Устройство частотного компандирования звуковых сигналов

Устройство частотного компандирования звуковых сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

союз сОВЕтских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

Е - CllYbf)11K а1)5 Н 04 В 1/66

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4803918/09 (22) 19.03.90 (46) 15.02.93, Бюл, ¹ 6 (75) B.Ô.Tóíèê (56) Авторское свидетельство СССР

N1577075,,кл. Н 04 В 1/бб, 1989. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ЧАСТО ГНОГО

КОМПАНДИРОВАНИЯ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные входной фильтр нижних частот, амплитудный высокочастотный корректор, первый делитель частоты и первый канальный фильтр нижних частот, выход которого подключен к первому входу блока уплотнения каналов, к второ: му входу которого подключены последовательно соединенные первый усилитель второй делитель частоты и второй канальный. фильтр нижних частот, выход блока уплотнения каналов соединен с входом полосового фильтра, причем каждый делитель частоты содержит последовательно соединенные экстрематор, компаратор, первый и второй триггеры, первый инвертор и первый сумматор, другой вход которого объединен с входом второго сумматора. другой вход которого подключен к выходу второго инвертора, а.также третий инвертор, управляющий вход которого подключен к выходу второго триггера, выход первого триггера соединен с управляющим входом второго инвертора, вторые выходы первого и второго инверторов через соответствующие первый и второй формирователи импульсов подключены к вторым входам соответствующих первого и второго триггеров, вход экстрематора является входом делителя частоты, выходом которого является выход третьего инвертора. при этом каждый инвертор содержит триггер. вход которого является управляющим входом инвертора, выходом которого является выход вычитате„„SlJ „„1795561 А1 ля, входы которого через аналоговые ключи соединены с входом инвертора, вторым выходом которого являются объединенные управляющий вход первого аналогового ключа, и выход. триггера, инверсный выход которого подключен к управляющему входу второго аналогового ключа, а на приемной стороне содержащее блок разделения каналов, первый выход которого соединен с последовательно включенными первыми фазовыми корректором и сумматором, другой вход последнего соединен с выходом первого аттенюатора, последовательно соединенные амплитудный низкочастот ный корректор и выходной фильтр нижних частот, причем второй выход блока разделения каналов подключен к входу первого умножителя частоты, состоящего из последовательно вКлюченных первого и второго удвоителей частоты, вход первого из которых является входом умножителя частоты, а каждый из удвоителей частоты содержит вычитатель, включенный на его выходе, о т л ич а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения степени частотной компрессии, на передающей стороне введены включенные между выходом первого делителя частоты и входом первого усилителя и последовательно соединенные первый блок задержки и первый вычитатель, другой вход которого подклЮчен к выходу первого канального фильтра нижних частот, последовательно соединенные третий делитель частоты, второй блок задержки, второй вычитатель, второй усилитель, четвертый делитель частоты и третий канальный фильтр нижних частот, выход которого подключен к четвертому входу блока уплотнения каналов, четвертый канальный фильтр нижних частот, включенный между выходом третьего делителя частоты и третьим входом блока уплотнения каналов, и последовательно соединенный третий

1795561

30

40 ется выходом следящего амплитудного детектора, входом которого являются объедиИзобретение относится к радиотехнике и связи и может быть использовано в системах передачи звуковых сигнэлсв высокого качества по значительно более узкополосному, чем типовые, каналу связи.

В настоящее время подобную задачу решают в основном только при помощи полувокодеров, но они из-за значительных искажений результирующего сигнала имеют ограниченные возможности применения.

По принципу функционирования известная система Вобзнк подобна предложенному устройству, но она вносит еще больше искажений в результирующий сигнал.

Наиболее близким к предложенному является устройство частотного компандирования звуковых сигналов, которое на передающей стороне нэ передающей стороне содержит последовательно соединенные входной фильтр нижних частот (ФНЧ), амплитудный высокочастотный (B4) корректор, частотный компрессор, содержащий один канал управления, состоящий из пикового детектора и ФНЧ и N каналов преобразования, блок уплотнения каналов и полосовой фильтр (ПФ), Каждый канал компрессора содержит последовательно соединенные фильтр верхних частот (ФВЧ), усилитель, отсутствующие в первом канале, делитель частоты (ДЧ) и канальный ФНЧ, выход которого соединен с одним из входов блока уплотнения каналов. Вход ФВЧ последующего канала соединвн с выходом ДЧ предыдущего канала. .Приемная часть этого устройства содержит последовательно соединенные блок разделения каналов, частотный зкспандер, состоящий из N каналов преобразования, вход каждого из которых соединен с одним из выходов блока уплотнения каналов, амплитудный низкочастотный (НЧ) корректор и выходной ФНЧ. Каждый канал зкспандера содержит последовательно соединенные фазовый корректор, сумматор, отсутствующие в последнем канале, умножитель частоты (УЧ) и аттенюэтор. отсутствующий в первом канале. Выход аттенюатора последующего канала соединен с другим входом сумматора предыдущего канала.

ДЧ в этом устройстве содержит зкстрематор, компарэтор напряжения и несколько последовательно соединенных ДЧ на два, первый из которых содержит сумматор. ненные входы блока выборки и хранения и зкстремэтора. счетный триггер, два аналоговых ключа и вычитатель, а остальные — первьй ДЧ на два, дополнительный счетный триггер и формирователь коротких импульсов.

УЧ содержит такое же количество последовательно соединенных удвоителей частоты (УДЧ), каждый из которых содержит формирователь модуля биполярных сигналов и вычитатель.

В устройстве-прототипе из-за инерционности пикового детектора в результирующем сигнале ДЧ в моменты незафиксированных максимумов или минимумов исходного сигнала появляются перепады и изломы, что является причиной широкополосности "хвоста" спектра поделенного сигнала. Такой сигнал, как известно, имеет самую медленную сходимость суммы непрерывных сигналов, из-за чего для сохранения высокого качества результирующего сигнала требуется передавать сравнительно большое количество сигналпараметров, получаемых в каждом канале преобразования, поэтому получается.низкая степень частотной компрессии передаваемых звуковых сигналов.

Целью изобретения является повышение степени частотной компрессии звуковых сигналов.

Это достигается устройством частотного компандирования звуковых сигналов, которое на передающей стороне содержит последовательно соединенные входной

ФНЧ, амплитудный ВЧ-корректор. первый

ДЧ, первый канальный ФНЧ, блок уплотнения каналов, первый вход которого соединен с выходом первого канального ФНЧ и

ПФ, последовательно соединенные первый усилитель, второй ДЧ и второй канальный

ФНЧ, выход которого соединен со вторым входом блока уплотнения каналов. Каждый

ДЧ содержит последовательно соединенные зкстрематор, компаратор напряжения, первый и второй счетные триггеры, последовательно соединенные первый инвертор и первый сумматор, другой вход которого обьединен со входом второго сумматора, другой вход которого подключен к выходу второго инвертора, а также — третий инвер50 тор, управляющий вход которого подключен к выходу второго триггера, выход первого триггера соединен с управляющим входом второго инвертора, вторые выходы первого

1795561 усилитель, пятый делитель частоты и пятый канальный фильтр нижних частот, включенные между пятым входом блока уплотнения каналов и дополнительным выходом третьего делителя частоты, вход которого соединен с дополнительным выходом первого делителя частоты, причем выход четвертого канального фильтра нижних частот соединен с вторым входом второго вычитателя, в каждый делитель частоты введены последовательно соединенный третий формирователь импульсов, первый блок выборки и хранения, первый фильтр нижних частот и вычитатель, первый вход которого является дополнительным выходом делителя частоты. а второй вход объединен с вторым входом блока выборки и хранения и входом экстрематора, последовательно соединенные четвертый формирователь импульсов, второй блок выборки и хранения, второй фильтр нижних частот, выход которого подключен к управляющим входам введенных первого, второго и третьего управляемых корнеизвлекателей, обьединенным с вторым входом первого сумматора, выход первого управляемого корнеизвлекателя соединен с входом первОго инвертора, управляющий вход первого инвертора объединен с входом третьего формирователя импульсов и подключен к второму выходу компаратора, первый выход которого соединен с входом четвертого формирователя, второй вход первого корнеизвлекателя обьединен с другим входом второго блока выборки и хранения и подключен к выходу вычитателя, а второй и третий управляемые корнеизвлекатели включены между выходами и входами соответствующих первого и второго сумматоров и второго и третьего инверторов, а на приемной стороне введены первый вычитатель, включенный между основным и дополнительным выходами первого умножителя частоты и входом первого аттенюатора, последовательно соединенные второй умножитель частоты и выходной сумматор, включенные между выходом первого сумматора и входом амплитудного низкочастотного корректора, последовательно соединенные второй фазовый корректор, второй сумматор и третий умножитель частоты, включенные между третьим выходом блока разделения каналов и вторым входом выходного сумматора, последовательно соединенных четвертый умножитель частоты, второй вычитатель и второй аттенюатор, включенные четвертым выходом блока разделения каналов и вторым входом второго сумматора, и последовательно соединенныее третий фазовый корректор, пятый умножитель частоты и третий аттенюатор, включенные между пятым выходом блока разделения каналов и третьим входом выходного сумматора, дополнительный выход четвертого умножителя частоты соединен с вторым входом второго вычитателя, в каждый умножитель частоты введены последовательно соединенные блок возведения в квадрат и следящий детектор, выход которого соединен с управляющим входом блока возведения в квадрат, вход которого соединен с выходом второго удвоителя частоты, причем вход и выход следящего детектора являются соответственно основным и дополнительным выходами умножителя часто15 ты, в каждый удвоитель частоты введены блок возведения в квадрат, включенный на входе удвоителя частоты, и следящий детек.тор, вход и выход которого соединены с входами вычитателя и с выходом и

20 управляющим входом блока возведения в квадрат, 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждый управляемый корнеизвлекатель содержит последовательно соединенные операционный усилитель, диод и корнеизвлекатель, выход которого является выходом управляемого корнеизвлекателя между входом которого, соединенного с операционным усилителем, и его выходом

ЗО включен блок возведения в квадрат, управляющий вход которого является управляющим входом, управляемого корнеизвлекателя, 3, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е еЗ5 с я тем, что каждый фильтр нижних частот содержит два последовательно соединенных активных интегратора и резистивный делитель напряжения, вход которого соединен с выходом второго интегратора, являю40 щегося выходом фильтра нижних частот, а общая точка резистивного делителя соединена с неинвертирующим входом первого активного интегратора, инвертирующий вход которого является входом фильтра нижних частот.

4, Устройство по п. 1, отл ич а ю ще ес я тем, что блок задержки содержит последовательно соединенные управляемый источник света, вход которого является входом блока задержки, фоторезистор, резистор нагрузки, амплитудно-частотный корректор и усилитель, управляющий вход которого соединен с резистором нагрузки, а выход является выходом блока задержки, 5, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что следящий амплитудный детектор содержит последовательно соединенные экстрематор, компаратор, формирователь импульсов, блок выборки и хранения и фильтр нижних частот, выход которого явля1795561

55 и второго инеерторое через соответствующие первый и второй формирователи импульсов подключены ко вторым входам соответственно первого и второго триггеров. Вход экстрематора является входом

ДЧ, выходом которого является выход третьего инвертора, Каждый инвертор содержит счетный триггер, вход которого является управляющим входом инвертора. выходом которого является выход вычитателя, входы которого через аналоговые ключи соединены со входом инвертора, вторым выходом которого являются обьединенные управляющий вход первого аналогового о ключа и выход триггера, инверсный выход которого подключен к управляющему входу второго аналогового ключа.

На приемной стороне устройство содержит блок разделения каналов, первый выход которого соединен с последовательно включенными первыми фазовым коррек тором и сумматором, другой вход которого соединен с выходом первото аттенюатора, последовательно соединенные амплитудный НЧ-корректор и выходной ФНЧ, Второй выход блока разделения каналов подключен ко входу первого УЧ, состоящего из последовательно включенных первого и второго УДЧ, вход первого из которых является входом УЧ, а каждый УДЧ содержит вычитатель, включенный на входе.

Отличается это устройство тем, что на передающей стороне введены включенные между выходом первого ДЧ и входом первого усилителя последовательно соединенные первый блок задержки и первый вычитатель, другой вход которого подключен к выходу первого канального ФНЧ, последовательно соединенные третий ДЧ, второй блок задержки, второй вычитатель, второй усилитель, четвертый ДЧ и третий канальный ФНЧ, выход которого подключен к четвертому входу блока уплбтнения каналов, четвертый канальный ФНЧ, включенный между выходом третьего ДЧ и третьим входом блока уплотнения каналов, и последовательно соединенные третий усилитель, пятый ДЧ и пятый канальный ФНЧ, включенные между пятым входом блока уплотнения каналов и дополнительным выходом третьего ДЧ, вход которого соединен с дополнительным выходом первого ДЧ. Выход четвертого канального ФНЧ соединен со вторым входом второго еычитателя. В каждый ДЧ введены последовательно соединенные третий формирователь коротких импульсов, первый блок выборки и хранения. первый ФНЧ и вычитатель, первый вход которого является дополнительным выходом ДЧ, а второй вход обьединен со

50 вторым входом блока выборки и хранения и входом экстрематора, последовательно соединенные четвертый формирователь коротких импульсов, второй блок выборки и хранения, второй ФНЧ. выход которого подключен с управляющим входом введенных первого, второго и третьего управляемых корнеизвлекателей, объединенным со вторым входом первого сумматора. Выход первого управляемого корнеизвлекателя соединен со входом первого инвертора, управляющийй вход которого объединен со входом третьего формирователя импульсов и подключен ко второму выходу компаратора, первый выход которого соединен со входом четвертого формирователя импульсов, второй вход первого корнеизвлекателя объединен с другим входом второго блока выборки и хранения и подключен к выходу введенного вычитателя, а второй и третий управляемые корнеизвлекатели включены между выходом и входом соответственно первого сумматора и второго инвертора и второго сумматора и третьего инвертора.

На приемной стороне введены первый вычитатель, включенный между основным и дополнительным выходами первого УЧ и входом первого аттенюатора; последовательно соединенные второй УЧ и выходной сумматор, включенные между выходом первого сумматора и входом амплитудного НЧкорректора; последовательно соединенные второй фазовый корректор, второй сумматор и третий УЧ, включенные между третьим выходом блока разделения каналов и вторым входом выходного сумматора, последовательно соединенные четвертый УЧ, второй вычитатель и второй аттенюатор, включенные между четвертым выходом блока разделения каналов и вторым входом второго сумматора, и последовательно соединенные третий фазовый корректор, пятый УЧ и третий аттенюатор, включенные между пятым выходом блока разделения каналов и третьим входом выходного сумматора. Дополнительный выход четвертого УЧ соединен со вторым входом второго вычитателя. В каждый УЧ введены последовательно соединенные управляемый блок возведения в квадрат и следящий амплитудный детектор, выход которого соединен с управляющим входом блока возведения в квадрат, вход которого соединен с выходом второго УДЧ, вход и выход следящего детектора являются соответственно основным и дополнительным выходами УЧ. В каждый

УДЧ введены управляемый блок возведения в квадрат, включенный на входе УДЧ, и следящий амплитудный детектор, вход и выход которого соединен со входами вычитателя и

1 /95561

50

55 с выходом и управляющим входом блока возведения в квадрат.

Эти отличия являются существенными потому, что в предложенном устройстве выделяются с определенной точностью функ-. ции максимумов и минимумов, обеспечивающие фиксацию всех максимумов или минимумов исходного сигнала, В результате устраняются скачки в выходном сигнале всех ДЧ, а благодаря нелинейному сглаживанию этого сигнала при помощи корнеизвлекателей, устраняются также и изломы. Следовательно, в этом устройстве все ДЧ как частотные компрессоры используются более эффективно, поэтому, хотя все выделенные функции максимумов или минимумов подвергаются также частотной депрессии, в каждом компрессоре достаточно использовать всего лишь 1 — 2 канала преобразования; Поскольку для большинства систем передачи звуковых сигналов для преобразования можно выделить всего 3 — 4 составляющих, то для их передачи достаточно использовать 3-8 узкополосных сигналпараметров;

В качестве управляемого блока возведения в квадрат лучше использовать микросхему К525ПСЗ, которая работает по алгоритму

0вых = KUsx /Uynp

2 (1)

Управляемый корнеизвлекатель содержит, например, последовательно соединенные операционный усилитель (OY), диод и корнеизвлекатель, цыход которого является выходом управляемого корнеизвлекателя, между входом которого соединенного с инвертирующим входом OY и его выходом включен управляемый блок возведения в квадрат, управляющий вход которого является управляющим входом управляемого корнеизвлекателя, который работает по алгоритму

"" Ux 0уnp (2) В качестве блока выборки и хранения достаточно использовать микросхему

К1100СК2.

Все введенные ФНЧ содержат, например, два последовательно соединенных активных интегратора и резистивный делитель напряжения, вход которого соединен с выходом второго интегратора, являющегося выходом ФНЧ, а общая точка резистивного делителя соединена с неинвертирующим входом усилителя первого интегратора, инаертирующий вход которого связан со входом ФНЧ.

Блок задержки содержит последовательно соединенные управляемый источник света, вход которого является входом блока

30 задержки, фоторезистор, резистор нагрузки, амплитудно-частотный корректор и управляемый усилитель. управляющий вход которого соединен с резистором нагрузки, а выход его является выходом блока задержки.

Следящий амплитудный детектор содержит последовательно соединенные экстрематор, ком паратор напряжения, формирователь коротких импуль=ов, блок выборки и хранения и ФНЧ, выход которого является выходом следящего амплитудного детектора, входом которого являются объединенные входы блока выборки и хранения и экстрематора, На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема передающей; на фиг. 2— приемной частей предложенного устройства; на фиг. 3 — схема управляемого корнеизвлекателя; на фиг, 4 — введенные ФНЧ; на фиг. 5 — блок задержки; на фиг. 6 — графики пояснения работы предложенного устройства.

Устройство содержит входной ФНЧ 1, амплитудный ВЧ-корректор 2, блок 3 выборки и хранения, экстрематор 4, компаратор о ) напряжения, формирователь 6 коротких импульсов, введенные ФНЧ 7, вычитатель 8, управляемый корнеизвлекатель 9, ДЧ 10, инвертор 11, счетный триггер 12, аналоговый ключ 13, сумматор 14, счетный триггер

15, канальный ФНЧ 16. блок 17 задержки, усилитель 18, блок 19 уплотнения каналов, ПФ 20, блок 21 разделения каналов, управляемый блок 22 возведения в квадрат, следящий амплитудный детектор 23, УДЧ 24, УЧ 25, фазовый корректор 27. амплитудный

НЧ 28, выходной ФНЧ 29, OY 30; корнеизвлекатель 31, интегратор 32, резистивный делитель 33 напряжения, управляемый источник света 34, фоторезистор 35, резистор 36 нагрузки, амплитудно-частотный корректор 37, управляемый усилитель 38; вход 39 и дополнительный выход 40 первого

ДЧ 10, вход 41 первого корнеизвлекателя 9, вход 42 и выход 43 первого инвертора 11, вход 44 второго корнеизалекателя 9, вход 45 и выход 46 второго инвертора 11, дополнительный выход 47 третьего ДЧ 10, выход 48 блока 22 возведения в квадрат, выход 49 первого УДЧ 24, входы 50, 51 и 52 выходного сумматора 14, Устройство частотного компандирования звуковых сигналов на передающей стороне фиг, 1 содержит последовательно соединенные входной Ф НЧ 1, вход которого является входом передающей части, амплитудный ВЧ-корректор 2, первый ДЧ 10, первый.канальный ФНЧ 16, блок 19 уплотнения каналов, вход 1 которого соединен с выходом первого ФНЧ 16. и ПФ 20, выход кото1795561

12 рого является выходом передающей части.

Кп входу ll блока 19 подключен последовательно соединенные первый усилитель 18, второй ДЧ 10 и второй канальный ФНЧ 16.

Каждый ДЧ 10 содержит последовательно соединенные экстпематор 4, компаратор 5, первый и второй триггеры 15. последовательно соединенные первый инвертор 11 и первый сумматор 14, другой вход которого объединен со входом второго сумматора 14, другой вход которого подключен к выходу 46 второго инвертора 11, а также — третий инвертор 11, управляющий вход которого подключен к выходу второго триггера 15, выход, первого триггера 15 соединен с управляющим входом второго инвертора 11. Вторые выходы первого и второго инверторов 11 через соответствующие первый и второй формирователи 6 импульсов подключены ко вторым входам соответствующих первого и второго триггеров 15. Вход экстрематора 4 является входом 39 первого ДЧ 10, выходом которого является выход третьего инвертора 11. Каждый инвертор 11 содержит триггер 12, вход которого является управляющим входом инвертора 11, выход

43 первого. из которых является выходом вычитателя 8, входы которого через аналоговые ключи 13 соединены со входом 22 этого инвертора, вторым выходом которого являются объединенные управляющий вход первого ключа 13 и выход триггера 12, инверсный выход которого подключен к управляющему входу второго ключа 13.

На приемной стороне фиг. 2 это устройство содержит блок 21 разделения каналов, - вход которого является входом приемной части, выход! которого соединен с последовательно включенными первым фазовым корректором 27 и сумматором 14, другой вход которого соединен с выходом первого аттенюатора 26, последовательно соединенные амплитудный НЧ-корректор 28 и выходной ФНЧ 29, выход которого является выходом приемной части. Выход И блока 21 разделения каналов подключен ко входу первого УЧ 25, состоящего из последовательно включенных первого и второго УДЧ

24, вход первого из которых является входом УЧ 25, а каждый из УДЧ 24 содержит вычитатель 8. выход которого является выходом 49 nepaot.o УДЧ 24, На передающей стороне (фиг. 1) введены включенные между выходом первого ДЧ

1Q и входом первого усилителя 18 последовательно соединенные блок 17 задержки и первый вычитатель 8, другой вход которого подключен к выходу первого канального

ФНЧ 16. последовательно соединенные третий ДЧ 10, второй блок 17 задержки, 45 и входом третьего инвертора 11.

На приемной стороне (фиг. 2) введены первый вычитател-ь 8, включенный между основным и дополнительным выходами первого УЧ 25 и входом первого аттенюатора

50 26; последовательно соединенные второй

УЧ 25 и выходной сумматор 14, включенные между выходом первого сумматора 14 и входом амплитудного НЧ-корректора 28, последовательно соединенные второй фазовый

55 корректор 27, второй сумматор 14 и третий

УЧ 25, включенные между выходом ill блока

21 разделения каналов и входом 51 выходного сумматора 14; последовательно соединенные четвертый УЧ 25, второй вычитатель

40 второй вычитатель 8, второй усилитель 18. четвертый ДЧ 10 и третий канальный ФНЧ

16, выход которого подключен ко входу IV блока 19 уплотнения каналов; четвертый канальный ФНЧ 16, включенный между выходом третьего ДЧ 10 и входом (11 блока 19, и последовательно соединенные третий усилитель 18, пятый ДЧ 10 и пятый канальный

ФНЧ 16, включенные между входом V блока

19 и дополнительным выходом 47 третьего

ДЧ 10, вход которого соединен с дополнительным выходом 40 первого ДЧ 10. Выход четвертого канального ФНЧ 16 соединен со вторым входом второго вычитателя 8. В каждый ДЧ 10 введены последовательно соединенные третий формирователь 6. коротких импульсов первый блок 3 выборки и хранения, первый ФНЧ 7 и вычитатель 8, первый вход которого является дополнительным выходом 40 первого ДЧ 10, а второй вход объединен со вторым входом блока 3 выборки и хранения и входом экстрематора 4; последовательно соединенные четвертый формирователь б коротких импульсов, второй блок 3 выборки и хранения, второй ФНЧ

7, выход которого подключен к управляющим входам введенных первого, второго и третьего управляемых корнеизвлекателей 9, объединенным со вторым входом первого сумматора 14. Выход первого корнеизвлекателя 9 соединен со входом 42 первого инвертора 11, управляющий вход которого объединен со входом третьего формирователя 6 импульсов и подключен ко второму выходу компаратора 5, первый выход которого соединен со входом четвертого формирователя 6 импульсов, второй вход 41 первого корнеизвлекателя 9 объединен с другим входом второго блока 3 выборки и хранения и подключен к выходу вычитателя

8. Второй и третий корнеизвлекатели 9 включены между выходом 44 и входом 45 первого вычитателя 14 и второго инвертора

11 и между выходом второго вычитателя 14

1795561

14 вторым входом второго вычитателя 8, В каждый УЧ 25 введены последовательно соеди- 10 ненные блок 22 возведения в квадрат и

55 по уровн.о ВЧ-составляющих сигнала (3) содействует ",; Ч-корректор 2. Результирующий сигнал экстрематара 4 поступает на вход

8 и второй аттенюатор 26, включенные между выходом IV блока 21 и вторым входом второго сумматора 14, и последовательно соединенные третий фазовый корректор 27, пятый УЧ 25 и третий аттенюатор 26, включенные между выходом V блока 21 и входом

52 выходного сумматора 14. Дополнительный выход четвертого УЧ 25 соединен со следящий амплитудный детектор 23, выход которого соединен с управляющим входом блока 22, вход которого соединен с выходом второго УДЧ 24, а вход и выход детектора 23 являются соответственно основным и дополнительным выходом УЧ 25. В каждый

УДЧ 24 введены блок 22 возведения в квадрат, включенный на входе УДЧ 24 и следящий амплитудный детектор 23, вход и выход которого соединены со входами вычитателя

8 и с выходом и управляющим входом блока

22.

Устройство частотного компандирования звуковых сигналов работает следующим образом.

Исходный звуковой сигнал определенного уровня поступает на вход ФНЧ 1, частота среза которого определяется спектрам частотных составляющих его, подлежащих преобразованию. Результирующий сигнал этого фильтра поступает на вход амплитудного ВЧ-корректора 2, в котором происходит выравнивание НЧ- и ВЧ-составляющих этого сигнала. Откорректированный сигнал поступает на вход 39 первого ДЧ 10.

Осциллограмма достаточно общего с точки зрения последующих преобразований сигнала, действующего на входе 39, показана на фиг. ба. Пунктиром на этом графике показана функция минимумов этого сигнала.

Звуковой сигнал как составной процесс можно представить, как известно, в виде

S(t} = ;А (1) cos(t+p, (t)) (3)

k — -1

Nk )Nk — 1

Этот сигнал поступает на вход зкстрематора 4, блока 3 выборки и хранения и вычитателя 8.

Экстрематор 4 выделяет моменты максимумов и минимумов сигнала (3) фиг. 6а в виде перепадов напряжения. Надежному выделению экстремумов даже небольших

45 компаратора 5, который согласует уровни сигналов экстрематора 4 и системы управления ДЧ 10. С одного из выходов компаратора 5 сигнал управления поступает на счетный вход триггера 12 первого инвертора 11 на вход третьего формирователя 6 коротких импульсов, а с другого — на счетный вход первого триггера 15 и на вход четвертого формирователя 6 коротких импульсов. Импульсы, сформированные в третьем и четвертом блоках 6 поступают на вход соответственно первого и второго блоков 3 выборки и хранения. ба время длительности этих импульсов в блоках 3 происходит выборка значений максимумов или минимумов входного для них сигнала, а в и ромежутке между импульсами в этих блоках хранится взятое значение. Первый блок 3 производит выборку минимумов сигнала (3) фиг. ба, в результате чего на выходе 40 первого ФНЧ ? выделяется функция минимумов з

S»(t) = ), A<(t) сов f Щ t+p (t)) - A4(t), (4)

k =1 показанная отдельно на фиг.бз. Этот сигнал поступает на другой вход вычитателя 8, на выходе 41 которого выделяется первая составляющая исходного звукового сигнала

S4(t) = S(t) - Я»(т) = A4(t) (1 + cos f в4 t +

+ P4 (t})j (5)

Этот сигнал фиг. бб является сигналом, зафиксированным всеми своими минимумами над осью времени. Пунктиром на осциллограмме фиг. бб показана функция максимумов A4(t) — огибающая этого сигнала, который поступает на сигнальный вход первого карнеизвлекателя 9 и на другой вход второго блока 3 выборки и хранения. Поскольку четвертый формирователь 6 коротких импул ьсов возбуждается инвертированным сигналом по отношению к сигналу возбуждения третьего формирователя 6, на выходе второго ФНЧ 7 выделяется именно функция максимумов А4(1) сигнала (5) фиг. бб, которая поступает на управляющий вход. всех корнеизвлекателей 9 M на другой вход всех сумматоров 14.

Если бы корнеизвлекатели 9.были неуправляемыми, та при малом уровне сигнал располагался бы в начальной — почти линейной области вольтамперной характеристики его и корнеизвлечения практически не произошло бы. При большом же уровне звука сигнал основной сваей частью зашел бы далека в область. насыщения и получилось бы нелинейное преобразование, далекое от карнеизвлечения, 8 управляемом корнеизвлекателе осуществляется автоматическое

1795561

° )эсштэбирование; при котором независимо от изменения уровня звука А4(1) получается корнеиэвлечение быстроменяющейся функции Vn{t) = 1 + cos(и)4 t + ((()4 (t)) сигнала (5).

Согласно формулам (2) и (5) при Uynp =

An(t) имеем

oza() = кА4(\) )y ввв (вв t +- 4 (t ) ) (6)

Из этого выражения видно, что функция A4(t) не подвергается нелинейному преобразованию. Эта особенность работы управляемого корнеизвлекателя на осциллограмме фиг. 6в отображена в виде пунктирной линии такой же функции максимумов, какую имеет сигнал фиг. 6б.

Сигнал (6) фиг, 68 поступает на вход 42 первого инвертора 11, т.е. на сигнальный вход аналоговых ключей 13, на управляющий вход каждого из которых поступает сигнал управления с одного из выходов триггера 12. В результате на выходе одного из ключей 13 получаются только четные импульсы сигнала (6) фиг. 6в, а на выходе другого — только нечетные импульсы. Эти сигналы на выходе 43 вычитателя 8 образуют поделенный по частоте на два сигнал фиг. 6ã. Иэ формулы (6) имеем

О24(в) = KtAa(t) cos j — \ + ) (7)

Га4 е4 (t1

2 2

На осциллограмме сигнала фиг. 6г пунктиром показаны равные между собой функции максимумов и минимумов, которые равны огибающей An(t) сигнала (7). Эта особенность работы ДЧ позволяет использовать одну и ту же функцию A4(t) и для управления всеми корнеизвлекателями 9, и для фиксации уровня поделенного по частоте сигнала, подобного сигналу (7) фиг. 6г при помощи сумматоров 14, входящих в ДЧ 10.

В результате компенсации отрицательной функции минимумов в (7) положительной функцией A4(t), на выходе 44 первого сумматора 14 получается зафиксированной над осью времени всеми своими минимумами сигнал фиг. 6д, который поступает на вход 44 корнеизвлекателя 9, на выходе 45 которого получается сигнал фиг; 6е. Этот сигнал поступает на вход 45 второго инвертор) 11. На выходе 46 этого инверторэ получается сигнал фиг. 6ж

Daa(t) = KaAa(t) ввв (< t + a — ) с поделенной мгновенной частотой на четыре, Аналогично происходит деление частоты и в следующем ДЧ на два, содержащий вто. рой сумматор 14, третий корнеизвлекатель

9 и третий инвертор 11, нэ выходе которого получается сигнал

S 2(t) = A.(t) сов(t+p, (1))- Аз(т) (9) к =1 выделяется нэ дополнительном выходе 47

55 третьего ДЧ 10. Он поступает на вход третьего усилителя 18, входящего в пятый канал преобразования. На входе пятого канального ФНЧ 16 получается сигнал

Ds2(t) = KsA2(t) cos "— t + -@-(- . )

8 8

Dsa(t}= KsAa(t) cos L — t+ ) (8) (W 4(t)

8 8 с поделенной частотой на восемь.

Сокращение спектра сигнала (8) получается в основном за счет уменьшения девиации мгновенной частоты сигнала (5), которая имеет значительную величину.

Результирующий сигнал (8) первого ДЧ

10 поступает на вход первого канального

ФНЧ 16 с линейной ФЧХ и на вход первого блока 17 задержки. На выходе этого фильтра из сигнала (8) выделяется первый узкополосный сигнал-параметр исходного звукового сигнала — первая составляющая будущего компрессированного сигнала.

Первый сигнал-параметр поступает на вход

1 блока 19 уплотнения каналов. Выходной сигнал блока 17 и ФНЧ 16, имеющих одинаковую задержку, на выходе первого вычитателя 8 вызывает небольшой по уровню сравнительно узкополосный первый сигналостаток, которым для некоторых систем передачи звуковых сигналов можно пренебречь, В системах с повышенным требованием к качеству восстановленного звука этот сигнал-остаток должен быть сохранен и подвергнут аналогичным преобразованиям в дополнительном канале.

Первый сигнал-остаток поступает на вход первого усилителя 18 второго канала, преобразования в котором аналогичным рассмотренным. В результате на выходе второго канального ФНЧ 16 получается второй узкополосный сигнал-параметр, поступающий на вход И блока 19 уплотнения каналов.

Выделенная на дополнительном выходе

40 первого ДЧ 10 функция (4) минимумов фиг. 6э поступает на вход третьего ДЧ 10. В результате преобразований, аналогичных рассмотренным, на входе четвертого ФНЧ

16 получается сигнал

Dss(t) = КвАв(в) вов à — t + - )-(- -) (8 8 а на входах Ш и! Ч блока 19 получаются еще два узкополосных сигнала-параметра

На осциллограмме сигнала фиг. 6з пунктиром показана его функция. минимумов, которая отдельно показана и на фиг. 6и.

Этот сигнал

1795561

18 а на его выходе получается пятый узкополосный сигнал-параметр, поступающий на вход V блока 19.

Возможность использования одного и последнего канала V преобразования сигнала (9) фиг. би видна из его осциллограммы: этот сигнал — достаточно узкоплосный.

Все таким образом полученные в компрессоре сигнал-параметры в блоке 19 уплотнения каналов образуют единый компрессированный сигнал со значительно более узкой. полосой частот по сравнению с полосой исходного звукового сигнала. Компрессированный сигнал через ПФ 20 передается по значительно более зкополосному. чем типовые, каналу связи.

B приемном узле принятый сигнал в блоке 21 разделения каналов разделяется на те же сигнал-параметры, которые были получены в компрессоре. Преобразования в приемном узле — экспандере строго обратны преобразованиям в компрессоре. С выходом II блока 21 второй сигнал-параметр, подобный сигналу (8) фиг. бж, поступает нэ сигнальный вход управляемого блока 22 возведения в квадрат первого УДЧ 24, входящего в первый УЧ 25, Нэ выходе 48 йолучается сигнал, подобный сигналу фиг, бд, который поступает на вход вычитателя 8 и следящего амплитудного де1ектора 23, на выходе-которого выделяется огибающая

A4(t) сигнала (8),