Файл: Силяков В.А., Красюк В.Н. - Системы авиационной радиосвязи - 2004.pdf

86

ничения "

g

" снизу (кривая 

1

) и

сверху (кривая 

2

) показана на

рис. 3.8.  Из кривой 

1

 видно,

что даже небольшое ограниче-
ние в системе связи речевого
процесса снизу вызывает рез-
кое падение разборчивости, так
как при таком ограничении те-
ряются слабые звуки.

Поэтому ограничение снизу

недопустимо и амплитудная ха-
рактеристика телефонного ка-

нала связи в области значений сигналов, близких к нулю, должна быть
линейной. Из анализа кривой 

2

 следует, что ограничение речевого про-

цесса сверху мало сказывается на его разборчивости. Даже при пре-
дельном ограничении сверху (

g

 = 0), когда речевой процесс преобразу-

ется в последовательность прямоугольных импульсов, разборчивость
речи составляет

 W 

= 80%.

3.14.  Преобразование речевых сигналов

Речевые сигналы обладают значительной избыточностью, что позво-

ляет осуществить их компрессию без сокращения информации, содер-
жащейся в них. Это достигается с помощью преобразований речевого
сигнала с использованием методов непосредственной компрессии и ме-
тодов функциональных преобразований [10].

Сжатие (непосредственная компрессия) осуществляется уменьшени-

ем динамического диапазона (амплитудная компрессия), ширины час-
тотного спектра (частотная компрессия), длительности сигнала (вре-
менная компрессия).

Амплитудная компрессия (сжатие) речевого сигнала предназначена для

сжатия динамического диапазона радиосигнала в устройстве передачи. На
приемной стороне производится обратная операция над принятым сигна-
лом – экспандирование (расширение) т. е. восстановление сжатого дина-
мического диапазона до его первоначального значения [10]. Осуществляю-
щие указанные операции устройства – компрессор и экспандер – называют
компандером. Коэффициент передачи компрессора изменяется в зависи-
мости от уровня поступающего на его вход сигнала, при этом чем больше
уровень сигнала, тем меньше коэффициент передачи. Поэтому максималь-

g

0

80

60

40

20

0

W

,%

2

1

Рис. 3.8

87

ный и минимальный уровни сигнала на выходе компрессора сближаются.
В результате повышения уровня слабых сигналов на выходе передатчика
увеличивается отношение сигнал/шум в канале связи, что улучшает раз-
борчивость речи. Снижение максимального уровня полезных сигналов
уменьшает вероятность перехода усилительных устройств, используемых
в канале связи, в режим ограничения. Это также способствует повышению
качества передачи речевых сообщений.

В передающих устройствах одноканальных радиостанций максималь-

ное значение передаваемого радиосигнала автоматически поддержива-
ют неизменным. В результате уменьшения динамического диапазона
уменьшается пикфактор сигнала 

k

п

, что приводит к повышению сред-

ней мощности сигнала 

Р

ср

 на выходе передатчика

max

cp

2

п

,

P

P

k

=

 (3.101)

где  

Р

max

 – максимальная мощность сигнала.

По принципу действия компандерные устройства подразделяются

на инерционные (слоговые) и безынерционные. В радиостанциях "Лан-
дыш-5", "Ландыш-20", "Щегол" и других  используются  слоговые  ком-
прессоры [10].  В многоканальной аппаратуре с частотным разделени-
ем сигналов ("К-12", "Кама" и др.) – компандеры; в аппаратуре с
временным разделением каналов и импульсно-кодовой модуляцией
(ИКМ-24, ИКМ-30) применяются компандеры мгновенного действия
[10]. Компрессор устанавливается  перед устройством квантования уров-
ня сигнала, что обеспечивает уменьшение числа уровней квантования.
Структурная схема компрессора (рис. 3.9) включает последовательно
соединенные регулируемый аттенюатор, усилитель, фильтр (ФНЧ), выход-
ной сигнал которого используется в тракте передачи и в цепи обратной

Аттенюатор

Усилитель

Фильтр

Детектор

Фильтр

U

вх

U

вых

Рис. 3.9

88

связи компрессора, включающей детектор и фильтр цепи обратной связи,
сигнал с выхода которого используется для управления аттенюатором.

Коэффициент сжатия динамического диапазона компрессора 

K

ком

определяется соотношением

ком

вых

вх

1

K

D

D

=

<

,

(3.102)

где

 D

вх

,  

D

вых

 –  динамические диапазоны сигналов на входе и выходе

компрессора соответственно.

В приемных устройствах каналов связи используются экспандеры,

которые характеризуются коэффициентом 

K

э

 расширения динамичес-

кого диапазона

э

пр

вых

,

K

D

D

=

(3.103)

где 

D

пр

 – динамический диапазон экспандера (приемника). Уровни сиг-

налов на входе и выходе канала связи должны быть одинаковы, поэтому
должно выполняться соотношение 

D

пр 

=  

D

вх

, и получаем, что коэффи-

циент компандирования 

K

 = 

K

ком

· 

K

э

 = 1.

Структурная схема экспандера показана на рис. 3.10. Устройство

включает последовательно соединенные усилитель, регулируемый ат-
тенюатор и фильтр, причем управляющий сигнал на аттенюатор пода-
ется с выхода усилителя через детектор и фильтр цепи управления, т. е.
реализуется прямое управление.

Наиболее простым способом компрессии динамического диапазона

является амплитудное ограничение, которое широко используется в си-
стемах с частотной модуляцией сигналов.

Один из способов частотной компрессии основан на записи сигнала

и последующем его воспроизведении при передаче со скоростью, мень-
шей скорости записи. Объем сигнала при этом не меняется, так как
сужение полосы спектра сигнала приводит к увеличению времени пе-

Аттенюатор

Усилитель

Фильтр

Детектор

Фильтр

U

вх

U

вых

Рис. 3.10

89

редачи. На приемной стороне скорость воспроизведения соответствен-
но увеличивается.

Временная компрессия основана на исключении из речевого процес-

са на передающей стороне определенных временных интервалов, вслед-
ствие чего появляются паузы, которые можно использовать для переда-
чи другого речевого процесса. Канал передается абоненту только на
время передачи речи, а во время пауз он передается другой паре або-
нентов. При этом количество пар абонентов превышает число теле-
фонных каналов. Понижение разборчивости речи при данном методе
оказывается приемлемым при использовании нерегулярных вырезаний
(прерываний) речи [10].

3.15. Принципы  построения авиационных радиостанций

Авиационные радиостанции выполняются, как правило,  по транси-

верной схеме, при которой ряд блоков РС используется как в режиме
приема, так и в режиме передачи [3, 6].  Типовая  структурная схема РС
приведена на рис. 3.11.

Антенна

Встроенная

система

контроля

Пульт

управления

Антенный

коммутатор

УРЧ

приемника

Блок
УПЧ

Блок
УНЧ

Усилитель

мощности

УРЧ

передатчика

Синтезатор

частот

Система

дистанционной

настройки

К контролируемым блокам

Антенное

согласующее

устройство

Рис. 3.11

90

К общим элементам относятся блок усилителей промежуточной час-

тоты (УПЧ), блок усилителей низкой (звуковой) частоты (УНЧ),  син-
тезатор частот (СЧ), антенна и антенное согласующее устройство, сис-
тема дистанционной настройки (СДН). Трансиверная схема построения
позволяет уменьшить аппаратурную избыточность,  однако не обеспе-
чивает работу радиостанции в дуплексном режиме.

Тракт передачи включает в себя блоки УНЧ и УПЧ, усилитель ра-

диочастоты (УРЧ) передатчика, усилитель мощности, антенное согла-
сующее устройство, СЧ и СДН. Он обеспечивает формирование сигна-
лов и усиление их по мощности в диапазоне частот радиостанции.

Тракт приема включает в себя антенное согласующее устройство,

УРЧ приемника, УПЧ и УНЧ, СЧ, СДН. Переключение из режима
"прием" в режим "передачи" осуществляется с помощью тангенты авиа-
гарнитуры.

Синтезатор частот обеспечивает формирование опорных сигналов,

необходимых для работы РС. Частоты колебаний образуют сетку высо-
костабильных частот в пределах рабочего диапазона. Сигналы форми-
руемых синтезатором частот используются в качестве гетеродинных в
режиме приема и опорных – в  генераторе возбудителя  в режиме пере-
дачи. Перестройка РС по частоте обеспечивается  изменением опорных
частот в СЧ.

Система дистанционной настройки предназначена для беспоисковой

и бесподстроечной настройки РС на требуемую рабочую частоту. С ее
помощью осуществляется выбор опорных частот в СЧ и управление
перестройкой на данную частоту приемопередатчика (УРЧ приемника
и передатчика, УМ передатчика, УПЧ и др.).  Задающим элементом в
СДН является наборное устройство пульта управления, а исполнитель-
ными – электронные коммутаторы в СЧ и элементы настройки в пере-
страиваемых каскадах, например, варикапы.

Пульт управления (ПУ) предназначен для дистанционного управле-

ния РС и позволяет осуществить выбор режима работы (прием или пе-
редача) и класс излучения , установку рабочей частоты с помощью СДН,
подключение оконечной аппаратуры и регулировку громкости.

Встроенная система контроля предназначена для автоматической

проверки работоспособности РС  и отыскания неисправности с точно-
стью до блока, заменяемого в условиях эксплуатации.