устройство для передачи дополнительной информации по каналу укв-вещания

Формула изобретения

1. Устройство для передачи дополнительной информации по каналу УКВ-вещания, содержащее формирователь комплексного стереосигнала, выход которого соединен с первым входом сумматора, и модулятор, первый вход которого является информационным входом дополнительной информации устройства, а выход модулятора соединен с вторым входом сумматора, отличающееся тем, что введен формирователь нечетной гармоники половины частоты поднесущей комплексного стереосигнала, вход и выход которого подключены соответственно к выходу формирователя комплексного стереосигнала и к второму входу модулятора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формирователь нечетной гармоники половины частоты поднесущей комплексного стереосигнала выполнен в виде соединенных последовательно полосового фильтра, делителя частоты на два и умножителя частоты в нечетное число раз, причем вход полосового фильтра является входом формирователя, а выход умножителя частоты в нечетное число раз является выходом формирователя.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что введен по меньшей мере один дополнительный модулятор, первый вход которого является дополнительным информационным входом дополнительной информации устройства, второй вход дополнительного модулятора подключен к дополнительному выходу формирователя нечетной гармоники половины частоты поднесущей комплексного стереосигнала, а выход дополнительного модулятора подключен к третьему входу сумматора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для передачи дополнительных кодовых или символьных сообщений одновременно с передачей обычной УКВ-программы. Дополнительные сообщения могут быть адресованы, например, водителям автомашин, сотрудникам милиции и т.п.

Известно устройство для передачи дополнительной сигнальной информации в системе радиовещания, содержащее формирователь основного канала, генераторы двух синусоидальных сигналов различной частоты, модулятор и сумматор (патент США N 4679238, H 04 H 5/00, 1987).

Однако, это устройство неприменимо в УКВ-диапазоне из-за возникающих искажений основного сигнала.

Известна также радиовещательная система, в которой дополнительный сигнал идентификации передатчика транслируется на дополнительной поднесущей 16,625 кГц (патент США N 4481658, H 04 H 5/00, 1984, или заявку ЕПВ N 0066338, H 04 H 5/00, 1982).

Однако, необходимость генерирования дополнительной поднесущей и последующей ее синхронной демодуляций приводит к усложнению приемного и передающего оборудования, не позволяет использовать существующее модифицированное студийное оборудование. Кроме того, известный способ не исключает взаимного влияния каналов комплексного стереосигнала (КСС), что снижает качество приема.

Проблема передачи дополнительной информации в системе УКВ- вещания при условии сохранения высокого качества приема основного стереосигнала может быть решена путем использования второй гармоники поднесущей КСС. Однако при этом необходимо очень точно фазировать сигналы частот 31,25 и 62,5 кГц, что возможно на передающем, но трудно осуществимо на приемном конце канала передачи. При возникновении же даже незначительного сдвига фаз в наиболее широко используемых и высококачественных ключевых декодерах возникает низкочастотный шум, существенно ухудшающий качество основного канала.

Наиболее близкими к предложенному является устройство передачи дополнительной информации в УКВ-диапазоне, содержащее формирователь КСС, выход которого соединен с первым входом сумматора, и модулятор, первый вход которого является информационным входом дополнительной информации устройства, а выход модулятора соединен со вторым входом сумматора. В этом устройстве осуществляют модуляцию второй поднесущей сигналом дополнительной информации, сложение полученного модулированного сигнала с КСС с целью последующего выделения второй поднесущей и дополнительного информационного сигнала, причем в качестве второй поднесущей используют третью гармонику пилоттона КСС (патент США N 4435843, H 04 B 1/16, 1984; патент США N 4450589, H 04 B 1/16, 1984, или патент США N 4584708, H 04 B 1/00, 1986).

Будучи использовано в зарубежных системах УКВ-вещания, например, RADIO DATA SISTEM, где пилоттон составляет 19 кГц, его третья гармоника, соответственно 57 кГц, а зазор между частями спектра КСС, смежными с пилоттоном - 8 кГц, известное устройство дает относительно хорошие результаты. Однако при его использовании в системе отечественного вещания, где упомянутый зазор примерно в 8 раз меньше, уровень шумов и помех, вносимых дополнительным каналом в КСС, оказывается недопустимо высоким.

Таким образом техническим результатом, ожидаемым от использования предлагаемого устройства, является повышение качества и дальности приема за счет снижения взаимного влияния каналов основной и дополнительной информации до уровня, предусмотренного действующими стандартами, при одновременном увеличении мощности сигнала. Кроме того, ставится задача расширения области использования устройства за счет применения модифицированного студийного оборудования, возможности использования всех видов модуляции и одновременной передачи нескольких дополнительных каналов.

Указанный результат достигается тем, что в устройство для передачи дополнительной информации по каналу УКВ-вещания, содержащее формирователь КСС, выход которого соединен с первым входом сумматора, и модулятор, первый вход которого является информационным входом дополнительной информации устройства, а выход модулятора соединен со вторым входом сумматора, введен формирователь нечетной гармоники половины частоты поднесущей комплексного стереосигнала, вход и выход которого подключены соответственно к выходу формирователя комплексного стереосигнала и ко второму входу модулятора.

Кроме того, формирователь нечетной гармоники половины поднесущей КСС может быть выполнен в виде соединенных последовательно полосового фильтра, делителя частоты на два и умножителя частоты в нечетное число раз, причем вход полосового фильтра является входом формирователя, а выход умножителя частоты в нечетное число раз является выходом формирователя.

И, наконец, в устройство может быть введен дополнительный модулятор, первый вход которого является дополнительным информационным входом дополнительной информации устройства, второй вход дополнительного модулятора подключен к дополнительному выходу формирователя нечетной гармоники половины частоты поднесущей комплексного стереосигнала, а выход дополнительного модулятора подключен к третьему входу сумматора.

Сущность предложения заключается в том, что для передачи дополнительной информации по каналу УКВ-вещания, путем модуляции второй поднесущей сигналом дополнительной информации, сложения полученного модулированного сигнала с КСС и последующего выделения второй поднесущей и дополнительного информационного сигнала, в качестве второй поднесущей используют нечетную гармонику половины поднесущей КСС.

При этом нечетную гармонику половины поднесущей КСС формируют путем выделения поднесущей из КСС и последующего деления на два и умножения ее частоты.

При модуляции нечетной гармоники половины поднесущей КСС используют фазовую модуляцию.

Целесообразно также одновременно с модуляцией нечетной гармоники половины поднесущей КСС, модулировать сигналом дополнительной информации другую нечетную гармонику поднесущей КСС, полученный сигнал суммировать с КСС, а разность фаз между нечетными гармониками половины поднесущей поддерживать в диапазоне 178-182^o.

И, наконец, целесообразно сигналы обеих нечетных гармоник половины поднесущей КСС ортогонально модулировать несколькими независимыми сигналами дополнительной информации.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства, а на фиг. 2 представлен спектр КСС, поясняющий его работу.

Устройство содержит формирователь 1 КСС, сумматор 2, формирователь 3 нечетной (нечетных) гармоники (гармоник) половины частоты поднесущей КСС, в состав которого входят полосовой фильтр 4 для поднесущей 31,25 кГц, делитель 5 частоты, формирующий половину частоты поднесущей 15,625 кГц, и умножитель 6 частоты, формирующий одну или две нечетные гармоники (15,625; 46,875 или 78,125 кГц), а также модулятор 7. Если используются две нечетных гармоники, то умножитель 6 и модулятор 7 могут быть выполнены в виде параллельных умножителей с объединенными входами или модуляторов с объединенным информационным входом соответственно (в последнем случае каждая гармоника поступает на свой модулятор, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора 2, фиг. 1), при этом на выходе одного из умножителей (на одном из выходов умножителя 6) устанавливается фазовращатель, обеспечивающий сдвиг фаз между гармониками половины поднесущей, равный 180 градусам. При использовании двух гармоник может быть применен и иной формирователь 3, построение которого для специалиста в данной области не составит труда, однако выполнение формирователя 3, изображенное на фиг. 1 является наиболее простым.

Устройство работает следующим образом. К формируемому кодером на студии комплексному стереосигналу основного информационного канала с поднесущей 31,25 кГц с помощью сумматора 2 добавляют одинаковым образом модулированные сигналы частот 46,875 (15,625 или 78,125 - первая нечетная гармоника) и 15,625 (78,125 или 46,875 - вторая нечетная гармоника) кГц, сдвинутых друг относительно друга на 180^o, т.е. находящихся в противофазе. Точность задания указанного фазового сдвига должна быть не хуже 2^o, а амплитуда первой нечетной гармоники половины поднесущей не должна превышать 12% от амплитуды поднесущей. Соотношение амплитуд нечетных гармоник выбирают таким, чтобы после демодуляции они давали сигналы одинаковой амплитуды. Например, если демодуляторы для указанных частот имеют равный коэффициент передачи, то на передающем конце их амплитуды должны быть одинаковыми. Обе указанных частоты модулируют дополнительным информационным сигналом, который формируется ЭВМ и поступает на информационные входы модуляторов 7 и суммируется с КСС. Результирующий сигнал передается в эфир.

Сигналы нечетных гармоник удобно формировать путем умножения частоты 15,625 кГц, которую получают делением на два частоты поднесущей КСС 31,25 кГц.

Разумеется, формирователь 3 может быть выполнен с генератором частоты поднесущей или половины частоты поднесущей, либо можно получать эти частоты с выхода генератора, входящего в состав формирователя 2, однако представленное на фиг. 1 выполнение формирователя 3 позволяет не переделывать существующее студийное оборудование.

В приемнике, построенном на основе ключевых демодуляторов, выделяется либо стереосигнал основного канала, либо первая нечетная гармоника половины частоты поднесущей, из которых выделяется основная или дополнительная информация. Возможно также одновременное выделение основного и дополнительного сигналов. При этом спектр шумов, обусловленных наличием дополнительного информационного канала на частоте первой нечетной гармоники, ограничен высокочастотной областью вблизи 15 кГц. Это, само по себе, способствует снижению уровня слышимых шумов. Кроме того шумовой сигнал, перенесенный в процессе демодуляции в эту область, практически полностью компенсируется находящимся в противофазе с ним сигналом второй нечетной гармоники. Подобная компенсация позволяет использовать любой вид модуляции в дополнительном канале, в том числе передавать по нему сразу несколько информационных сигналов при ортогональной модуляции, не ухудшая качества приема основного стереосигнала.

Компенсационный сигнал 15,625 кГц в приемнике дополнительной информации может быть также подвергнут демодуляции и просуммирован с демодулированным сигналом 46,875 кГц. При этом увеличивается дальность приема и повышается достоверность принимаемой информации.

Если компенсационный сигнал частоты 15,625 кГц не используется, наилучшие результаты могут быть получены при использовании фазовой модуляции.

Как показали проведенные исследования, устройство обеспечивает высококачественный прием основного и дополнительного каналов (отношение сигнал/шум составляет не менее 65 дБ при модуляции сигналом дополнительной информации частот 46,875 и 78,125 кГц) и требует лишь незначительной доработки существующего оборудования.