. Уровни речевых сигналов на частоте 800 Гц равны: на выходе тракта передачи +13,5±2дБ, на входе тракта приема –21,5±2дБ.

4. Спектр частот речевого сигнала составляет 300-2700 Гц. Полный спектр частот с учетом канала управления составляет

300-3000 Гц.

5. Тракт передачи обеспечивает передачу речевых сигналов с динамическим диапазоном 60 дБ при коэффициенте гармоник не более 3% на частоте 800 Гц.

6. Дифференциальная система обеспечивает при согласованной нагрузке затухание в направлении прием-передача не менее 35 дБ.

7. Приемник тонального вызова обеспечивает прием сигналов вызова длительностью не менее 1,2 с.

8. Электропитание – сеть переменного тока напряжением 220 В с допустимым отклонением напряжения сети от 187 до 242 В и частоты от 48 до 52 Гц, потребляемая мощность – не долее 130 В·А.

В состав устройства входят: два комплекта радиокомпандеров для одновременного обеспечения действия двух дуплексных каналов радиотелефонных линий связи, два выпрямителя питания радиокомпандеров, панель управления и панель контроля с часами.

Структурная схема и принцип работы радиокомпандера. Радиокомпандер состоит из трактов передачи и приема речевых сигналов. Каждый тракт является двухканальным (рис.53).

Рисунок 53 Структурная схема трактов передачи и приема радиокомпандера

Первый канал со спектром частот 300-2700 Гц используется для передачи сигналов, характеризующих частотные составляющие речи (сжатая речь), а второй канал со спектром частот 2700-3000 Гц- для передачи сигналов, характеризующих амплитуду речи (слоговые составляющие).

В первом канале тракта передачи речевой сигнал поступает на быстродействующий компрессор, который выравнивает слоговые амплитуды речи. Это способствует повышению загрузки передатчика. Во втором канале после амплитудного детектора выделяется слоговая огибающая речи (0-100 Гц), которая модулирует по частоте генератор, образуя управляющий сигнал. Через суммирующий усилитель, управляющий сигнал передается вместе со сжатым речевым сигналом.

В тракте приема на выходе частотного демодулятора второго канала управляющий сигнал превращается в слоговой тон, который регулирует усиление экспандера в первом канале. На выходе управляемого экспандера восстанавливаются слоговые и громкостные изменения ранее переданных речевых сигналов.

Изменения усиления сигнала, не скомпенсированные действием АРУ приемного устройства, поглощаются регулятором замираний, включенным в первый канал тракта приема. Благодаря этому шумы и помехи, наблюдаемые в промежутках между слогами речи, сильно подавляются.

Так как частотномодулированный управляющий сигнал менее подвержен действию помех, а влияние замираний ослабляется сильным ограничением его в тракте приема, то качество действия радиотелефонной связи с применением радиокомпандера значительно повышается, приближаясь к проводному каналу связи.

Рисунок 54 Структурная схема радиокомпандера типа АРКА

На рис.54 представлена более полная структурная схема радиокомпандера. Речевые сигналы абонента через дифференциальную систему ДС, предназначенную для согласования двухпроводной телефонной линии абонента с четырехпроводным радиоканалом, поступает на вход тракта передачи – блок ФД-3,4, в котором происходит предварительное усиление сигналов. С выхода ФД-3,4 сигналы поступают в управляющий компрессор К₁. Блок К₁ состоит из компрессора, усилителей и амплитудных детекторов. Входной речевой сигнал с динамическим диапазоном 60 дБ компрессором К₁ сжимается до 30 дБ, т.е. в отношении 2:1. Далее компрессорный сигнал после усиления поступает на два детектора. С первого детектора сигнал подается для управления компрессором К₂ , со второго детектора огибающая речевого сигнала подается для управления частотным модулятором КД.

Поскольку полосы частот каналов речевого сигнала и управляющего сигнала отличаются значительно, то возникают временные задержки речевого сигнала относительно управляющего. Для устранения указанного временного рассогласования сигналов в канале речевого сигнала включаются блоки задержки.

Одновременно с выхода ФД-3,4 речевой сигнал через блок задержки БЗ₁ поступает на вход блока К₂ , в котором под воздействием сигнала управления с компрессора К₁ происходит компрессирование речевого сигнала. Блок БЗ₁ задерживает на 4 мс поступление речевого сигнала на вход К₂ , обеспечивая временное согласование речевого сигнала с сигналом огибающей на выходе К₁.

При слоговом управлении компрессор К₂ поддерживает практически постоянный уровень речевых сигналов – 0,5±2 дБ при изменении уровня их на входе тракта передачи в диапазоне 60 дБ.

Речевой сигнал постоянного уровня, содержащий только информацию о частотных составляющих, с выхода К₂ через два последовательно включенных блока задержки БЗ₂ поступает на блок ФД-2,7. Блоки БЗ₂ исключаются только при подключении аппаратуры негласности телефонных переговоров в соответствии с имеющейся договоренностью с корреспондентом. Блоки задержки БЗ₂ обеспечивают временное согласование компенсированного речевого сигнала после выхода К₂ с частотномодулированным управляющим сигналом на выходе блока КД.

В блоке ФД-2,7 окончательно формируется полоса частот речевого сигнала 0,3-2,7 кГц.

Частотный модулятор КД преобразует огибающую речевых сигналов в частотномодулированный управляющий сигнал в полосе частот 2840-2960 Гц. При этом изменению уровня речевых сигналов тракта передачи на 1 дБ соответствует изменение частоты управляющего сигнала на 2 Гц. Частота 2960 Гц соответствует отсутствию входного речевого сигнала, а частота 2840 Гц- максимальному уровню сигнала.

С выхода ФД-2,7 речевой сигнал, а с выхода КД управляющий сигнал поступают на суммирующий усилитель СУ, с выхода которого усиленные сигналы спектра частот 300- 3000 Гц (рис.55) поступают в радиоканал тракта передачи.

Рисунок 55 Спектр частот речевого сигнала в тракте передачи

Для контроля работы тракта передачи сигналы с выхода СУ передаются на панель контроля ПК.

Сигнал корреспондента, принятый на приемной радиостанции, поступает на вход тракта приема радиокомпандера – блок ФД –2,7.

С выхода первого усилителя низкой частоты блока ФД-2,7 речевой сигнал поступает на вход полосового фильтра 300-2700 Гц, затем речевой сигнал вновь усиливается и через два блока временной задержки БЗ₃ подается на блок регулятора замираний РЗ.

Меняющийся вследствие замираний в радиоканале речевой сигнал в блоке РЗ выравнивается до сигнала постоянного уровня. При изменении уровня сигнала на входе от – 39,5 до – 14,5 дБ сигнал на выходе РЗ меняется не более ±2 дБ. Регулятор замираний представляет собой неуправляемый компрессор, принцип работы которого аналогичен работе компрессора К_2.

Управляющий сигнал с выхода первого двухкаскадного усилителя блока ФД-2,7, подается на блок ДК. В блоке ДК управляющий сигнал выделяется полосовым фильтром 2810-2980 Гц, ограничивается и поступает на частотный демодулятор. В частотном демодуляторе изменение частоты управляющего сигнала преобразуется в сигнал низкой частоты – слоговую огибающую речевого сигнала, который поступает в блок экспандера Э для управления его усилением. На другой вход экспандера подается компрессированный на передаче и согласованный по времени с управляющим сигналом речевой сигнал с блока регулятора замираний.

Блок Э состоит из двух последовательно включенных экспандеров (расширителей). В экспандере под воздействием слоговой огибающей восстанавливается изменение амплитуды речевых сигналов. При использовании аппаратуры негласности она подключается в разрыв между регулятором замираний и экспандером. Восстановленный речевой сигнал через дифференциальную систему поступает к абоненту.

При больших уровнях принимаемых сигналов из-за несовершенства дифференциальной системы возможно возникновение самовозбуждения, что вызовет нарушение работы радиотелефонного канала. Для борьбы с этим явлением на обоих концах линии радиосвязи в радиокомпандеры включается эхо-заградители. Для управления работой эхо-заградителя используются сигналы (слоговые огибающие) каналов управления трактов передачи и приема.

Предположим, что абонент ближнего конца радиолинии молчит, тогда уровень сигнала, подаваемый в эхо-заградитель с блока ДК, выше, чем с блока К_1. В этом случае эхо-заградитель блокирует модулирующий сигнал на входе КД и на выходе КД сигнал управления соответствует уровню паузы (2960Гц). На дальнем конце радиолинии происходит запирание экспандера и предотвращается самовозбуждение радиоканала или попадание эхо-сигнала в линию к дальнему абоненту, а также снимаются все помехи на линии радиосвязи.

При появлении на входе тракта передачи сигнала абонента уровнем, превышающим уровень сигнала в тракте приема, вход КД разблокируется, открывается тракт приема в радиокомпандере дальнего конца радиолинии, срабатывает эхо-заградитель и блокирует цепь КД дальнего конца. На вход тракта приема ближнего конца приходит сигнал, запирающий экспандер. Таким образом, устанавливается однонаправленный канал связи между абонентами ближнего и дальнего концов.

Цепь питания эхо-заградителя отключается при посылке корреспонденту измерительного сигнала частотой 800 Гц, а также при работе в режимах «обратная работа» или «на себя».

Для вызова радиооператора радиотелефонной аппаратной в тракт приема к выходу экспандера подключается приемник тонального вызова ПТВ, который обеспечивает прием сигналов вызова, передаваемых по радиоканалу на частотах 500 или 1000 Гц и прерываемых с частотой 20 Гц.

Дата добавления: 2014-01-05