RU2543525C1 - Method of transmitting voice message and device therefor - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: method includes generating carrier electromagnetic oscillations, modulating the oscillations with an electrical signal containing transmitted information, propagating the oscillations over a distance, receiving and converting the oscillations into the original electrical signal; the frequency of the electromagnetic oscillations is in the X-ray wavelength range, and the device consists of a transmitter and a receiver, the transmitter comprises an analogue-to-digital converter connected to a light modulator, and an X-ray tube, the vacuum envelope of which has input - optically transparent and output - radiotransparent windows, as well as photocathodes, one or more dynodes and an anode with a target. The modulator is optically connected through the input window with the photocathode, the anode is connected to a high voltage source and the output window is designed to transmit X-ray pulses to the input of the receiver, comprising series-connected X-ray detector, amplifier and digital-to-analogue converter of the electrical signal, the output of which is the output of the receiver.

EFFECT: high noise-immunity and stealthiness of transmitting a voice message.

2 cl, 1 dwg

Description

Заявляемая группа изобретений относится к технике связи, а точнее к способам передачи информации, например речевого сообщения на расстояние.The claimed group of inventions relates to communication technology, and more specifically to methods of transmitting information, such as voice messages over a distance.

Известен способ передачи речевого сообщения голосом посредством звуковых колебаний частотой от нескольких герц до нескольких тысяч герц. Известен способ передачи речевого сообщения посредством радиоволн - электромагнитных колебаний частотой от нескольких сот кГц до нескольких сот ГГц (Основы радиосвязи и радиорелейные линии. Чистяков Н.И. - М.: Связь, 1979. - 184 с.).A known method of transmitting a voice message by voice through sound vibrations with a frequency of several hertz to several thousand hertz. A known method of transmitting a voice message through radio waves - electromagnetic waves with a frequency of several hundred kHz to several hundred GHz (Fundamentals of radio communications and microwave links. Chistyakov NI - M .: Communication, 1979. - 184 S.).

Для передачи речевого сообщения по радиосвязи используется передатчик, содержащий генератор несущих высокочастотных электромагнитных колебаний. С помощью микрофона несущие колебания модулируются низкочастотным электрическим сигналом, в котором содержится информация речевого сообщения. Модулированные колебания поступают на передающую антенну, посредством которой в окружающем пространстве возбуждаются радиоволны. Распространяясь, радиоволны достигают приемной антенны и возбуждают в ней высокочастотные электромагнитные колебания, которые поступают в приемник и демодулируются, формируя низкочастотный электрический сигнал, содержащий информацию исходного речевого сообщения.To transmit a voice message by radio, a transmitter is used that contains a generator of carrier high-frequency electromagnetic waves. Using a microphone, carrier waves are modulated by a low-frequency electrical signal, which contains voice message information. Modulated oscillations are transmitted to a transmitting antenna, through which radio waves are excited in the surrounding space. Propagating, the radio waves reach the receiving antenna and excite high-frequency electromagnetic waves in it, which arrive at the receiver and are demodulated, forming a low-frequency electrical signal containing the information of the initial voice message.

Недостатками способа передачи информации по радиосвязи являются:The disadvantages of the method of transmitting information by radio are:

- относительно низкая помехозащищенность (на распространение радиоволн большое влияние могут оказывать электромагнитные колебания от посторонних источников);- relatively low noise immunity (electromagnetic waves from extraneous sources can greatly influence the propagation of radio waves);

- возможность обнаружения и перехвата передачи современными техническими средствами.- the ability to detect and intercept the transmission of modern technical means.

В качестве способа прототипа выбран способ передачи речевого сообщения посредством оптического излучения - электромагнитных колебаний с длиной волны 400-760 нм (Лазерная связь. Шереметьев А.Г., Толпарев Р.Г. - М.: Связь, 1974. - 384 с.).As the prototype method, a method for transmitting a voice message by means of optical radiation — electromagnetic waves with a wavelength of 400-760 nm (Laser communication. Sheremetyev A.G., Tolparev R.G. - M .: Communication, 1974. - 384 p.) .

Для передачи речевого сообщения по оптической связи используется передатчик, содержащий лазер, генерирующий излучение в оптическом диапазоне, модулятор оптического излучения, передающую оптическую антенну, и приемник, содержащий приемную оптическую антенну, фотодетектор, усилитель и демодулятор.For transmitting a voice message via optical communication, a transmitter is used comprising a laser generating radiation in the optical range, an optical radiation modulator transmitting an optical antenna, and a receiver comprising a receiving optical antenna, a photodetector, an amplifier, and a demodulator.

Оптическое излучение, генерируемое лазером, посредством модулятора, модулируется речевым сообщением, поступившим на вход передатчика. С помощью передающей антенны формируется узкий малорасходящийся пучок оптического излучения. Приемной антенной приемника пучок оптического излучения принимается, направляется на фотодетектор и преобразуется в электрический сигнал, который усиливается усилителем. Затем с помощью демодулятора на выходе приемника формируется исходное речевое сообщение.The optical radiation generated by the laser, through a modulator, is modulated by a voice message received at the input of the transmitter. Using a transmitting antenna, a narrow, slightly divergent beam of optical radiation is formed. The receiving antenna of the receiver, the optical beam is received, sent to the photodetector and converted into an electrical signal, which is amplified by the amplifier. Then, with the help of a demodulator, an initial voice message is formed at the receiver output.

Меньшая, по сравнению с радиоволнами, длина волны оптического излучения (более высокая частота), большая ширина полосы пропускания, а также высокая направленность излучения обеспечивают оптической связи существенные преимущества по сравнению с радиосвязью по числу каналов связи, скорости передачи и помехозащищенности.A shorter wavelength of optical radiation compared to radio waves (higher frequency), a larger bandwidth, and a high directivity of radiation provide optical communications with significant advantages over radio communications in terms of the number of communication channels, transmission speed, and noise immunity.

Однако оптический способ обладает и существенными недостатками:However, the optical method has significant disadvantages:

- на качество оптической связи большое влияние оказывают погодные условия, различные преграды и физическая среда на пути пучка излучения;- the quality of the optical communication is greatly influenced by weather conditions, various obstacles and the physical environment in the path of the radiation beam;

- скрытность передачи низкая, поскольку высока вероятность ее обнаружения визуальными средствами наблюдения.- the secrecy of the transmission is low, since it is highly likely to be detected by visual means of observation.

Техническим результатом, на достижения которого направлено заявляемое изобретение, является повышение помехозащищенности и скрытности передачи информации.The technical result, the achievement of which the claimed invention is directed, is to increase the noise immunity and secrecy of the transmission of information.

Для достижения указанного технического результата в способе передачи речевого сообщения, включающем в себя генерацию несущих электромагнитных колебаний, модуляцию колебаний электрическим сигналом, содержащим передаваемую информацию, распространение колебаний на расстояние, прием и преобразование колебаний в исходный электрический сигнал, частота электромагнитных колебаний находится в диапазоне длин волн рентгеновского излучения, а в устройстве для передачи речевого сообщения, состоящем из передатчика и приемника, передатчик содержит аналого-цифровой преобразователь, соединенный с модулятором тока трубки, и рентгеновскую трубку, в вакуумном баллоне которой предусмотрено входное - оптически прозрачное и выходное - рентгенопрозрачное окна, а также расположены фотокатод и динодная секция, содержащая один или несколько динодов и анод с мишенью, причем модулятор оптически связан через входное окно с фотокатодом, анод соединен с источником высокого напряжения, а выходное окно предназначено для передачи импульсов рентгеновского излучения на вход приемника, содержащего последовательно соединенные детектор рентгеновского излучения, усилитель и цифро-аналоговый преобразователь электрического сигнала, выход которого является выходом приемника.To achieve the specified technical result in a method of transmitting a voice message, which includes generating carrier electromagnetic waves, modulating the waves with an electric signal containing the transmitted information, spreading the waves over a distance, receiving and converting the waves into the original electric signal, the frequency of the electromagnetic waves is in the wavelength range x-ray radiation, and in a device for transmitting a voice message, consisting of a transmitter and a receiver, a transmitter an analog-to-digital converter is connected, connected to the tube current modulator, and an x-ray tube, in the vacuum cylinder of which an input - optically transparent and output - x-ray transparent window is provided, as well as a photocathode and a dynode section containing one or more dynodes and an anode with a target, the modulator is optically coupled through the input window to the photocathode, the anode is connected to a high voltage source, and the output window is designed to transmit x-ray pulses to the input of the receiver, containing x-ray detector connected in series, an amplifier and a digital-to-analog converter of the electrical signal, the output of which is the output of the receiver.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, где представлена структурная схема рентгеновской линии связи.The invention is illustrated in figure 1, which presents a structural diagram of an x-ray communication line.

Для передачи речевого сообщения по рентгеновской линии связи (фиг.1) используется передатчик 1, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2 электрического сигнала, модулятор тока трубки (МС) 3, на основе излучающего светодиода (М), рентгеновскую трубку с фотокатодом (РТ) 4, анод которой соединен с источником высокого напряжения (ИВН) 5, а выходное окно является выходом передатчика 1, и приемник 6, содержащий детектор рентгеновского излучения (ДРИ) 7 на основе сцинтилляционного счетчика, усилитель (У) 8 и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 9 электрического сигнала, выход которого является выходом приемника 6.To transmit a voice message on an x-ray communication line (Fig. 1), a transmitter 1 is used, which contains an analog-to-digital converter (ADC) 2 of an electric signal, a tube current modulator (MS) 3, based on a radiating LED (M), an x-ray tube with a photocathode ( RT) 4, the anode of which is connected to a high voltage source (IVN) 5, and the output window is the output of the transmitter 1, and the receiver 6, containing an X-ray detector (DIR) 7 based on a scintillation counter, an amplifier (U) 8 and digital-analog converter (CA ) 9 electric signal, which output is the output of the receiver 6.

Для достижения указанного технического результата передача речевого сообщения осуществляется посредством рентгеновского излучения - электромагнитных колебаний с длиной волны от единиц пикометров до нескольких десятков пикометров (эксагерцовый диапазон частот электромагнитного излучения).To achieve the specified technical result, the transmission of voice messages is carried out by means of x-ray radiation - electromagnetic waves with a wavelength from units of picometers to several tens of picometers (exagertz frequency range of electromagnetic radiation).

Для передачи информации речевого сообщения акустический (звуковой) сигнал микрофоном (на Фиг.1 не указан) преобразуется в исходный аналоговый электрический сигнал, затем с помощью АЦП 2 - в двоичный цифровой сигнал, а затем с помощью светоизлучающего диода модулятора света 3 в последовательность импульсов оптического излучения одинаковой яркости, которые направляются на входное окно рентгеновской трубки 4. В такт импульсам оптического излучения происходит эмиссия фотоэлектронов с фотокатода рентгеновской трубки 4. Каждый фотоэлектрон, эмитированный при освещении фотокатода, ускоряется и попадает на первый динод динодной секции, потенциал которого на несколько десятков вольт больше, чем на катоде. Каждый попавший на первый динод фотоэлектрон вызывает эмиссию вторичных электронов, попадающих на второй динод, потенциал которого также на несколько десятков вольт больше, чем у первого (предыдущего) динода. На каждом диноде возможно увеличение количества электронов до 10 раз. Таким образом, ток рентгеновской трубки посредством динодов увеличивается на несколько порядков. На выходе из динодной секции поток электронов ускоряется полем анода 9 рентгеновской трубки, на который подано напряжение положительной полярности от источника высокого напряжения 4. Ускоренные электроны направляются на анод и генерируют импульсы рентгеновского излучения одинаковой интенсивности.To transmit information of a voice message, an acoustic (sound) signal by a microphone (not shown in Fig. 1) is converted to the original analog electric signal, then, using ADC 2, into a binary digital signal, and then using a light-emitting diode of a light modulator 3 into an optical pulse train radiation of the same brightness, which are sent to the input window of the x-ray tube 4. In time with the pulses of optical radiation, photoelectrons are emitted from the photocathode of the x-ray tube 4. Each photoelectron, e itirovanny during illumination of the photocathode is accelerated and strikes the first dynode of the dynode section whose potential is at several tens of volts higher than the cathode. Each photoelectron incident on the first dynode causes the emission of secondary electrons incident on the second dynode, whose potential is also several tens of volts higher than that of the first (previous) dynode. At each dynode, an increase in the number of electrons up to 10 times is possible. Thus, the current of the x-ray tube by means of dynodes increases by several orders of magnitude. At the exit from the dynode section, the electron flow is accelerated by the field of the anode 9 of the x-ray tube, to which a voltage of positive polarity is supplied from the high voltage source 4. Accelerated electrons are directed to the anode and generate pulses of x-ray radiation of the same intensity.

Длительность и частота следования импульсов рентгеновского излучения полностью соответствуют модулирующему оптическому излучению. Приемник 6 регистрирует последовательность импульсов рентгеновского излучения с помощью детектора рентгеновского излучения 7, построенного на основе сцинтилляционного счетчика, который преобразует их в импульсные электрические сигналы, содержащие информацию речевого сообщения в цифровом виде. Усиленный усилителем 8 сигнал с помощью ЦАП 9 преобразует электрические импульсы в исходный аналоговый электрический сигнал, а далее с помощью, например, телефонных наушников (на фиг.1 не указаны) в исходное речевое сообщение.The duration and repetition rate of x-ray pulses are fully consistent with modulating optical radiation. The receiver 6 registers a sequence of X-ray pulses using an X-ray detector 7, based on a scintillation counter, which converts them into pulsed electrical signals containing digital voice message information. The signal amplified by the amplifier 8 with the aid of the DAC 9 converts the electrical pulses into the original analog electrical signal, and then using, for example, telephone headphones (not shown in FIG. 1) into the original voice message.

Благодаря высокой проникающей способности рентгеновского излучения, а также отсутствию световых, звуковых и т.д. физических проявлений, предлагаемый способ связи обладает повышенными помехозащищенностью и скрытностью. Сторонний наблюдатель с помощью дозиметрической аппаратуры может обнаружить лишь кратковременное локальное повышение фона рентгеновского излучения в момент передачи.Due to the high penetration of x-rays, as well as the absence of light, sound, etc. physical manifestations, the proposed communication method has increased noise immunity and stealth. An external observer using dosimetric equipment can detect only a short-term local increase in the background of x-ray radiation at the time of transmission.

В зависимости от мощности источника излучения дальность передачи составляет от нескольких метров до нескольких десятков метров.Depending on the power of the radiation source, the transmission range is from several meters to several tens of meters.

Claims (2)

1. Способ передачи речевого сообщения, включающий в себя генерацию несущих электромагнитных колебаний, модуляцию несущих колебаний низкочастотным электрическим сигналом, содержащим передаваемую информацию, распространение колебаний на расстояние, прием и преобразование колебаний в исходный электрический сигнал, отличающийся тем, что частота несущих электромагнитных колебаний находится в диапазоне длин волн рентгеновского излучения.1. A method of transmitting a voice message, including generating carrier electromagnetic waves, modulating carrier waves with a low frequency electrical signal containing transmitted information, spreading the waves over a distance, receiving and converting the waves into an original electrical signal, characterized in that the frequency of the carrier electromagnetic waves is in X-ray wavelength range. 2. Устройство для осуществления способа по п.1, состоящее из передатчика и приемника, отличающееся тем, что передатчик содержит аналого-цифровой преобразователь, модулятор тока трубки и рентгеновскую трубку, в вакуумном баллоне которой предусмотрено входное - оптически прозрачное и выходное - рентгенопрозрачное окна, а также расположены фотокатод, динодная секция, содержащая один или несколько динодов и анод с мишенью, причем модулятор оптически связан через входное окно с фотокатодом, анод соединен с источником высокого напряжения, а выходное окно предназначено для передачи импульсов рентгеновского излучения на вход приемника, содержащего последовательно соединенные детектор рентгеновского излучения, усилитель и цифро-аналоговый преобразователь электрического сигнала, выход которого является выходом приемника. 2. The device for implementing the method according to claim 1, consisting of a transmitter and a receiver, characterized in that the transmitter comprises an analog-to-digital converter, a tube current modulator and an X-ray tube, in the vacuum cylinder of which an input - optically transparent and output - radiolucent window is provided, as well as a photocathode, a dynode section containing one or more dynodes and an anode with a target, the modulator is optically connected through the input window to the photocathode, the anode is connected to a high voltage source, and the output one window is designed to transmit x-ray pulses to the input of the receiver, which contains a series-connected x-ray detector, an amplifier and a digital-to-analog converter of the electrical signal, the output of which is the output of the receiver.