Способ устранения радиоэхо

СССР65134 Класс 21 а 4, 22 о Е ИЗОБРПАТЕНТУ ИОАН о ггзобрегпенгггг 1 арегистрггрован Гл правление электрослаботочной пр гствительныи изобретатель ин-ц с Хенсел СОБ УСТРАНЕНИЯ РАДИО-ЭХО Заявлено ентября 1940 года в НаркомэлектропОпубликовано 31 августа 1945 тента распростраСгяетсгг на 15 лет от га эа Л 1 г 36241 (303198 Дейсгвие тября 1940 года 3 стоты в гелев 51 зионнои передаче может доходить, например, до 4 000 000 герц и выше. Для такой модулирующей частоты полный цикл модуляции может передаваться волнами более высокой частотно-модулированной несущей нег расстояние 75 метров.Серьезныс искаже 145 в эт" м случае могут возникнуть ири наличии других путей, имеющих, длину. стличную от длины основного пути; примерно, на 20 или более метров.В крупных городах (например, Нью-Йорке) исгкажения от аИогопутности телевизионных свг 5 ггл 4 гн, вследствие отражения от зданий г других препятствии, являОтся сс)ьезными помехами.При длинных линиях связи направленные передающие и приемные антенны. помогают уменьшить многократность сигналов, причем они оссбенно эффективны в уничтожении кругосветных вторичных,путей, имеющих сравнительно большой сдвиг по времени. Каправлеиность обычного вида является нс очень эффект 5 вным средством против искажений, вносимых наличиесигналов, достигающих приетишкн Настоящее изобретение касается метода и средств уничтожения искажения сигналов в таких системах овязи, в которых передаваемые сигналы приходят к приемнику по нескольким путям различной длины или по путям, требующим различ. ной длительности прохождения сигналов. В,проволочной или радиосистемах связи на длинные расстояния, а также в таких системах, как телевидение, где применяются широкие полосы модулирующих частот, искажения сигналов, вследствие прохождения их по различным путям, являготся чрезвычайно нежелательным явлением. В трансокеанской радиопередаче, при частотах от 3 до 30 мегагерц, сигналь; могут приходить к приемнику также по ыногим путям.Проблема устранения искажений названяого,рода существует и в практике городских телевизионных передающих систем. В этом случае некоторые уодуляционные частоты настолько высоки, что волны, несущие один цикл модуляции, могут распространяться только на очень короткое расстояние. Наиболее высокий компонент модулирующей чагглнна при ЯЯ,щ 6,о кратчайшим путям, лежащим приблизительно в ллоскости того же большого круга земли, Эта многократность путей обязана тому, что сигналы достигают приемника после ряда отражений вверх и вниз между ионосферой и землицей и вследствие отражений, рефракций от различных слоев ионосферы. На длинных расстояниях это имеет место в сравнительно узких пределах углов раслространения ,радиоволн у передатчика и приемника. Для обеопечения хорошей направлеяности приема делались попытки, однако решения получались дорогими и требовали сложного оборудования.Предметом настоящего, изобретения является способ устранения радио-эхо компенсацией, отличающийся тем, что для компенсации радио-эхо используют основной сигнал, задержанный по времени и сдвинутый по фазе.Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 которого изображена схема прохождения сигналов от передатчика к удаленному приемнику; на фиг. 2 показана форма основного и вторичного сигнала; на фиг. 3, 5, 6, 7 изображены различные схемы осуществления настоящего изобретения, а на фиг.4, 8, 9, 10 и 11 показаны графики импульсов передачи и приема, соответствующие описанию схем,Для лучшего уяснения проблемы многопутности обратимся к схеме фиг. 1.Кажду передатчиком Т и прием- никомП имеются два пути распро- странения - основной, проходящий по прямой линии, и побочный, который от передатчика идет к некоторой точке отражения например, земле, большому зданию или какому-либо иному препятствию), а затем к приемной антенне,Предположим, что токи, получаемые в приемнике вследствие наличия второго пути, имеют оилу,;равную 20% от величины токов основного пути; пусть разница в длиНе путей равна 600 метрам, при которой запаздывание во времени модуляции по второму пути будет составлять около 2 микросекунд; несущую частоту передатчика положим равной 100 мегагерц н ширину полосы модулирующих частот - от 60 герц до 4 мегагерц.Если на 1 пережтчике Т установить несущую на выходе равную нулю и затем отправить один им(пульс 1, длительностью вмикросекунду, тогда на приемнике получится два импульса, разделенные интервалом между началами в 2 микросекунды, причем второй импульс У, будет иметь силу, рав. ную 20% от первого 11. На фиг. 2 графически изображены приблизительные соотношения длительности и формы этих импульсов,В системе связи, требующей передачу только достаточно корот ких и достаточно раздельных импульсов для предупреждения наложения иипульсов основного и вторичного путей в приемнике, необходимо (как видно из фиг, 2) отделить надлежащую часть основного сигнального импульса, создать точную величину сдвига во времени и затем снова ввести в приемную цепь для уравновешивания импульса второго пути.Один из способов уменьшения влияния сигнала вторичного пути показан на фиг. 3, В этом случае применяются две приемные антенны 1 и 2 с соответствующими переходными линиями ТЙ; и ТЙ, и приемниками 1 и 2, служащими для получения общего выпрямленного тока до выхода, соответствующего сигналам.Расположение двух приамных антенн 1 и 2 и длины их переходных линий ТЕ и ТЕ подобраны таким образом, что си(гналы, прибывающие к одному приемнику, сдвигаются во времени на величину, соответствующую запаздыванию уничтожаемого сигнала вторичного пути. Если сдвиг по времени равен, например, 2 микросекундам, то длина линии Т 1. должна превосходить длину другой на величину, обеспечивающую этот сдвиг. Если скорость распространения по линиям равна скорости света, го для получения сдвига я 2,вкросекунды одна линия должна быть длинее другой на 600 метров, В случае линий с меньшей скоростью распространения разница в длинах будет пропорционально меньшей. Конструкция и способ включения приемни 1 ков 1 и 2 таковы, что выходы их имеют противоположные полярности и прием-ник 2 имеет на выходе такой сдвиг по времени, что выход с сигналом основного пути имеет амплитуду, достаточную для уничтожения сигнала вторичного пути на выходе другого приемнвка. Если сигнал вторичного, пути имеет амплитуду, равную 20% от амплитуды сигнала основного пути, тогда. приемник 2 (фиг. 3) должен быть отрегулирован на получение выхода, равного 20% от выхода и риемникаИмпульсы сигналов 1 и 1 на выходе приемников 1 и 2 и результирующий комбинированный сигнал 1+ 12 показаны на фиг. 4.Необходимо отметить, что основной сигнал 1, на 1 выходе приемника 2 уничтожает сигнал 11 на выходе приемника 1, обязанный вторичному пути, оставляя в качестве конечного искажения только сигнал приемнвка 2, соответствующий наличию вторичного пути.Этот остаточный сигнал вторичного пути в данном случае равен 20% от 20%, т. е. 4% сигнала основного пути, но и этот сигнал может быть уменьшен или уничтожен.Подобный же результат может быть получен при наличии одного приемнвка, если осуществить ответвление надлежащей величины тока принятого сигнала в цепь с задержкой времени, и такое последующее комбинирование тока, сдвинутого по времени с остальным, что токи вторичвого пути будут уничтожены.Одна из схем защиты приведена на фиг, 5, где показана приемная антенна, переходная линия ТЮ и приемник 3. Часть тока с выхода приемника, через регулируемые реостаты %, й 2 ответвляется в кабельную цепь 4 выдержки времени. Ток и напряжение сигнальной волны распространяются до конца кабеля, отражаются и снова вступают в выходную цепь приемника с полярностью, величиной и сдвигом во времени, требуемыми для уничтожения нежелательных сигналов вторичного пути. Для регулирования величины потенциала и тока, поступающих в кабель, и потенциала и тока, выходящих из,кабеля 4 в выходные цепи приемника для уравновешения вторичных сигналов, служат реостаты Я и %, при помощи которых можно также регулировать величину потенциала и тока, отраженных вторично от кабельного конца. Этот вторичный ток может служить для уничтожения и того небольшого остаточного сигнала вторичного пути, который изображен на фиг, 4 внизу.Для получения надлежащего сдвига во времени сигналов, отраженных кабельным концом, длина кабеля 4 может быть выбрана равной половина сдвига, умноженной на скорость распространения электрвчеоких волн по кабелю. Если скорость распространения равна половине скорости света, или 150000000 метров в секунду, что близко к.истине, то для сдвига в 2 микросекунды потребуется кабель дляной в 150 метров. Кабель может быть взят в виде секции тонкого, изолированного, концентрического кабеля, намотанного в виде катушки и помещенного в надлежащем месте внутри или снаружи приемника или его выходных цепей. Для получения надлежащей полярности отраженных волн (при схеме фиг, 5) необходимо удаленный конец кабеля закоротить проводником с очень малым сопротивлением для проходящей по кабелю частоты.Одиночный короткий положительный импульс на приемном конце кабеля, отражаясь, приходит к входному концу в виде отрицательного импульса. Если выходные цепи приемника обладают достаточным внуттреннвм сопротивлением, что и имеет обычно место, ыли если введено достаточно большое последовательное сопротивление, то сдвинутые ло времени импульсы токамогут уничтожить токи вторичных сигналов полностью. Вместо параллельного подключения кабеля можно осуществить последовательное включение. В этом случае для пслуцения обратной полярности импульсов тока на выходе,приемника необходимо взять кабель с открытым концом. Для уничтожения сигналов вторичного пути можно применить схему фиг. 6, где регулируемая величина выходной энергии приемника пропускается через кабельную цепь задержки времени 5 и затем определенным образом комбинируется с конечной выходной энергией. В данном случае взят приемник с уравновешенным или пушпульным выходом, Входная энергия кабеля пс,.уцается на одной стороне а цепи ц подается обратно в направлении стрелки О цепи, цем обеспечивается требуемая перемена по,: ярности сигнала.Сопротивление Я служит для поддержания приблизительного баланса в цепях. Длина кабельной цепи с задержкой вргмгни 5 должна быть здесь вдвог длиннее кабеля фиг. 5 вследствие того, что уравновешивающие импульсы проходят по кабелю только один раз.На фиг. 7 показана еще одна конструкция, служащая для той же цели, что и конструкция фиг. 3 5 и б. В этом случае мощность забирается из сигпальнси выходной цепи и направляется обратно в направлении стрелки к некоторой точке Р, находящейся перед усилителе . Мощность сигналов, сдвинутых по времени и посылаемых обратно, может быть значительно меньше мощности импульсов на выходе системы, Длина каоеля 6 может быть такой же, как и и случае фиг.6 Здесь кроме тото несоходимо осуществить обратную связь между двумя точками, имеюшимн нормально противоположные по знаку полярности потенциалов. Выше была описана работа устройств предлагаемого изобретения, для уничтожения сигналов вторичного пути, когда основные и вторичные сигналы принимаются бгз перекрытия времени прибытия к приемнику. Если сигналы настолько длительны, или сдвиг по времени между ними настолько мал, что они перекрываются, или когда они пере.даются путем раздельной манидуляции или модуляции по амплитуде постоянной несущей высокой частоты, тогда решение проблемы значительно усложняется.Если приемная антенна расположена так, что токи несущей высокой частоты по основному и гюбоцному пути складываются в одной и той же фазе, то можно предположить, что результирующие токи в приемнике будут равны мгновенной сумме амплитуд составлякнцих токов основного и побсцнэго путей.На фиг. 8 показан возможньгй случай, когда сдинэцныг прямоугольные импульсы У и 1 получаются на приемнике по основному и побочному путям, причем по второму - с полсвинной амплитудой и со сдвигом по времени, равнымполовине длительности импульса, т. е с перекрытием, Сигнал, получаемый в этом случае, очень искакгн и уд. лингк. Токи сснсвного и втсрицчог путей имеют одинаковую фазу по высокой частоте и потому амплитуды их складываются яркфме.-ически, причем вторичный ток составляет 50" основнэго. Методы униц. тожеиии влияния сигналов вторнцного пути з тесь могут быть использованы те же, что и для приеденных на риг. 3, 5, 6 и 7 случаев. Результирующий сигнал, получаемый в случае, когда волны заставляют:проходить только сйиажды через цепь с задержкой времени, показая на нижней части фиг. 8. Искажение основного сигнала уже отсутствует, остается тслькэ лсслгду 1 сгцнй сигнал с полэвинцой амплитудой первоначально;о сигнала вторичного путн.Схемы уравновешивания фиг, 3, 5, 6 и 7 могут служить для эффективнсгс снижения модуляций, обязаиных вторичному пути даже в том случае, если токи основного и вторичного путей перед детектированием находятся не в фазе, а отличаются меньше чем яа плюс ила минус 9 Т, Другими словами, схемыэф 1.кт;вны до тех п 01 х лока ре ;ультирующие модуляции, получен-ые по обоим путям, имеют одинаковую полярность,На фиг. 9 показаны результаты уравновешения модуляций, обязан:ых вторичному пути, для того случая, когда токи высокой частоты вторичного пути имеют амплиг, ду. равную 50 Ъ основной, и сдвинуты на 60" по фазе, Как видо, уравповешение получается достэ" очно эффективным.На фиг. 10 изображены результаты уравновешения искажения основного сигнала, когда основной и вторичный сигнальг находятся в противг 1 осожных фазах или сдвиути нэ 80, причем ток вторицоо сггнала составляет 50 В главного. В этом и других случаях,. когда фазовый угол находится в прее;х .-.т 90 до 270, т. е. когда одуляции вторичного пути имеют обратнуо полярность, необходимо :зменять полярность балансирующих токов. В схеме фиг. 3 это де.зется путем переключения выходных проводников одного из прием-иков. На схеме фиг. 5 это осуществляется путем размыкания закороченного конца. В схемах фиг. 6 и 7 это может бьть сделано путем изменения полярности приключения нэ одном конце кабельной цепи . с задержкой времен. На фиг. 10 видно, что ко 1 чэтельы 1 результирующий сигнал Хне лучше, чем комбинированный сигнал 1 и . из основногопобочного перед ограничением. Это обозначает. что уравновешение ир . допущенных сигналах имеет малую эффектявность. Одним из гредств исправления недостатков системы является поворачивание аненны до тех пор, пока токи вторичного пути не начнут складываться с токами основного и вторичные модуляции не будут иметь ту же г:олярность, что и главные модуляия.Другое средство заклочается в иоидеси постоянной несуптей передатчика, которая модулируется сигналом настолько, что у приемника она никогда не оказывается модулированной на 100%. Кроме того при наличии передатчика, излучающего непрерывно несущую волну, в приемнике (перед детектированием) можно применить средства, повышающие силу несущей волны сравнительно с боковыми. Различные средства усиления несущей известны уже в технике связи. Есл: предположить, что модуляции передатчика никогда не доводят несущую волну до нуля в детекторе приеника, то схема уравновешения будет эффективна в уменьшени как отрицательных вторичных си- налов, так и положительных.На фиг, 11 изображен сигнал в различных стадиях передачи и приема, когда ток вторичного пути противоположен основному току по фазе, но передатчик работает с непрерывной несущей, благодаря чему ток входа детектора не проходит через нуль. В этом случае уравновешивание влияния вторичного пути так же эффективно, как и на фиг. 8 и 9. Очевидно, если передатчик ютеет модуляцию, близкую к 1000/О го необходимо применить усиление несуцей у приемника, чтобы умень- иить искажение сигналом вторичног пути. Описанные выше сргчотва, служащие для уничтожени и,о уменьшения искажений, вызываемых наличием побочного пути, могут быть применены для уменьшения влияния токов и большего числа побочных путей, если и(- пользовать уравновешивающие устройства с на длежащей задержкой времени для каждого тога втори - ного пути.Ц р (.теит ст иСпособ устранения радио-эхо компенсацией, о т л и ч а о щ и йс я тем, что для компенсации радио-эхо используют основной сигнал, задержанный ло врс лени н с чвинутый по фазе.