RU2094950C1 - Generator of additional information signals - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, in particular, transmission of additional code or text messages in parallel to broadcast FM program, for example for drivers or police. SUBSTANCE: device has adder, two controlled filters, three units of phase detection, phase modulator, phase demodulator, phase shifter, controlled oscillator and frequency generator. EFFECT: increased distance and quality of transmission due decreased mutual interference of channels of main and additional information down to level of modern standards, increased field of application due to use of modified stationary equipment. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике 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. The invention relates to radio engineering and can be used to transmit additional code or symbolic messages simultaneously with the transmission of a conventional VHF program. Additional messages may be addressed, for example, to car drivers, police officers, etc.

Известны формирователи для передачи дополнительной информации в УКВ диапазоне, в которых используют модуляцию второй поднесущей сигналом дополнительной информации, сложение полученного модулированного сигнала с комплексным стереосигналом (КСС) и последующее выделение второй поднесущей и дополнительного информационного сигнала, причем в качестве второй поднесущей используют третью гармонику пилоттона КСС (Л1). Эти формирователи содержат сумматор, формирователь третьей гармоники и модулятор, соединенные соответствующим образом. Будучи использованы в системах УКВ-вещания, где пилоттон составляет 19 кГц, его третья гармоника 57 кГц, а зазор между частями спектра КСС, смежными с пилоттоном 8 кГц, известные формирователи дают относительно хорошие результаты. Однако в системах вещания, где упомянутый зазор примерно в 8 раз меньше, уровень шумов и помех, вносимых дополнительным каналом в КСС, оказывается недопустимо высоким. Known shapers for transmitting additional information in the VHF range in which modulation of the second subcarrier by a signal of additional information, addition of the obtained modulated signal with a complex stereo signal (KSS) and the subsequent separation of the second subcarrier and additional information signal are used, and the third harmonic of the KSS pilotton is used as the second subcarrier (L1). These shapers comprise an adder, a third harmonic generator, and a modulator connected appropriately. Being used in VHF broadcasting systems, where the pilotton is 19 kHz, its third harmonic is 57 kHz, and the known shapers give relatively good results between the parts of the KSS spectrum adjacent to the 8 kHz pilotton. However, in broadcast systems, where the aforementioned gap is approximately 8 times smaller, the level of noise and interference introduced by the additional channel into the CCC is unacceptably high.

Известна также радиовещательная система, в которой дополнительный сигнал идентификации передатчика транслируется на дополнительной поднесущей 16, 625 кГц (Л2). Известен также формирователь радиовещательной системы, содержащий сумматор, входы которого соединены с шиной комплексного стереосигнала и выходом модулятора, входы которого соединены с выходом генератора (формирователя) дополнительной поднесущей и шиной дополнительной информации (Л3). Этот формирователь является наиболее близким решением. Однако необходимость генерирования дополнительной поднесущей и последующей ее синхронной демодуляции приводит к усложнению оборудования, не позволяет использовать существующее модифицированное студийное оборудование. Кроме того, известный формирователь не исключает взаимного влияния каналов комплексного стереосигнала (КОС), что снижает качество приема. A broadcasting system is also known in which an additional transmitter identification signal is broadcast on an additional subcarrier of 16.625 kHz (L2). A transmitter of a broadcasting system is also known, comprising an adder whose inputs are connected to a complex stereo signal bus and a modulator output, the inputs of which are connected to the output of a generator (former) of an additional subcarrier and an additional information bus (L3). This shaper is the closest solution. However, the need to generate additional subcarrier and its subsequent synchronous demodulation leads to the complexity of the equipment, does not allow the use of existing modified studio equipment. In addition, the known shaper does not exclude the mutual influence of the channels of the complex stereo signal (CBS), which reduces the quality of reception.

Техническим результатом, достигаемым в данном изобретении, является повышение качества и дальности приема за счет снижения взаимного влияния каналов основной и дополнительной информации до уровня, предусмотренного действующими стандартами, а также расширение области использования устройства за счет использования модифицированного студийного оборудования. The technical result achieved in this invention is to improve the quality and range of reception by reducing the mutual influence of the channels of the main and additional information to the level stipulated by current standards, as well as expanding the scope of use of the device through the use of modified studio equipment.

На фиг. 1 представлена функциональная схема формирователя сигналов дополнительной информации; на фиг. 2 схема блока фазового детектирования. In FIG. 1 is a functional diagram of a signal generator of additional information; in FIG. 2 diagram of a phase detection unit.

Формирователь сигналов дополнительной информации (далее формирователь) содержит сумматор 1, первый и второй регулируемые фильтры 2 и 3, первый, второй и третий блоки 4 6 фазового детектирования, блок 4 и первый регулируемый фильтр 2 образуют блок 7 для фазовой автоподстройки частоты, фазовый модулятор 8, фазовый демодулятор 9, буферный усилитель 10, фазовращатель 11. Каждый из блоков 4 6 содержит переключатель 12, фазовращатель 13, перемножитель 14, усилитель 15 низкой частоты, фазовый детектор 16, фильтр 17 нижних частот, усилитель постоянного тока 18 и тактовый генератор 19, формирователь также содержит управляемый генератор 20 и формирователь частоты 21. The additional information signal generator (hereinafter referred to as the generator) comprises an adder 1, first and second adjustable filters 2 and 3, first, second and third phase detection blocks 4 6, block 4 and the first adjustable filter 2 form a block 7 for phase-locked loop, phase modulator 8 , phase demodulator 9, buffer amplifier 10, phase shifter 11. Each of blocks 4 6 contains a switch 12, a phase shifter 13, a multiplier 14, a low-frequency amplifier 15, a phase detector 16, a low-pass filter 17, a DC amplifier 18 and that main generator 19, the driver also includes a controlled generator 20 and a frequency driver 21.

Формирователь работает следующим образом. Shaper works as follows.

В сумматоре 1 (фиг. 1) комплексный стереосигнал (КСС) УКВ-вещания смешивается с сигналом второй гармоники (62,5 кГц) поднесущей (31,25 кГц), модулированным сигналом дополнительной информации в фазовом модуляторе 8. Выходная частота f_оп управляемого генератора 20 равна 2 Мгц и формирователь частоты 21 вырабатывает из нее поднесущую 31,25 кГц (второй выход формирователя частоты 21) и ее вторую гармонику 62,5 кГц (первый и третий выходы). Регулируемый фильтр 2 настроен на поднесущую так, что с помощью блока 7 осуществляется фазовая автоподстройка частоты f_оп под эту частоту. На первом входе блока 5 также может быть установлен аналогичный фильтр или сигнал на этот вход может поступать с выхода регулируемого фильтра 2. Фазовый демодулятор 9 производит обратное по отношению к фазовому модулятору 8 преобразования, выделяя из модулированного по фазе сигнала вторую гармонику поднесущей, так что в блоке 6 происходит сравнение фаз частоты 62,5 кГц с выхода регулируемого фильтра 3 (или с выхода буферного усилителя 10) и формирователя частоты 21. Результирующий сигнал управляет регулируемым фильтром 3, перестраивая его частоту и осуществляя таким образом фазовую автоподстройку сигнала, поступающего через фазовращатель 11 на второй вход сумматора 1. Фазовращатель 11 позволяет устранить постоянный набег фазы, возникающий в формирователе. В блоках 4-6 тактовый генератор 19 может быть общим. Он формирует частоту, равную тактовой частоте сигнала дополнительной информации. Если эта частота поступает на формирователь извне, вместе с сигналом дополнительной информации, вместо тактового генератора 19 используют формирователь или соответствующую шину.In adder 1 (Fig. 1), the complex stereo signal (CCC) of the VHF broadcast is mixed with the second harmonic signal (62.5 kHz) of the subcarrier (31.25 kHz), a modulated additional information signal in phase modulator 8. The output frequency f _{op of the} controlled oscillator 20 is 2 MHz and the frequency driver 21 generates from it a subcarrier of 31.25 kHz (second output of the frequency driver 21) and its second harmonic 62.5 kHz (first and third outputs). The adjustable filter 2 is tuned to the subcarrier so that with the help of block 7 a phase-locked loop of the frequency f _{op is} performed for this frequency. A similar filter can also be installed at the first input of block 5, or a signal can be supplied to the input from the output of the adjustable filter 2. The phase demodulator 9 performs the inverse with respect to the phase transform modulator 8, extracting the second harmonic of the subcarrier from the phase modulated signal, so that block 6 compares the phases of the frequency 62.5 kHz from the output of the adjustable filter 3 (or from the output of the buffer amplifier 10) and the frequency former 21. The resulting signal controls the adjustable filter 3, rebuilding it often that and thus performing phase-locked loop of the signal coming through the phase shifter 11 to the second input of the adder 1. The phase shifter 11 eliminates the constant phase incursion that occurs in the driver. In blocks 4-6, the clock 19 may be common. It generates a frequency equal to the clock frequency of the additional information signal. If this frequency is supplied to the shaper from the outside, together with the additional information signal, a shaper or the corresponding bus is used instead of the clock generator 19.

Выбор частоты тактовый генератора 19 не критичен, она может быть и не связана с другими частотами формирователя, так что тактовый генератор 19 может быть выполнен в виде дополнительного генератора низкой частоты. В исходном положении переключатель 12 (фиг.2) пропускает на выход первый входной сигнал блока фазового детектирования (31,25 кГц или 62,5 кГц), фазовращатель 13 сдвигает его фазу на 90^o, так что в перемножителе 14 формируется импульсный сигнал, пропорциональный разности фаз входных частот блока. Затем по сигналу тактового генератора 19 переключатель 12 переводит блок в режим калибровки, соединяя свой выход с вторым входом блока. В результате подобного периодического переключения сигнал на выходе перемножителя 14 приобретает вид "меандра", амплитуда которого пропорциональна рассогласованию по фазе между входными сигналами блока фазового детектирования. Постоянная составляющая выходного сигнала перемножителя 14 в дальнейшем не используется. Усиленный сигнал детектируется фазовым детектором 16 и после фильтрации и усиления поступает на выход блока. В процессе фазовой (например балансно-фазовой) модуляции поддерживают соотношения амплитуд первой и второй гармоник поднесущей на уровне, не превышающем 0,1^o. Модуляцию осуществляют на интервале, равном 32 периодам второй гармоники поднесущей. Таким образом важнейшей особенностью данного формирователя является использование второй гармоники поднесущей КСС для передачи дополнительной информации. Это выражается в выполнении Формирователя частоты 21 в виде формирователя первой и второй гармоник поднесущей и позволяет улучшить качество приема дополнительной информации и основного канала, снизив их взаимное влияние. Однако, как показал опыт уплотнения каналов УКВ-вещания, достижение указанного результата в полной мере возможно лишь в случае привязки по фазе частот 62,5 кГц и 31,25 кГц с точностью 0,1 0,05⁰, поскольку только в этом случае отношение вещательного сигнала к помехе от дополнительного канала составит около 70 дб. Очевидно, что такие малые фазовые отклонения не могут быть получены в известном формирователе. Именно поэтому в данном формирователе имеются две прецизионных петли фазовой автоподстройки с блоками 5 и 6 по указанным частотам, обеспечивающие точную привязку фаз (постоянная составляющая фазового рассогласования исключается фазовращателем 11, который настраивается в составе всего формирователя по измерительному приемнику). Блок 7, обеспечивая точное равенство частот на своих входах, позволяет для точной привязки частот по фазе использовать сравнительно широкополосные фильтры с пологой фазочастотной характеристикой, обеспечивающие высокую стабильность фазового сдвига. Выполнение блоков 4 6 (фиг.2) позволяет исключить влияние дрейфа усилителей по постоянному току на величину сдвига фаз, перераспределив усиление таким образом, чтобы сосредоточить его в усилителе низкой частоты. При приеме основного и дополнительного каналов влияние дополнительного на основной канал обеспечивается на уровне 60-70 дб.The choice of frequency of the clock generator 19 is not critical, it may not be associated with other frequencies of the driver, so that the clock generator 19 can be made in the form of an additional low-frequency generator. In the initial position, the switch 12 (Fig. 2) passes the first input signal of the phase detection unit (31.25 kHz or 62.5 kHz) to the output, the phase shifter 13 shifts its phase by 90 ^° , so that a pulse signal proportional to the multiplier 14 is generated phase difference of the input frequencies of the block. Then, at the signal of the clock generator 19, the switch 12 puts the block into calibration mode, connecting its output to the second input of the block. As a result of such periodic switching, the signal at the output of the multiplier 14 takes the form of a “meander”, the amplitude of which is proportional to the phase mismatch between the input signals of the phase detection unit. The constant component of the output signal of the multiplier 14 is not further used. The amplified signal is detected by the phase detector 16 and after filtering and amplification is fed to the output of the block. In the process of phase (for example, phase-balance) modulation support the ratio of the amplitudes of the first and second harmonics of the subcarrier at a level not exceeding 0.1 ^o . Modulation is performed on an interval equal to 32 periods of the second harmonic of the subcarrier. Thus, the most important feature of this shaper is the use of the second harmonic of the KSS subcarrier to transmit additional information. This is expressed in the implementation of the frequency Shaper 21 in the form of a shaper of the first and second harmonics of the subcarrier and can improve the quality of receiving additional information and the main channel, reducing their mutual influence. However, as experience with channelization of VHF broadcasting channels has shown, the achievement of this result is fully possible only in the case of phase locking of frequencies of 62.5 kHz and 31.25 kHz with an accuracy of 0.1 0.05 ⁰ , since only in this case the ratio the broadcast signal to interference from the additional channel will be about 70 dB. Obviously, such small phase deviations cannot be obtained in the known shaper. That is why in this shaper there are two precision phase-locked loops with blocks 5 and 6 at the indicated frequencies, providing accurate phase locking (the constant component of the phase mismatch is eliminated by the phase shifter 11, which is configured as part of the entire shaper by the measuring receiver). Block 7, providing accurate equality of frequencies at its inputs, allows for accurate phase-frequency alignment of frequencies to use relatively wide-bandpass filters with a gentle phase-frequency characteristic, providing high phase shift stability. The implementation of blocks 4 to 6 (figure 2) eliminates the influence of the drift of the amplifiers in direct current on the magnitude of the phase shift, redistributing the gain in such a way as to concentrate it in the low-frequency amplifier. When receiving the main and additional channels, the influence of the additional on the main channel is provided at the level of 60-70 dB.

Claims (2)

1. Формирователь сигналов дополнительной информации, содержащий сумматор, первый вход которого соединен с шиной комплексного стереосигнала, формирователь частоты, первый выход которого соединен с первым входом модулятора, второй вход которого соединен с шиной дополнительной информации, при этом выход сумматора является выходом формирователя сигналов дополнительной информации, отличающийся тем, что введены первый, второй и третий блоки фазового детектирования, первый и второй регулируемые фильтры, управляемый генератор, фазовращатель и фазовый демодулятор, а модулятор выполнен в виде фазового модулятора, первый вход второго блока фазового детектирования объединен с информационным входом первого регулируемого фильтра и подключен к шине комплексного стереосигнала, выход второго блока фазового детектирования соединен с управляющим входом первого регулируемого фильтра, выход которого подключен к первому входу первого блока фазового детектирования, выход которого соединен с входом управляемого генератора, выход управляемого генератора подключен к тактовому входу формирователя частот, второй выход которого соединен с вторыми входами первого и второго блоков фазового детектирования, выход фазового модулятора подключен к информационному входу второго регулируемого фильтра, выход которого соединен через фазовращатель и непосредственно соответственно с вторым входом сумматора и с первым входом фазового демодулятора, второй вход фазового демодулятора подключен к шине дополнительной информации, выход фазового демодулятора и третий выход формирователя частот соединены соответственно с первым и вторым входами третьего блока фазового детектирования, выход которого подключен к управляющему входу второго регулируемого фильтра. 1. The additional information signal generator, comprising an adder, the first input of which is connected to the complex stereo signal bus, a frequency driver, the first output of which is connected to the first modulator input, the second input of which is connected to the additional information bus, the adder output being the output of the additional information signal generator characterized in that the first, second and third phase detection units, the first and second adjustable filters, a controlled oscillator, a phase shifter are introduced and a phase demodulator, and the modulator is made in the form of a phase modulator, the first input of the second phase detection unit is combined with the information input of the first adjustable filter and connected to the complex stereo signal bus, the output of the second phase detection unit is connected to the control input of the first adjustable filter, the output of which is connected to the first the input of the first phase detection unit, the output of which is connected to the input of the controlled generator, the output of the controlled generator is connected to the clock input frequency generator, the second output of which is connected to the second inputs of the first and second phase detection units, the output of the phase modulator is connected to the information input of the second adjustable filter, the output of which is connected through the phase shifter and directly respectively to the second input of the adder and the first input of the phase demodulator, the second input of the phase the demodulator is connected to the additional information bus, the output of the phase demodulator and the third output of the frequency former are connected respectively to the first and orym inputs of the third phase detecting unit, the output of which is connected to the control input of the second controllable filter. 2. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что каждый из блоков фазового детектирования содержит тактовый генератор, переключатель, фазовращатель, перемножитель, усилитель низкой частоты и последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр нижних частот и усилитель постоянного тока, выход которого и первый информационный вход переключателя являются соответственно выходом и первым входом блока фазового детектирования, при этом выход переключателя через фазовращатель соединен с первым входом перемножителя, второй вход которого объединен с вторым информационным входом переключателя и является вторым входом блока фазового детектирования, выход перемножителя через усилитель низкой частоты соединен с первым входом фазового детектирования, выход тактового генератора подключен к управляющему входу переключателя и второму входу фазового детектора. 2. The shaper according to claim 1, characterized in that each of the phase detection units comprises a clock, a switch, a phase shifter, a multiplier, a low-frequency amplifier and a phase detector connected in series, a low-pass filter and a DC amplifier, the output of which is the first information input switches are respectively the output and the first input of the phase detection unit, while the output of the switch through the phase shifter is connected to the first input of the multiplier, the second input of which is connected nen with said second data input switch and a second input of the phase detection unit, an output of the multiplier through a low frequency amplifier connected to the first input of the phase detection output of the clock generator is connected to the control input of the switch and the second input of the phase detector.

Images