Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЧАСТИЧНОЙ КОМПЕНСАЦИИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПРОЦЕССОВ, ПОЛУЧАЮЩИХСЯ ПРИ ПРИЕМЕ ТЕЛЕГРАФНЫХ СИГНАЛОВ

В практике радиотелеграфирования длительность сигнала (точки) устанавливается значительной по сравнению с постоянной времени приемных резонансных контуров.

Отношение длительности сигнала Т к постоянной времени контура обычно подбирают равным от 2, 3 до 5 (ƒδT=2,3-5, где ƒ - резонансная частота и δ - логарифмический декремент затухания контура). При этом условии сигнал при резонансе постигает 0,9-0,99 своего установившегося значения.

Для радиотелеграфирования на длинных волнах было бы очень желательно работать при условии ƒδT<2,3.

Можно легко показать, что с уменьшением ƒδT возможно, не увеличивая длительности сигнала, т.е. не уменьшая скорости телеграфирования, значительно повысить избирательность приема или, наоборот, не уменьшая избирательности, повысить скорость телеграфирования.

Однако, уменьшение ƒδT при приеме телеграфных знаков ведет к большим искажениям, которые вызываются нестационарными процессами контуров. В контуре, при прекращении действия э.д.с, ток прекращается не сразу, а спадает согласно уравнению i=I₀·e^-ƒδt·sin ωt и, таким образом, прекращение действия сигнала сопровождается более или менее длительным процессом собственных колебаний контура. Если остаточные колебания длительны (по отношению к длительности паузы между сигналами), то происходит искажение приема, заключающееся в слитии отдельных сигналов или, как это иначе называют, происходит «набегание» сигналов одного на другой; в этом случае телеграфный прием становится затруднительным и даже совершенно невозможным.

Чем меньше ƒδT, тем искажения имеют место при приеме радиотелеграфных сигналов.

На фиг. 1 показана форма огибающих сигналы кривых для буквы «Ц», получающаяся при приеме сигналов на контуры, удовлетворяющие условиям ƒδT=4, ƒδT=2 и ƒδT=1.

Из этих кривых наглядно видно, что при ƒδT=1 сигнал получается уже сильно искаженным.

Настоящим изобретением дается способ частичной компенсации нестационарных процессов, получающихся при приеме телеграфных сигналов (точек и тире). Согласно этому способу, принятые сигналы складывают в противофазе на выходе двух каналов, в одном из которых сигналы задерживаются на время Т, равное длительности сигнала «точка», причем соотношение амплитуд суммируемых сигналов выбирают так, чтобы напряжение, получающееся на выходе одного канала через время Т после начала сигнала, было равно напряжению, получающемуся на выходе второго канала через время Т после конца сигнала.

Схема устройства, служащего для осуществления предлагаемого способа, изображена на фиг. 2. Фиг. 3 показывает элемент устройства - задерживающий четырехполюсник. Фиг. 4 и 5 иллюстрируют процессы прохождения сигналов через такое устройство (компенсатор).

На фиг. 2 цифрами 1, 2 и 3, 4 обозначены входные и выходные зажимы компенсатора, которыми компенсатор включается в соответствующем месте низкочастотной части радиотелеграфного тракта после тонального фильтра с узкой полосой пропускания и до выпрямления в сигналы постоянного тока. Для установления нужного соотношения амплитуд в обоих каналах служит потенциометр (с запаздыванием и без запаздывания). Элемент запаздывания 6 изображен отдельно на фиг. 3.

Этот элемент представляет собою обычный фильтр низких частот и состоит из соответствующего числа катушек самоиндукций L и конденсаторов С. Известно, что колебания на выходе такого фильтра сдвинуты по фазе относительно входа на угол ψ=ωτ, где τ - некоторая постоянная величина, представляющая собою в секундах сдвиг колебаний во времени на выходе фильтра относительно входа. Элемент запаздывания рассчитывается так, чтобы τ=Т, т.е. чтобы сдвиг во времени равнялся продолжительности точки. Сложение колебаний, распространяющихся по обоим каналам, происходит во вторичной обмотке трансформатора 7, стоящего на выходе компенсатора и имеющего три обмотки: две первичных, из которых одна включена на выходе канала без запаздывания, другая на выходе канала с запаздыванием, и одну вторичную.

Действие компенсатора поясняется графиками, показанными на фиг. 4, Представим себе, что сигналы с выхода приемного контура, удовлетворяющего условию ƒδT=0,5, подаются на компенсатор, элемент запаздывания которого отвечает требованию τ=Т. При помощи потенциометра 5 амплитуды в обоих каналах компенсатора приведены к соотношению (b - амплитуда в канале с запаздыванием, а - амплитуда в канале без запаздывания).

Кроме того, Т и ƒ подобраны так, чтобы 2 ƒT равнялось некоторому целому нечетному числу, т.е. чтобы в сигнале (точке) содержалось некоторое целое нечетное число полуволн резонансной частоты.

Очевидно, что поскольку ƒδT=0,5, сигнал, прошедший по каналу без запаздывания и рассматриваемый, например, на зажимах соответствующей первичной обмотки трансформатора 7, будет иметь длинный хвост, образуемый остаточными колебаниями. На фиг. 4 форма огибающей сигналов - точки и тире, - прошедших по каналу без запаздывания, показана пунктирной линией.

Сигнал, прошедший по каналу с запаздыванием, рассматриваемый на соответствующей первичной обмотке трансформатора, будет иметь такой же длинный хвост из остаточных колебаний и будет сдвинут во времени относительно сигнала, прошедшего по каналу без запаздывания, на величину τ=Т сек. На фиг. 4 форма огибающей этого сигнала показана тонкой сплошной линией.

Рассмотрим, какова будет форма огибающей сигнала на выходе компенсатора, т.е. на зажимах вторичной обмотки трансформатора.

Прежде всего, в течение времени τ, равного длительности точки, сигнал будет расти на выходе компенсатора без всяких искажений, так как канал без запаздывания, по которому он прошел, никаких элементов, могущих внести искажения в форму сигнала, не содержит.

Затем, по истечении времени τ, когда подойдет сигнал по пути канала с запаздыванием, начнется сложение обоих сигналов, причем, так как канал с запаздыванием по своим свойствам никаких искажений, кроме сдвига во времени, в форму сигналов не вносит, и так как разность фаз интерферирующих колебаний равна 2πƒτ; где 2ƒτ - нечетное число, то остаточные колебания, содержащиеся в хвостах сигналов, взаимно компенсируются.

На фиг. 4 форма огибающей сигнала на выходе компенсатора показана толстой сплошной линией. Как показывает эта кривая, «хвост» сигнала на выходе компенсатора значительно укорочен и по длительности равен длительности точки Т. Это имеет место как для точки, так и для тире.

Таким образом, несмотря на принятые нами условия приема сигналов, соответствующие ƒδT=0,5, остаточные колебания при применении компенсатора настолько сокращаются в своей длительности, что за время паузы успевают упасть практически до незначимой величины (почти до нуля).

Столь малую длительность остаточных колебаний можно при обычном приеме без компенсатора получить только при условии ƒδT>>2,3, т.е. при условии значительного снижения избирательности приема или уменьшения скорости телеграфирования против избирательности и скорости при ƒδT=0,5.

Все выводы, сделанные выше по отношению к одному сигналу (точка и тире), прошедшему через компенсатор, полностью применены и по отношению к целому ряду сигналов, быстро следующих один за другим и частично слитых друг с другом, так как система компенсатора линейна и к ней полностью применим принцип суперпозиции.

Таким образом, принимаемые сигналы, нормально сливающиеся друг с другом в силу условий приема при ƒδT<2,3, при применении компенсатора будут разделены так, как если бы прием производился при условии ƒδT>2,3. Построенный по вышеописанной схеме компенсатор при испытаниях его в лаборатории полностью подтвердил все вышеизложенные соображения и расчеты.

На фиг. 5 показан один из участков (точно скопированный) осциллограммы, полученной при следующих условиях.

Короткие серии синусоидальных колебаний с частотой ƒ=50 гц при помощи ключа подавались на вход контура с весьма малым затуханием. Как видно из фиг. 5, всего подано четыре быстро следующих друг за другом сигнала.

В верхней части фиг. 5 показана запись этих сигналов на выходе контура до компенсатора, и в нижней части - после компенсатора. Слитые в силу большой остроты контура сигналы после прохождения через компенсатор четко разделяются.