Патент 65134

Способ устранения радиоэхо

 

СССР

Лв 65134

Класс 2(а4, 22в

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ вЂ” — — -3

Зарегистрировано в Бюро изобретений Е осгглнна при Я@СЩ6& П/ ;

- .-,тытид" Е,;Д !Г/ ."г

- ".Ь вЂ” й,;,11-, Главное управление электрослаботочной промышленности

Действительный изобретатель ин-ц Кларенс Хеисел

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ РАДИО-ЭХО

Заявлено 23 сентября 1940 года в Наркомэлектропром эа Л 36241 (303198l

Опубликовано 31 августа 1945 года

Действие патента распространяется на 15 лет от 23 сентября 1940 года

Нас поящее изобретение касается метода и средств уничтожения искажения сигналов в таких системах связи, в которых передаваемые сигналы приходят к приемнику по Ileскольким путям различной длины или по путям, требующим разл41чной длительности прохождения сигналов. В,проволочной или радиосистемах связи на длинные расстояния, а также в таких системах, как телевидение, где применяются широкие полосы модулирующих частот, искажения сигналов, вследствие прохождения их по различным путям, явля1отся черезвычайно нежелательным явлением. В трансокеанской радиопередаче, при частотах от 3 до 30 мегагерц, сигналь; могут приходить к приемнику

ыкже по MHîãèì путям.

Проблема устранения искажений названяого,рода существует и в практике городских телевизионных передающих систем. В этом случае некоторые модуляционные частоты настолько высоки, что волны, несущие один цикл модуляции, .могут распространяться: -олько на очень короткое расстояние. Наиболее высокий 1компонент модулирующей гастоты в телевизионной передаче может доходить, наприме:р, до

4 000 000 герц и выше. Для такой модулирующей частоты полный цикл модуляции может передаваться волнами более высокой частотно-модулированной несущей на расстояние 75 метров.

Серьезныс искаже14т1я в эт и

-",ë ó÷àå могут возникнуть при нали1ии других путей, имеющих, длину, стличную от длины основного пути, примерно, на 20 или более метров.

В кру.нных городах (например, Нью-Йорке) искажения оТ многoпутностн телевизионных сигналон. вследствие отражения от зданий l! других првпятствий, являются сlolезными помехами.

При длинных лин,ях связи направленные передающие и приемные антенны. помогают уменьшить многократность сигналов, причем они оссбенно эффективны в уничтожении «кругосветных» вторичных;путей, имеющих сравнительно большой сдвиг по времени. Направленность обычного видда является н4 очень эффективным средством против искажений, вносимых наличие:. сигналов, достигающих приетишкн № 65134 но кратчайшим путям, лежащим приблизительно в ллоскости того же большого круга земли. Эта многократность путей обязана тому, что сигналы достигают приемника после ряда отражений вверх и вниз между ионосферой и землей и вследствие отражений, рефракций от различных слоев ионосферы. На длинных расстояниях это имеет место в сравнительно узких пределах углов распространения .ра. иоволн у передатчика и приемника.

Для обеслечен ия хорошей направлеяности приема делались попытки, однако реш ения получались дорогими и требовали сложного оборудо»ания .

Предметом настоящего, изобретения является способ устранения радио-эхо - компенсацией, отличающийся тем, что для компенсации радио-эхо используют основной сигнал, задержанный по времени и сдвинутый по фазе.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 которого изображена схема прохождения сигналов от передатчика к удаленному приемнику; на фиг. 2 показана форма основного и вторичного сигнала; на фиг. 3, 5, 6, 7 изображены различные схемы осуществления настоящего изобретения, а на фиг.

4, 8, 9, 10 и ll показаны графики импульсов передачи и приема, соответствующие описанию схем.

Для лучшего уяснения проблемы многопутности обратимся к схеме фиг. l.

Кажду передатчиком Т и приемником П имеются два пути распро- странения — основной, проходящий по: прямой линии, и побочный, который от передатчика идет к некоторой точке отражения ((например, земле, большому зданию или какому-либо иному препятствию), а затем к приемной антенне.

Предположим, что токи, получаемые в приемнике вследствие наличия второго пути, имеют силу,;равную 20% от величины токов основного пути; пусть разница в длиНе путей равна 600 метрам, при которой ззпаздьп»ание во времени модуляции по второму пути будет составлять около 2 микросекунд; несущую частоту передатчика положим равной 100 мегагерц н ширину полосы модулирующих частот — от 60 герц до 4 мегагерц.

Если на переаатчике Т установить несущую на выходе равную нулю и затем отправить один им(пульс I, длительностью в микросекунду, тогда на приемнике получится два импульса, разделенные интервалом между началами» 2 микросекунды, причем второй импульс I2 будет иметь силу, ра»ную 20% от первого I>. Ha фиг. 2 графически изображены приблизительные соотношения длительности и формы этих импульсов.

В системе связи, требующей»ередачу только достаточно корот. ких и достаточно раздельных импульсов для предупреждения наложения импульсов основного и вторичного путей» приемнике, необходимо l(KBIK видиo из фиг. 2) отделить надлежащую часть основного сигнального импульса, создагь точную величину сдвига во времени и затем снова ввести в приемную цепь для уравновешивания им пульса второго пути.

Один из способов уменьшения влияния сигнала вторичного пути показан на фиг. 3, В этом случае применяются две приемные антенны 1 и 2 с соответствующими переходными линиями TL и TL и приемниками 1 и 2, служащими для получения общего выпрямленного тока до выхода, соответствующего сигналам.

Расположение двух п риамных антенн 1 и 2 и длины их переходных линий Tf и TL подобраны таким образом, что си(гналы, прибывающие к одному приемнику, сдвигаются во времени на величину, соответствующую запаздыванию уничтожаемого сигнала»торичного пути. Если сдвиг по времени равен, например, 2 микросекундам, то длина линии TL должна превосходить длину другой на величину, обеслечинающую этот сдвиг. Если скорость распростран=ния по линиям равна скорости света, ro для получения сдвига и 2 № б5134

::.:.икросекунды одна линия должна оыть длинее другой на 600 метров.

В случае линий с меньшей скоро" ."Tüâ распространения разница в длинах будет пропорционально меньшей. Конструкция и способ включения приемников 1 и 2 таковы, что выходы их имеют противоположные полярности и прием-ник 2 имеет на выходе такой сдвиг по времени, что выход с сигналом основного пути имеет амплитуду, достаточную для уничтожения сигнала вторичного пути на выходе другого приемника.

Если сигнал вторичного, пути имеет а мплитуду, ра вную 20% от ампл итуды сигнала основного пути, тогда. приемник 2 (фиг. 3) должен быть отрегулирован на получение выхода, равного 20% от выхода приемника 1 .

Импульсы сигналов 1 и 1, на выходе приемников 1 и 2 и результирующий комбинированный сигнал I>+ 1 показаны на фиг. 4.

Необходимо отметить, что основной сигнал 1, на выходе приемника

2 уничтожает сигнал I> nai выходе приемника 1, обязанный вторичному пути, оставляя в качестве конечного искажения только сигнал приемника 2, соответствующий наличию вторичного пути.

Этот остаточный сигнал вторичного пути в данном случае равен

20% от 20%, т. е. 4% сигнала основного пути, но и этот сигнал может быть уменьшен или уничтожен. (Подобный же результат может быть получен при наличии одного приемника, если осуществить ответвление надлежащей величины тока принятого сигнала в цепь с задержкой времени, и такое последующее комбинирование тока, сдвинутого по времени с остальным, что токи вторичиого пути будут уничтожены.

Одна из схем защиты приведена на фиг, 5, где показана приемная антенна, переходная линия T I и приемник 3. Часть тока с выхода приемника, через регулируемые реостаты Ri, R2 ответвляется в кабельную цепь 4- выдержки времени. Ток и напряжение сигнальной волны распространяются до конца кабеля, отражаются и снова вступают в выходную цепь приемника с полярностью, величиной и сдвигом во времени, требуемыми для уничтожения нежелательных сигналов вторичного пути. Для регулирования величины потенциала и тока, поступающих в кабель, и потенциала и тока, выходящих из,кабеля 4 в выходные цепи приемника для уравновешения вторичных сигналов, служат реостаты R< и R2, при помощи которых можно также регулировать величину потенциала и тока, отраженных вторично от кабельного конца. Этот вторичный ток может служить для уничтожения и того небольшого остаточного сигнала вторичного пути, который изображен на фиг. 4 внизу.

Для получения надлежащего сдвига во времени сигналов, от.раженных кабельным концом, длина кабеля 4 может быть выбрана равной половина сдвига, умноженной на скорость распространения электричеоких волн по кабелю. Если скорость распространения равна половине скорости света, или 150000000 метров в секунду, что близко к .истине, то для сдвига в 2 микросекунды потребуется кабель длиной в 150 метров. Кабель может быть взят в виде секции тонкого, изолированного, концентрического кабеля, намотанного в виде катушки и помещенного в надлежащем месте внутри или снаружи приемника или его выходных цепей. Для получения надлежащей полярности отраженных волн (при схеме фиг. 5) необходимо удаленный конец кабеля закоротить проводником с очень малым сопротивлением для проходящей по кабелю частоты.

Одиночный короткий положительный импульс на приемном конце кабеля, отражаясь, приходит к входному концу в виде отрицателъного импульса. Если выходные цепи приемника обладают достаточным внуттренним сопротивлением, что и имеет обычно место, ыли если введено достаточно большое последовательное сопротивление, то сдвинутые ло времени импульсы тока

Мо 65134 могут уничтожить токи вторичных сигналов полностью. Вместо параллельного подключения кабеля можно осуществить последовательное включение. В этом случае для IIIoJIv ения обратной полярности импульсоВ тока на выходе, приемника необходимо взять кабель с открыты» концом. Для уничтожения сигналов вторичного пути можно применить схему фиг. G, где регулируемая величина выходной энергии приемника пропускается через кабельную цепь задержки времени 5 и затем определенным образом комбинируется с конечной выходной энергией. В данном случае взят приемник с уравновешенным или пушпульным выходом, Входная энергия кабеля по !учается на одной стороне а цепи ч подается обратно в направлении стрелки д цепи, чем обеспечивается требуемая перемена полярности сигнала.

Сопротивление P служит для поддержания приблизительного баланса в цепях. Длина кабельной цепи с задержкой времени 5 должна быть здесь вдвое длиннее кабеля фиг. 5 вследствие того, что уравновешивающие импульсы проходят по кабелю только один раз.

На фиг. 7 показана еще одина конструкция, служащая для той же

IIpли, 9To H конструкция фиг. 3, 5 H б. В этом случае мощность заби.рается из сигцал1 ной выходи и ц=- пи и направляется обратно в направлении стрелки к некоторой точк; Р, находящейся перед усилителе в Мощность cHI"HB;!oB, сдвинутых по времени и посылаемых обратно, может быть значительно меиьше мощности импульсов на выходе системы. Длина каоеля 6 может быть такой же, как и н случае фиг.

6 Здесь кроме тото несоходимо осуществить обратную связь между двумя точками, имеющими нормально противоположные по знаку полярности потенциалов. Выше бы !а описана работа устройств предлагаемого изобретения, для уничтожения сигналов вторичного пути, когда основные и вторичные сигналы принимаются без перекрытия времени прибытия к приемнику.

Если сигналы настолько длительны, или сдвиг по времени между ними настолько мал, что они перекрываются, или когда они передаются путем раздельной манипуляции или модуляции .по амплитуде постоянной несущей высокой чаcToTbI, тогда решение проблемь значительно усложняется.

Если приемная антенна расположена так, что токи несущей высокой частоты по основному и побочному пути складыBBIoTcp B одной и той же фазе, то можно предположить, что результирующие токи в приемнике будут равны мгновенной сумме аплитуд составлякицих токов основного и побсчного путей. г1а фиг. 8 показан возможньгй случай, когда одиночные прямоугольные импульсы I и !„получаются на приемнике по основном и побочному путям, причем по второму — с половинной амплитудой и со сдвигом по времени, равчымполовине длительности импульса, т. е. с перекрытием. Сигнал, получаемый в этом случае, очень искажен и уд:lHHcl". Токи основного и BTopH чог путей имеют одинаковую фазу по высокой частоте и потому амплитуды их складываются яркфме -ически, причем вторичный ток составляет 50,, ocHoBHэго. Методы уничтожения влияния сигналов вт. рн lного пути здесь могут быть использованы те же, что и для при«еденных на фиг. 3, 5, 6 и 7 случаев. Резучьтирующий сигнал, Нплучаемый в случае, когда воливi заставляют, проходить только ойнажды через цепь с задержкой времени, показан на нижней част . фиг. 8. Искажение основного сигнала уже отсутствует, остается только последующий сигнал с половинной а»плитудой первоначально;о сигнала втсричнoro пути.

Схемы уравновешивания фиг. 3, 5, 6 и 7 могут служить для эффективного снижения модуляций, обязаиных вторичному пути даже в том случае, если токи основного и вторичного путей перед детектированием находятся не в фазе, а отличаются меньше чем я а плюс йлй минус 90 . Другими словами, схемы — о

M 65184 эф 1« .кт«вны до тех 11ор, пока ре:;ультируюшие модуляции, получен- ые по обоим путям, имеют одинаковую полярность.

На фиг. 9 показаны результаты уравновешен«я модуляций, обязаняь1х вторичному пути, для того случая, когда токи высокой частоты вторичного пут« имеют ампли1 ду. равную 50 jo основной, и

i д винуты на 60" по фазе. Как вил::о, урэвповешение получается достал очно эффективным. гЬ фиг. 10 изображены резуль,.1.Iû уравновешен«я искажения основного сигнала, когда основной и вторичный сигнальг находятся в противоположных фазах или сдви, уты нэ 180-, причем ток вторич«о о сггнала составляет 500 главното. В этом и други.; случаях, когда фазовый угол находится в пре„елах .-.т 90 до 270, т. е. когда .1одуляции вторичного пути имеют обратную полярность, необходимо

:-1зменять полярность балансирующих токов. В схеме фиг. 3 это де.лается путем переключения выходгных проводников одного з прием«11ков. На схеме фиг. 5 это осуществляется путем размыкания

,àêoðo÷åííoãî конца. В схемах фиг. 6 и 7 это можст быть сделано путем «зменения полярности яр«ключе««я нэ одном конце кабельной цепи . c задержкой времени. На ф«г. 10 видно, что око«- этельныи результирующий сигнал Х„не лучше, ч-,.м комбинированный сигнал 1; «! и"- основного побочного перед ограничением.

Это обозначает. что уравновешение

«р.*. допущенных сигналах имеет ма JfjjJA эффективность. Одним из

: решето исправления недостатков системы является поворачивание ан.енны до тех пор, пока токи вторичного пути не начнут складывать;я с токами основного и вторичные модуляции не будут иметь ту же г:олярность, что и главные модуляци и.

Другое средство заключается в пои ме™с ги., постоянной несушей передатчика. которая модулируется сигналом настолько, что у приемника она никогда не оказывается модулированной на 100%. Кроме того при наличии передатчика, излучающего непрерывно несущую волну, в приемнике (перед детектированием) можно применить средства, повышающие силу несущей волны сравнительно с боковыми. Различные средства усиления несущей известны уже в технике связи. Есл:i предположить, что модуляции передатч«ка никогда «е доводят несушую волну до нуля в детекторе приемника, то схема уравновешен«я будет эффективна в уменьшении как отрицательных вторичных си.«алов, так и положительных.

На фиг. 11 изображен сигнал в различных стадиях передачи и приема, когда ток вторичного пут« противоположен основному току по фазе, но передатчик работает с непрерывной несущей, благодаря чему ток входа детектора не проходит через нуль. В этом случае уравновешивание влияния вторичного пути так же эффективно, как и на фиг. 8 и 9. Очевидно. если передатчик имеет модуляцию, близкую к 1000/О. го необходимо применить усиление несущей у приемника, чтобы уменьпгить искажение сигналом втори ного пути. Описанные выше срг.1о т в а, c,1 æ ç øèþ для у ни что ж е н и я ил«уменьшения искажений, вызыв:емых нал|ичием побочного пути, могут быть применены для уменьшения B.ïèÿ««ÿ токов и большего числа побочных путей, если ьипользовать уравновешиваюшие устронства с на члежащей задержкой времени для каждого тока втор« ного пути.

П р (- .1 и е 1 и а т с 1! 1 l

Способ устранения радио-эхо компенсацией, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что для компенсации радио-эхо используют основной сигнал, задержанный ло времени н сдвинутый по фазе.

Фиг, 10

7 1

Фиг. 11

7ылография Госжланиздата, им, Воровского, г. Kanyra

Отв. редактор Д. А. РАихайлом, И3624. Подписано к печати l8/Í-l94? г.

Теки. редактор М. И. Смодьан в с" ); l t,,„t Я к. Даб .. col