Условия передачи речевой информации

ПРИ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЕ РАДИОСТАНЦИЙ ЖР-У и РН-12Б

В данной статье основное внимание уделено условиям прохождения разговорной информации по радиолинии, образованной радиостанциями ЖР-У и РН-12Б.

Различие в разносе частот соседних каналов в радиостанциях РН-12Б и ЖР-У и связанные с этим различия параметров излучаемого сигнала и полосы пропускания радиоприемных устройств приводят к ухудшению качества передачи речи при работе этих радиостанций в совместном канале.

Уменьшение девиации частоты сигналов, поступающих от передатчиков радиостанций РН-12Б, снижает выходную мощность сигнала приемника радиостанции ЖР-У.



В наибольшей степени ухудшения связи можно ожидать при передаче сообщений от радиостанций ЖР-У на РН-12Б. Для количественной оценки искажений сигнала рассмотрим более простой случай точной настройки передатчика и приемника (f0=fр). На рис. 3 приведена форма спектра сигнала на выходе избирательной части приемника при Fмод=3400 Гц, ?FД = = 10 кГц и П=14,5 кГц. На этом же рисунке пунктиром изображен исходный неискаженный спектр ЧМС. Искаженный спектр можно представить как результат добавления к исходному спектру дополнительных боковых частотных составляющих, совпадающих с исходными по частоте, но противоположных по фазе.

Теоретический анализ показал, что коэффициент нелинейных искажений, возникающих в избирательном тракте приемника, может достигать 15... 20 %. Реально величина будет меньше даже при наличии расстройки по частоте, так как АЧХ приемника РН-12Б имеет высокий коэффициент прямоугольности, а высокочастотные составляющие в спектре речевого сигнала имеют малую амплитуду, не способную создать девиацию ?FД = 10 кГц.

Результаты экспериментальных исследований, выполненных на радиостанциях ЖР-У и РН-12Б, подтверждают выводы проведенного анализа.

В процессе экспериментальных исследований измерялись значения коэффициента нелинейных искажений в нагрузке приемника РН-12Б при подаче ЧМС от генератора с различными значениями FМОД и ?FД. Проводились измерения выходной мощности приемника ЖР-У при различных уровнях ?FД сигнала, а также артикуляционные измерения разборчивости речи при передаче сообщений от ЖР-У на РН-12Б.

На графиках рис. 4 приведены зависимости коэффициента гармоник в нагрузке от девиации частоты Дгд при Fмод =1000 Гц. Результаты измерений показывают, что, кроме искажений высокочастотного модулированного сигнала при прохождении через избирательные цепи приемника, искажения возникают и в каскадах звуковой частоты (УЗЧ). При возрастании девиации частоты сигнала возникает перегрузка каскадов УЗЧ, вследствие которой усилитель работает в нелинейном режиме при значительном коэффициенте гармоник. Учитывая это обстоятельство, легко объясняются наблюдаемые в эксперименте результаты.

При совпадении частоты настройки приемника с несущей частотой сигнала и поддержании с помощью регулятора усиления номинальной выходной мощности приемника коэффициент гармоник Кг при увеличении девиации частоты изменяется незначительно (кривая 1). Это объясняется тем, что первые семь пар боковых частот попадают в полосу пропускания фильтра приемника (см. рис. 1) и сигнал не испытывает существенных искажений. Ограничение усиления УЗЧ исключает его перегрузку и способствует снижению нелинейных искажений в нем самом. При взаимной расстройке частот сигнала и настройке приемника на 4 кГц, возможной в условиях эксплуатации, возникает асимметрия спектра сигнала (см. рис. 2), что приводит к увеличению коэффициента гармоник Кг (кривая 2). Значения коэффициента гармоник для кривых 1 и 2 близки к теоретическим значениям.

В крайнем правом 'положении регулятора усиления УЗЧ при максимальной выходной мощности приемника нелинейные искажения значительно возрастают (кривые 3, 4) вследствие нелинейного режима работы УЗЧ. Причем при различии частот настройки и несущей частоты сигнала наблюдается увеличение Кг при ?FДД = 3...5 кГц. При дальнейшем увеличении девиации частоты до 5...8 кГц возрастает ширина спектра сигнала и уже значительная его часть не попадает в полосу пропускания приемника, что уменьшает напряжение на выходе частотного детектора, облегчая режим работы УЗЧ и обеспечивая снижение Кг. При дальнейшем увеличении девиации частоты начинает сказываться влияние все более значительной асимметрии спектра и наблюдается некоторое увеличение Кг (кривая 3).

Рассматривать результаты измерения коэффициента нелинейных искажений от девиации частоты для модулирующих частот 300 и 3000 Гц необходимо с учетом того, что в состав УЗЧ приемника входит четырехполюсник после коррекции, который обеспечивает подъем усиления в области низких частот и его снижение в области верхних частот речевого спектра по отношению к частоте FМОД=1000 Гц.

Известно, что отношение сигнал/шум в линии радиосвязи с частотной модуляцией пропорционально индексу модуляции m. Вследствие этого помехозащищенность приема уменьшается на высоких модулирующих частотах. Для устранения этого недостатка в передатчиках выполняется предварительная коррекция модулированного сигнала, состоящая в том, что обеспечивается подъем модуляционной характеристики со скоростью 6 дБ на октаву, т. е. вдвое при изменении частоты модулирующего сигнала в два раза. Четырехполюсник после коррекции в приемнике компенсирует подъем модуляционной характеристики, создаваемый в передатчике.



При FМОД = 300 Гц практически весь спектр сигнала укладывается в полосе пропускания приемника (см. рис. 1), искажаются боковые составляющие с n>20, и основной причиной нелинейных искажений является перегрузка УЗЧ. При этом коэффициент гармоник может достигать значений Кг=16...20% при максимальной девиации частоты (рис. 5, кривая 1. Наличие частотной расстройки |f0 — fр| в этом случае сказывается в меньшей степени (см. рис. 5, кривая 2), так как асимметрия спектра выражена слабее. При FМОД = 3000 Гц вследствие действия устройств после коррекции исключается перегрузка выходных каскадов УЗЧ, который работает в линейном режиме и не вносит дополнительных искажений. Величина нелинейных искажений в этом случае определяется искажениями ЧМС в избирательных цепях приемника и составляет Кг = 4...6% . Наличие частотной расстройки передатчика и приемника вызывает значительную асимметрию спектра и Кг возрастает (см. рис 6, кривая 2).

Значительный интерес представляет изменение напряжения (мощности) на выходе приемника радиостанции ЖР-У при уменьшении девиации частоты сигнала от передатчика радиостанции РН-12Б. Экспериментальная зависимость напряжения на выходе приемника ЖР-У-ЛС и коэффициента гармоник от девиации частоты сигнала при FМОД = 1000 Гц приведена на рис. 7. Как видно из графиков, при уменьшении девиации частоты от 5 до 3 кГц снижение выходного напряжения в целом незначительно и выходная мощность уменьшается примерно на 15%. В то же время при этом уменьшаются нелинейные искажения сигнала, что может обеспечить некоторое увеличение разборчивости речи при приеме.

Для оценки качества передачи речевых сигналов в условиях совместной работы радиостанций ЖР-У и РН-12Б необходимо учитывать реальные модуляционные характеристики передатчиков, спектральные характеристики речи и характеристики послекоррекции радиоприемных устройств. Исчерпывающая объективная оценка может быть получена на основе артикуляционных измерений разборчивости речи.

Мерой разборчивости речи является величина, определяемая как отношение числа правильно принятых по испытуемому тракту элементов речи (звуков, слогов, слов или фраз) к достаточно большому числу переданных. Измерения разборчивости речи проводят специально подобранные и натренированные артикуляционные бригады. При этом влияние различных случайных факторов и субъективных особенностей отдельных операторов усредняются, и артикуляционные измерения дают устойчивые, объективные и повторяемые результаты.

Целесообразный состав артикуляционной, бригады 8—10 чел. Отбираются лица, не имеющие дефектов речи и слуха, обладающие определенными комбинационными способностями, вниманием и быстротой. Артикуляционная бригада должна пройти предварительную тренировку. Тренировочные измерения повторяются до тех пор, пока средняя величина разборчивости, определяемая бригадой, не примет устойчивого значения, а средние величины разборчивости, устанавливаемые отдельными операторами, не должны отклоняться от результатов бригады в целом более чем на 8%.

На основе результатов измерений разборчивости речи установлено, что в каналах с радиостанциями ЖР-У и РН-12Б может быть обеспечен первый класс качества разборчивости речи по ГОСТ 16600—72, при котором обеспечивается разборчивость звуков свыше 90% и достигается понимание передаваемой речи без малейшего напряжения внимания.



Полученный высокий уровень разборчивости речи можно объяснить двумя причинами. Во-первых, реальные речевые сигналы создают девиацию частоты в передатчике существенно меньше допустимой, поэтому искажения сигнала будут незначительными.

Во-вторых, увеличение коэффициента гармоник в определенных пределах не оказывает значительного влияния на разборчивость речи, лишь несколько повышая порог слышимости вследствие маскировки, создаваемой гармониками полезного колебания.

Таким образом, при совместной работе радиостанций ЖР-У и РН-12Б собственно аппаратура позволяет обеспечить высокое качество передачи речи. Но в реальных условиях радиосвязи с подвижными объектами необходимо учитывать, что качество передачи существенно зависит от уровня индустриальных радиопомех и уровня принимаемого сигнала, в свою очередь определяемого дальностью радиосвязи, высотами установки антенн, условиями распространения радиоволн и другими факторами.