RU2011298C1

RU2011298C1 - Device for suppression of noise level in communication equipment

Info

Publication number: RU2011298C1
Authority: RU
Inventors: Е.Е. Голиков
Original assignee: Омский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1994-04-15

Abstract

FIELD: communication equipment. SUBSTANCE: device for suppression of noise level in communication equipment has operational amplifier 1, half-section of low-pass filter 2, phase shifter 3 and voltage divider 4. The device for suppression of noise level in communication equipment, along with the functions of noise suppression and gain of legitimate signal, fulfils the function of gain correction required for elimination of frequency distortions introduced by the communication line. EFFECT: facilitated procedure. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике связи, а точнее к устройствам связи на железнодорожном транспорте, в которых наблюдаются помехи, индуцированные контактной сетью электротяги, и существует необходимость подавления помех. The invention relates to communication technology, and more specifically to communication devices in rail transport, in which interference is observed induced by the contact electric traction network, and there is a need to suppress interference.

Известны устройства компенсационного снижения уровня названных помех. Особенность известных устройств - включение на входе аппаратуры связи (вне ее), причем достигаемое подавление помех (достигаемое отношение сигнал/помеха) на входе аппаратуры связи остается таковым и на выходе ее, так как в аппаратуре связи линейный усилитель нежелательно усиливает как полезные сигналы, так и помехи. Known devices for compensatory reduction of the level of said interference. A feature of the known devices is the inclusion of communication equipment at the input (outside it), and the achieved interference suppression (achieved signal-to-noise ratio) at the input of the communication equipment remains the same at its output, since in a communication equipment a linear amplifier undesirably amplifies both useful signals and and interference.

Цель изобретения - повышение отношения сигнал/помеха на выходе аппаратуры связи. The purpose of the invention is to increase the signal-to-noise ratio at the output of communication equipment.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. The drawing shows a structural electrical diagram of the proposed device.

Устройство снижения уровня помех в аппаратуре связи содержит операционный усилитель (ОУ) 1, полузвено фильтра низких частот (ФНЧ) 2, фазовращатель 3, делитель 4 напряжений, содержащий резистор 5 и переменный резистор 6. В цепь инверсного входа ОУ 1 включен резистор 7, а в цепь отрицательной обратной связи ОУ - резистор 8. A device for reducing the level of interference in communication equipment contains an operational amplifier (OA) 1, a half-link low-pass filter (LPF) 2, a phase shifter 3, a voltage divider 4 containing a resistor 5 and a variable resistor 6. A resistor 7 is included in the inverse input circuit of the OS 1, and in the negative feedback circuit of the op-amp - resistor 8.

Устройство включается в состав аппаратуры связи вместо линейного усилителя приемного тракта аппаратуры и работает следующим образом. The device is included in the communication equipment instead of a linear amplifier of the receiving path of the equipment and operates as follows.

На входные зажимы устройства поступают с линии связи напряжения полезных сигналов и мешающие напряжения. Как известно, наибольшие по величине мешающие напряжения, индуцируемые контактной сетью электротяги, имеют частоты 50, 100, 150, 200 Гц. В устройстве эти напряжения с входных зажимов поступают на оба входа ОУ 1 (инверсный и прямой) двумя раздельными цепями. На инверсный вход мешающие напряжения проходят через резистор 7, а на прямой же вход - другим путем через выделяющий их фильтр Д-0,4 2, трансформаторный фазовращатель 3 и делитель 4 напряжения. The input terminals of the device receive useful signals and interfering voltages from the communication line. As is known, the largest disturbing voltages induced by the electric traction contact network have frequencies of 50, 100, 150, 200 Hz. In the device, these voltages from the input terminals are supplied to both inputs of the OS 1 (inverse and direct) by two separate circuits. The interfering voltages pass through the resistor 7 to the inverse input, and the other way through the direct input through the filter D-0.4 2 separating them, transformer phase shifter 3, and voltage divider 4.

При прохождении через полузвено ФНЧ 2 мешающие напряжения получают сдвиг по фазе, но при дальнейшем их прохождении через фазовращатель 3, поворачивающий фазу еще на 180о (при соответствующем включении его обмоток), мешающие напряжения приобретают первоначальную фазу. Напряжения же помех, поступающие на инверсный вход ОУ 1 через резистор 7, не подвергаются фазовым изменениям. В результате мешающие напряжения поступают на оба входа ОУ в одинаковой фазе (синфазно). По величине они также приравниваются изменением сопротивления переменного резистора 6 в делителе 4 напряжения. When passing through the half-link of the low-pass filter 2, the interfering voltages receive a phase shift, but with their further passage through the phase shifter 3, which rotates the phase by another 180 ° (with the corresponding inclusion of its windings), the interfering voltages acquire the initial phase. The interference voltages supplied to the inverse input of the op-amp 1 through the resistor 7 are not subjected to phase changes. As a result, interfering voltages are supplied to both op amp inputs in the same phase (in phase). They are also equal in magnitude by changing the resistance of the variable resistor 6 in the voltage divider 4.

При поступлении же на оба входа ОУ 1 равных по величине и синфазных мешающих напряжений, как следует из теории ОУ, они максимально подавляются и обнаруживаются на выходе ОУ 1 ослабленными 40 - 50 дБ. When both op-amp 1 inputs have equal and in-phase interfering voltages, as follows from the op amp theory, they are suppressed as much as possible and are detected at the output of op-amp 1 by attenuated 40-50 dB.

Необходимо учесть, что уравнивание напряжений на входах ОУ в данном случае достигается только при одной частоте мешающих напряжений, пропускаемых полузвеном ФНЧ 2, так как фильтр вносит в цепь затухание, изменяющееся в зависимости от частоты. Целесообразно уравнять на входах ОУ 1 и получить максимальное подавление более значительного мешающего напряжения, наблюдаемого при частоте 50 Гц. It is necessary to take into account that voltage equalization at the op amp inputs in this case is achieved only at one frequency of interfering voltages transmitted by the low-pass filter of the low-pass filter 2, since the filter introduces attenuation into the circuit, which varies depending on the frequency. It is advisable to equalize at the inputs of the OS 1 and obtain the maximum suppression of a more significant interfering voltage observed at a frequency of 50 Hz.

Так как при возрастающем затухании фильтра с увеличением частоты увеличивается неравенство величин мешающих напряжений на входах ОУ 1, то при максимальном подавлении напряжения помехи с частотой 50 Гц, напряжения помех более высоких частот 100, 150, 200 Гц подавляются меньше. Since with increasing filter attenuation with increasing frequency the inequality of the values of interfering voltages at the inputs of OS 1 increases, with the maximum suppression of the interference voltage with a frequency of 50 Hz, interference voltages of higher frequencies of 100, 150, 200 Hz are suppressed less.

Для уменьшения этой зависимости результатов подавления помех от изменения затухания фильтра в полосе пропускания в устройстве предусмотрено снижение крутизны нарастания затухания фильтра с возрастанием частоты, достигаемое тем, что в состав устройства введено не целое значение, а полузвено ФНЧ 2. Это же достигается расширением полосы пропускания с 0,2 до 0,4 кГц и тем, что фазовращатель 3 имеет коэффициент трансформации, обеспечивающий небольшое повышение трансформируемого напряжения. При этом устройство обеспечивает достаточно большое подавление и тех помех, частота которых выше 5 Гц, тем более, что эти помехи сами по себе имеют более низкий уровень. To reduce this dependence of the suppression of noise from changes in the filter attenuation in the passband, the device provides for a decrease in the steepness of the filter attenuation with increasing frequency, achieved by the fact that the device has not an integer value, but a half-coupled low pass filter 2. This is achieved by expanding the passband with 0.2 to 0.4 kHz and the fact that the phase shifter 3 has a transformation ratio that provides a slight increase in the transformable voltage. Moreover, the device provides a sufficiently large suppression of those interference, the frequency of which is higher than 5 Hz, especially since these interference in themselves have a lower level.

Напряжения полезных сигналов, имеющие частоты выше 0,4 кГц и попадающие в полосу задерживания полузвена ФНЧ 2, проходят через фильтр на прямой вход ОУ 1 со значительно большим затуханием, чем по другой цепи на инверсный вход. При разностном же соотношении напряжений, поступающих на оба входа ОК 1, эти напряжения не подавляются, а усиливаются. Таким образом, устройство подавления помех одновременно функционирует и как линейный усилитель приемного тракта аппаратуры связи с регулировкой усиления полезных сигналов изменением сопротивления переменного резистора 8 в цепи отрицательной обратной связи ОУ 1. The voltages of the useful signals having frequencies above 0.4 kHz and falling into the delay band of the half-link of the low-pass filter 2 pass through the filter to the direct input of the op-amp 1 with significantly greater attenuation than through the other circuit to the inverse input. When the difference ratio of the voltages supplied to both inputs OK 1, these voltages are not suppressed, but amplified. Thus, the interference suppression device simultaneously functions as a linear amplifier of the receiving path of communication equipment with adjustable gain of useful signals by changing the resistance of the variable resistor 8 in the negative feedback circuit of the OS 1.

Повышение отношения сигнал/помеха в рассматриваемом устройстве достигается не только вследствие свойства ОУ значительно подавлять синфазные напряжения. Тогда как в обычном линейном усилителе аппаратуры связи нежелательно усиливаются не только полезные сигналы, но и помехи, в линейном усилителе в виде рассматриваемого устройства компенсационно сниженный уровень помех не повышается, усиливаются только полезные сигналы, причем обеспечивается дополнительное повышение отношения сигнал/помеха на выходе аппаратуры связи за счет увеличения только числителя отношения при отсутствии увеличения знаменателя. An increase in the signal-to-noise ratio in the considered device is achieved not only due to the property of the op-amp significantly suppress common-mode voltages. Whereas in a conventional linear amplifier of communication equipment, not only useful signals are undesirably amplified, but also interference, in a linear amplifier in the form of the device in question, the compensated reduced noise level does not increase, only useful signals are amplified, and an additional increase in the signal-to-noise ratio at the output of communication equipment is provided by increasing only the numerator of the ratio in the absence of an increase in the denominator.

(56) Михайлов М. И. и Разумов Л. Д. Защита кабельных линий связи от влияния внешних электромагнитных помех. М. : Связь, 1967, с. 319 и 320, р. 10.58. (56) Mikhailov M.I. and Razumov L.D. Protection of cable communication lines from the influence of external electromagnetic interference. M.: Communication, 1967, p. 319 and 320, p. 10.58.

Claims

DEVICE REDUCTION DEVICE IN COMMUNICATION EQUIPMENT, comprising an amplifier and a phase shifter, characterized in that, in order to increase the signal / noise ratio at the output of the device, a low-pass filter (LPF) half-link with a passband of 0 - 0.4 kHz and a voltage resistor divider are introduced wherein the amplifier is made in the form of an operational amplifier, the direct input of which is connected to the output of the resistor voltage divider, the inverse input of the operational amplifier is connected to the input of the low-pass filter of the low-pass filter and is the input of the device, the output of the half-link The low-pass filter is connected through the phase shifter to the input of the voltage divider, while the phase shifter is designed as a small-sized transformer, and the entire device is included in the communication equipment instead of a linear amplifier of the receiving path.