SU111439A1

SU111439A1 - Multichannel communication method

Info

Publication number: SU111439A1
Application number: SU349390A
Authority: SU
Inventors: А.С. Виницкий
Original assignee: А.С. Виницкий
Priority date: 1946-09-28
Filing date: 1946-09-28
Publication date: 1956-11-30

Description

Описываемый способ отличаетс от известных способов многоканальной св зи по кабелю или радио тем, что позвол ет более эффективно использовать полосу частот, т. е. передать в этой полосе большее число сообщений.The described method differs from the known methods of multichannel communication by cable or radio in that it allows more efficient use of the frequency band, i.e., to transmit a greater number of messages in this band.

Сущность предлагаемого способа по сн етс фиг. 1 и 2.The essence of the proposed method is explained in FIG. 1 and 2.

В системе передачи создаетс -независимых подвижных частотных шкал, каждой из которых соответствует комплект синфазных с ней генераторов на передающем конце и след щих фильтров на приемном конце.In the transmission system, independent mobile frequency scales are created, each of which corresponds to a set of in-phase generators at the transmitting end and following filters at the receiving end.

При этом последовательность и скорости относительного движени всех частотных шкал выбираютс так, чтобы колебани генераторов, соответствующие любой из шкал, не могли вызывать заметного переходного сигнала на выходах след щих фильтров любой другой щкалы.In this case, the sequence and speeds of relative motion of all frequency scales are chosen so that oscillations of the generators corresponding to any of the scales could not cause a noticeable transient signal at the outputs of the next filters any other scale.

В многоканальной системе передачи используютс одна неподвижна нулева шкала и п подвижных частотных щкал (фиг. 1).In a multichannel transmission system, one fixed zero scale and n moving frequency chips are used (Fig. 1).

Кажда крива на любой из шкал соответствует закону изменени средней частоты соответствующего канала передачи «генератор - лини передачи - след щий фильтр. Совокупность кривых на каждой щкале показывает закон движени всей данной «шкалы относительно неподвижной шкалы частот. В среднем положении все щкалы частот занимают один и тот же диапазон Л f/ , который используетс т + кратно (счита нулевую шкалу).Each curve on any of the scales corresponds to the law of variation of the average frequency of the corresponding transmission channel oscillator - transmission line - tracking filter. The set of curves on each click shows the law of motion of the entire given scale relative to a fixed frequency scale. In the middle position, all the frequency shafts occupy the same Lf / range, which is used in t + multiple (counting the zero scale).

Нулева щкала соответствует обычной системе многоканальной передачи с частотной селекцией. Система имеет п каналов. Средн (несуща ) частота каждого канала посто нна- Несущие частоты соседних каналов разнесены на интервалы, несколько превыщающие ширину спектра боковых частот полезной модул ции соответствующих каналов (модул ци каждого канала может производитьс как по частоте, так и по амплитуде). На приемном конце каждого канала имеетс фильтр, настроенный на частоту соответствующей несущей и имеющий полосу пропускани , равную щирине спектра боковых частот полезной модул цииA null scale corresponds to a conventional multi-channel transmission system with frequency selection. The system has n channels. The average (carrier) frequency of each channel is constant. The carrier frequencies of adjacent channels are spaced apart by intervals slightly exceeding the width of the spectrum of the side frequencies of the useful modulation of the corresponding channels (each channel can be modulated both in frequency and in amplitude). At the receiving end of each channel there is a filter tuned to the frequency of the corresponding carrier and having a bandwidth equal to the width of the spectrum of the side frequencies of the useful modulation

№ 111439№ 111439

данного канала. Благодар этому через каждый фильтр проходит сигнал только соответствующего ему канала нулевой шкалы.this channel. Due to this, through each filter passes the signal only to the corresponding channel of the zero scale.

1- шкала соответствует многоканальной системе из п каналов, в которой несущие частоты всех генераторов на передающем конце и резонансные частоты соответствующих им фильтров на приемном конце модулируютс синфазно с частотой F по закону / „ + Af Н (2л/1), где К, 2, 3... п, а Я(2 1/)-символическое обозначение периодического закона модул ции частоты (на чертеже показан частный случай треугольного закона модул ции). Все кривые изменени частоты каналов данной щкалы параллельны и в любой момент разделены одинаковыми интервалами.1- scale corresponds to a multichannel system of n channels, in which the carrier frequencies of all the generators at the transmitting end and the resonant frequencies of the corresponding filters at the receiving end are modulated in phase with the frequency F according to the law / „+ Af H (2n / 1), where K, 2 , 3 ... n, and I (2 1 /) is the symbolic designation of the periodic law of frequency modulation (the drawing shows a special case of the triangular modulation law). All the curves of the frequency change of the channels of this school are parallel and at any time are separated by equal intervals.

Дл исследовани след щих фильтров вводитс пон тие неравномерной «приведенной шкалы времени, на которой мерой времени вл етс период собственных колебаний фильтра.To study the following filters, the concept of a non-uniform "reduced time scale is introduced, on which the measure of time is the period of the filter's own oscillations.

При пересчете к такой приведенной щкале вс кий частотно-модулированный сигнал, закон частотной модул ции которого синфазен с законом модул ции резонансной частоты фильтра, преобразуетс в синусоидальный сигнал несущей частоты фильтра /,-, сам след щий фильтр - в гармонический фильтр с посто нными параметрами.When recalculated to such a reduced scale, an entire frequency-modulated signal, the law of frequency modulation of which is in phase with the law of modulation of the resonant frequency of the filter, is converted into a sinusoidal signal of the carrier frequency of the filter /, -, the tracking filter itself is a harmonic filter with constant parameters .

Относительно своей приведенной шкалы времени 1- щкала частот преобразуетс в шкалу синусоидальных несущих с частотами , одинаковую с нулевой щкалой.Regarding its reduced time scale, the 1-frequency scale is transformed into a scale of sinusoidal carriers with frequencies that are the same as the zero-scale.

Передача во всех каналах такой системы осуществл етс аналогично передаче в системе нулевой шкалы. При этом полоса пропускани каждого из след щих фильтров равн етс ширине спектра боковых частот полезной модул ции данного канала, увеличенной на величину неизбежной динамической расстройки ЧМ-фильтра относительно ЧМ-генератора того же канала. При выполнении этого услови переходные разговоры между каналами данной шкалы практически отсутствуют.Transmission in all channels of such a system is carried out similarly to transmission in a zero-scale system. At the same time, the bandwidth of each of the following filters is equal to the width of the spectrum of the side frequencies of the useful modulation of this channel, increased by the amount of unavoidable dynamic detuning of the FM filter relative to the FM generator of the same channel. When this condition is met, transitional conversations between the channels of this scale are practically absent.

Система передачи, соответствующа 2-й шкале, отличаетс от системы 1-й шкалы лишь тем, что в ней синфазное изменение средних частот всех каналов этой шкалы происходит с другой частотой F, т. е. по закону /к + Н (). Дл простоты предельна девиаци частоты Д/ считаетс дл всех шкал одинаковой.The transmission system corresponding to the 2nd scale differs from the 1st scale system only in that the in-phase change in the average frequencies of all channels of this scale occurs with a different frequency F, i.e., according to the law / к + Н (). For simplicity, the limiting frequency deviation A / is considered equal for all scales.

Аналогично все остальные шкалы отличаютс одна от другой лишь частотой синфазного изменени средних частот их каналов. ЕслиSimilarly, all other scales differ from each other only in the frequency of the in-phase change in the average frequencies of their channels. If a

, то при последовательном наложении шкал, then with the sequential imposition of scales

друг на друга услови отсутстви переходных разговоров между сигналами n-ii и п+1 шкал, когда они передаютс по общей линии передачи будут найдены из следующих соображений. Спектр полезных сигналов, передаваемых по всем каналам, прин т однотипным, соответственно полосы пропускани всех фильтров одинаковы и равны А/ Когда закон модул ции ЧМ-сигнала не синфазен с законом модул ции резонансной частоты фильтра, то сигнал в нулевом приближении преобразуетс на приведенной шкале времени в ЧМ-сигнал с девиацией частоты, равной в каждый момент разности девиации частоты сигнала и девиации частоты фильтра.conditions for the absence of transient conversations between signals n-ii and n + 1 of scales, when they are transmitted over a common transmission line will be found from the following considerations. The spectrum of useful signals transmitted over all channels is assumed to be of the same type, respectively, the passbands of all filters are the same and equal to A /. When the modulation law of the FM signal is not in sync with the modulation law of the resonant frequency of the filter, the signal in the zero approximation transforms on the given time scale in the FM signal with a frequency deviation equal to at each moment the difference between the signal frequency deviation and the filter frequency deviation.

В данном случае текуща девиаци частоты к-го сигнала п+1-й шкалы, приведенного к к-му фильтру п-й шкалы, будет равна: А-- V-W(2-F .) -- lf,,f/-,()(2г.F J-о -//()1.In this case, the current frequency deviation of the k-th signal of n + 1-th scale, reduced to the k-th filter of the n-th scale, will be: А-- VW (2-F.) - lf ,, f / -, () (2r. F J-o - // () 1.

Скорость (|(и + 1)-п| изменени частоты такого приведенного к к-му фильтру сигнала, будет равна:The speed (| (and + 1) -n | change in the frequency of such a signal brought to the k-th filter) will be equal to:

Т1(„,1)(2-Р„,1.Л-Н(2.Р„0 -Т„, -Т«. Из чертежа сно, что при линейном законе модул ции .р„,T1 („, 1) (2-Р„, 1.Л-Н (2.Р „0 -Т„, -Т “. From the drawing it is clear that with the linear modulation law .r„,

fn + l - + ),fn + l - +),

i(rn-l) (« + I)(a)i (rn-l) (“+ I) (a)

Дл фильтра n-й шкалы и сигнала +1-й шкалы абсолютна велнчина (« +1) будет иметь то же значение (знак девиации здесь будет обратный).For the filter of the nth scale and the signal + the 1st scale, the absolute value (“+1) will have the same value (the sign of the deviation here will be the reverse).

Известно из теории анализаторов спектра, что при однократном пробегании частоты возбуждаюшего сигнала со скоростью v через резонансную частоту фильтра с полосой пропускани Д на выходе фильтра успевает установитьс - 95% амплитуды сигнала при выполнении услови :It is known from the theory of spectrum analyzers that with a single run through the frequency of the exciting signal with speed v through the resonant frequency of the filter with a passband D, the filter output is set to 95% of the signal amplitude when the condition is met:

Дл устранени переходиого разговора необходимо, чтобы амплитуда сигнала n+1-й шкалы на выходе фильтра п-й шкалы (или наоборот) не успевала сколько-нибудь заметно нарасти, т. е. необходимо выполнение услови :To eliminate the transitional conversation, it is necessary that the amplitude of the signal n + 1-th scale at the output of the filter of the n-th scale (or vice versa) does not have time to increase noticeably, i.e. the condition:

.,1..,one.

VT(rt+ )-«,,„„VT (rt +) - “,,„ „

7 достигает минимума, когда частоты сигнала и фильтра измен ютс в одну и ту же сторону, т. е. когда в пр мой скобке уравнени (а) стоит знак минус. Таким образом, это условие можно записать так:7 reaches a minimum when the frequencies of the signal and the filter change in the same direction, i.e. when the minus sign is in the right bracket of equation (a). Thus, this condition can be written as:

2VAfrF l,) Кроме того, должно быть выполнено условие однократности каждого прохождени частоты, т. е. условие, чтобы колебани в фильтре, созданные при предыдушем прохождении частотой мешающего сигнала полосы Af, успели практически полностью затухнуть до последующего прохождени .2VAfrF l,) In addition, the condition of single frequency of each frequency passage must be satisfied, i.e. the condition that the oscillations in the filter created during the previous frequency pass of the interfering signal of the band Af have almost completely attenuated before the subsequent passage.

При треугольном законе модул ции это сводитс к условию:With the triangular modulation law, this reduces to the condition:

или 2 А f л F..(-2)or 2 A f l F .. (- 2)

Таким образом, требуетс , чтобы размах колебаний частоты прц модул ции 2Д/ во много раз превышал полосу пропускани след щего фильтра FкПри передаче по общей линии сигналов одной неподвижной шкалы частот т подвижных шкал и при соблюдении условий (1) и (2) предельное число независимых передач в заданном диапазоне частот может быть увеличено т раз по сравнению с обычной системой многоканальной передачи.Thus, it is required that the range of oscillation frequency prc modulation 2D / is many times greater than the bandwidth of the tracking filter FcWhen transmitting signals on a single line of a single fixed frequency scale m of movable scales and subject to conditions (1) and (2), the limit number of independent transmissions in a given frequency range can be increased t times compared to a conventional multi-channel transmission system.

На фиг. 2 приведена примерна блок-схема устройства, позвол ющего осуществить описанную выше систему многоканальной передачи.FIG. Figure 2 shows an exemplary block diagram of a device enabling the multi-channel transmission system described above.

Почти все основные элементы схемы обозначены буквами с двойным индексом, причем перва цифра индекса обозначает номер соответствующей шкалы частот, а втора цифра - номер канала передачи на этой шкале.Almost all the main elements of the scheme are designated by letters with a double index, with the first digit of the index indicating the number of the corresponding frequency scale, and the second digit - the number of the transmission channel on this scale.

Лева половина схемы - передающа часть, а права - приемна .The left half of the circuit is the transmitting part, and the right is received.

Эта система не предполагает безграничного увеличени числа т, т. е. безграничного уплотнени частотной шкалы. По мере увеличени числа т. растет уровень гладких помех в каждом канале от суммы сигналов других шкал, т. е. выигрыш на частотной шкале получаетс ценойThis system does not imply a limitless increase in the number of tons, i.e. an infinite compaction of the frequency scale. As the number of t increases, the level of smooth noise in each channel increases from the sum of signals from other scales, i.e., the gain on the frequency scale is obtained by the price

- 1- one

I I

.. ..

тt

№ 111439- 4 -No. 111439-4 -

некоторого уменьшени динамического диапазона каждого канала. Дл каждой конкретной системы передачи можно найти оптимальное число т, дальше которого увеличение числа подвижных шкал невыгодно.some decrease in the dynamic range of each channel. For each particular transmission system, it is possible to find the optimal number of m, beyond which an increase in the number of moving scales is unprofitable.

Передаюша часть состоит из т+1 групп но п генераторов в каждой- Генераторы . on соответствуют нулевой шкале, генераторы ГцГ1„ соответствует 1-й шкале н т. д. Каждый генератор модулируетс своим полезным сообщением с номош,ыо отдельного модул тора М.The transfer part consists of m + 1 groups but n generators in each - Generators. on correspond to the zero scale, HzG1 generators correspond to the 1st scale, and so on. Each generator is modulated by its own useful message with the nominal value of a separate modulator M.

Помимо этого кажда группа генераторов, кроме TQI . . . Го„, модулируетс но частоте любым из известных способов от обшего дл всей группы генератора треугольных колебаний. Так, генераторы Гц . . . Fi модулируютс синфазно по частоте от обшего генератора треугольных колебаний Г с частотой FI. Генераторы Ai . А - от генератора А с частотой р2 и т.д.In addition, each group of generators is other than TQI. . . GO, but the frequency is modulated by any of the known methods from the general for the whole group of the triangular oscillator. So, generators Hz. . . Fi is modulated in phase with frequency from the common triangular oscillator G with frequency FI. Generators Ai. A - from generator A with frequency p2, etc.

Выходные напр жени всех генераторов, в том числе генераторов треугольных колебаний, подаютс на выходное устройство .6, а оттуда поступают на линию передачи. Выходное устройство представл ет собой искажаюш,ий широкополосный усилитель. В случае необходимости он может выполн ть роль модул тора радиопередатчика.The output voltages of all generators, including the triangular wave generators, are fed to the output device .6, and from there they go to the transmission line. The output device is a distorted wideband amplifier. If necessary, it can act as a modulator of the radio transmitter.

С линии передачи или из эфира вс смесь сигналов поступает на приемное устройство Я, с которого подводитс к каналам с помошью системы фильтров.From the transmission line or from the air, the entire mixture of signals goes to the receiving device I, which is connected to the channels with the help of a filter system.

Как видно из фиг. 2, фильтры разбиты на те же группы, что н генераторы на передающем конце, причем каждый фильтр настроен в резонанс с генератором, имеющим тот же индекс.As can be seen from FIG. 2, the filters are divided into the same groups as n generators at the transmitting end, with each filter tuned to resonance with a generator having the same index.

На схеме изображена также сери фильтров Ф:Ф с фиксированной настройкой, выдел ющих первые гармоники треугольных колебаний Г . . . Г„ . На выходе каждого из этих фильтров включена искажающа цепь, преобразующа синусоиду в треугольное колебание. Полученные треугольные колебани используютс дл управлени резонансными частотами соответствующих групп след щих фильтров. Так, треугольное колебание на выходе f/i модулирует но частоте фильтры Фп . . . Ф „ , колебание на выходе U2 модулирует по частоте фильтры Ф;;1 . . . И Т. Д. При ЭТОМ амплитуды напр жений на выходе искажающих цепей должны быть стабилизованы таким образом, чтобы размах колебаний частоты всех след щих фильтров равн лс размаху колебани частоты соответствующих им генераторов.The diagram also shows a series of Φ: Φ filters with a fixed tuning that distinguish the first harmonics of the triangular oscillations Γ. . . G „. At the output of each of these filters, a distortion circuit is included, which converts a sine wave into a triangular waveform. The resulting triangular oscillations are used to control the resonant frequencies of the respective groups of follow filters. Thus, the triangular oscillation at the output f / i modulates the frequency filters Fp. . . Ф „, the oscillation at the output U2 modulates in frequency the filters Ф ;; 1. . . ETC. At THIS, the amplitudes of the voltages at the output of the distorting circuits must be stabilized so that the frequency range of the oscillations of all the following filters is equal to the frequency range of the frequency of the corresponding generators.

Сдвиг треугольных колебаний по фазе, вследствие конечного времени распространени их но линии передачи, не должен нарушить синфазности частоты фильтра с частотой возбуждающего его сигнала, так как возбуждающий сигнал претерпит на линии передачи такой же временной сдвиг, что л треугольное колебание, управл ющее частотой фильтра.The shift of triangular oscillations in phase, due to the finite time of their propagation on the transmission line, should not disrupt the frequency of the filter at the frequency of the exciting signal, since the exciting signal undergoes the same shift on the transmission line as the triangular oscillation controlling the frequency of the filter.

В описанной схеме возможны различные упрощени и изменени . Например, колебани генераторов TI . . . Г,„ не об зательно должны быть треугольными и, в частном случае, могут быть синусоидальными. Затем, вместо использовани т генераторов с частотами F . . . F можно использовать гармоники единственного релаксационного генератора с частотой FI. Тогда получим соотношени : , , F „, mFi, которые, как нетрудно убедитьс , удовлетвор ют услови м (1) и (2). На приемном конце вместо фильтров Ф1 . . . Ф„ можно иснользовать гармоники местного генератора, синхронизованного частотой генератора на передающем концеПредмет изобретени In the described scheme, various simplifications and changes are possible. For example, oscillations of TI generators. . . G, “need not be triangular and, in particular, may be sinusoidal. Then, instead of using generators with frequencies F. . . F you can use the harmonics of a single relaxation generator with a frequency of FI. Then we obtain the relations:,, F ", mFi, which, as is easily seen, satisfy the conditions (1) and (2). At the receiving end instead of filters F1. . . „„ It is possible to use the harmonics of a local oscillator synchronized by the oscillator frequency at the transmitting end of the invention.

Способ многоканальной св зи но кабелю или радио, отличающийс тем, что дл многократного иснользовани одной полосы частот дл большого числа каналов в системе передачи создают т независимых подвижных частотных шкал, каждой из которых соответствует комплект из п синфазных с ней генераторов на передающем конце и след щих фильтров на приемном конце.A method of multi-channel communication with a cable or radio, characterized in that for multiple use of a single frequency band for a large number of channels in the transmission system, independent mobile frequency scales are created, each of which corresponds to a set of transmitters in common with it at the transmitting end and following filters at the receiving end.

- 5 -№ 111439- 5 - № 111439

u. Su. S

5j5j

(3(3

IcIc

x X-.x x-.