Пристрій для слідкувального компандування частотного діапазону звукових сигналів

1. Пристрій для слідкувального компандування частотного діапазону звукових сигналів, що містить як у передавальній, так і у приймальній частинах слідкувальний аналізатор активного спектра (АС) цих сигналів паралельного типу одночасної дії, який має 3-5 каналів аналізу, таку ж кількість односмугови х модуляторів (ОМ) з автоматично керованою частотою їх автогенератора та суматор, а передавальна частина містить C2 2 (19) 1 3 85391 одержати достатню якість відновлення звукових сигналів лише при двократної частотної компресії. Найбільш близький аналог до заявленого технічного рішення прийнято пристрій для слідкувального компандування частотного діапазону звукових сигналів, який у компресорі і експандері містять в основному слідкувальний аналізатор спектру паралельної типу формантного або вузькосмугового аналізу, аналізуючи фільтри якого є відомі слідкувальні фільтри другого порядку - коливальні RLC контури з автоматично керованою резонансною частотою, односмуговий модулятор з автоматично керованою частотою автогенератора, і суматор. [Патент України № 80982 від 26.11.2007, Бюл. № 19]. Оскільки такі фільтри не мають достатньої частотної вибірковості, то цей пристрій надійно може функціонувати лише у варіанті формантного аналізу, а у варіанті вузькосмугового аналізу з'являються значні перекручування виділених у АС сигналів і відбувається захоплення частотою однієї із вузькосмугової складової вхідного сигналу не тільки ближчого за початковою настройкою фільтра, а і ближчих сусідніх фільтрів. Це приводить до значних перекручувань компандерних сигналів і до зменшення степені частотної компресії їх. Технічною задачею, яка вирішується винаходом, є підвищення ефективності частотного компандування і якості відновлення звукових сигналів за рахунок досягнення значно більш ефективної роботи АС. Ця задача вирішується пристроєм для слідкувального компандування частотного діапазону звукових сигналів, що містить як у передавальної так і у приймальної частинах слідкувальний аналізатор активного спектру (АС) ци х сигналів паралельної типу - одночасної дії, який має 3-5 каналів аналізу, таку ж кількість односмугових модуляторів (ОМ) з автоматично керованою частотою їх автогенератора та суматор, а передавальна частина містить також і канальний смуговий фільтр, вхід якого з'єднано із виходом суматора, кожен вхід якого як у передавальному так і у приймальному пристроях з'єднано із виходом одного із ОМ, сигнальний вхід кожного з яких з'єднано із виходом одного із каналів АС, кожен з яких містить керований фільтр та типовий частотний дискримінатор (ЧД), вхід якого з'єднано з виходом керованого фільтра, а вихід ЧД з'єднано із входом керування як керованого фільтра так і ОМ, який є блоком виділення бокової смуги різницевих частот у передавальному і сумарних частот у приймальному пристроях, відрізняється тим, що керовані фільтри є смуговими фільтрами вище другого порядку, певного типу та певної реалізації [Патент України на корисну модель № 23124 від. 10.05.2007, Бюл. № 6]. Пристрій п. 1 відрізняється також і тим, що ЧД має лінійну статичн у характеристику на частотному діапазоні зміни середньої частоти тої складової активного спектру, яка виділяється відповідним каналом АС, а частота переходу ЧД досить точно дорівнює середньої частоті початкової настройки керованого фільтра і згладжуючий фільтр нижніх 4 частот, що входить у ЧД, є стаціонарним фільтром першого чи другого порядку. На фіг.1 креслення, що додається, наведена структурна електрична схема передавального пристрою, на фіг.2 - приймального. На цих схемах позначено слідкувальний аналізатор спектру (АС) 1, керований смуговий фільтр (СФ) -2, частотний дискримінатор (ЧД) - 3, керований односмуговий модулятор (ОМ) - 4, суматор - 5, канальний смуговий фільтр (КФ) - 6. Входом передавального пристрою (Фіг.1) є об'єднаний вхід усіх СФ 2, кожен з яких входить у один із каналів АС 1. Ви ходом передавального пристрою є вихід КФ 6, вхід якого з'єднано із виходом суматора 5, кожен вхід якого як у передавальному пристрою так і у приймальному пристрою (Фіг.2) з'єднано із виходом одного із ОМ 4, сигнальний вхід якого з'єднано із виходом СФ 2 одного із каналів АС 1, вхід ЧД 3 якого з'єднано з виходом СФ 2, а вихід ЧД 3 з'єднано зі входом керування як СФ 2 так і ОМ 4 свого ж каналу. Входом приймального пристрою є об'єднаний вхід усіх СФ 2, кожен з яких входить у один з каналів АС 1, а ви ходом приймального пристрою є вихід суматора 5. Працює запропонований пристрій наступним чином: Біполярний звуковий сигнал визначеного рівня, обмежений за частотою згідно з відомими класами якості, надходить до об'єднаного входу усіх СФ 2, що входять до АС 1 передавального пристрою (Фіг.1). Згідно з відомими особливостями звукових сигналів S(t) їх можна, з урахуванням відомого визначення поняття активного спектру, подати таким приблизним виразом: 1 s( t) = p n wвк ( t ) å ò [a (w, t) cos wtdt + b (w, t ) sin wt ]dt k (1) k k =1 wнк ( t ) , де t t 0 0 ak (w , t ) = ò sk (t ) cos wtd t , bk (w , t ) = ò s k (t ) sin wtd t - (2) складові поточного спектру кожної (κ) складової s k(t) сигналу s(t). Після підстановки (2) в (1) і відповідних перетворень отримаємо: t 1 n sin D wk (t - t ) s (t ) = å ò Sk (t ) cos w 0 k (t )(t - t )dt , (3) p k =1 0 t -t Dw k = wв к (t ) - w нк (t ) 2 де - незалежна від часу (постійна) смуга частот активного спектру кож wв к (t ) + w нк (t ) 2 w нк (t), w вк (t) - гра Dw 0 k (t ) = ної із складових Sk(t), їх середня миттєва частота і ничні (нижня та верхня) частоти активного спектру цих складових. Залежність цих частот від часу є наслідком зміщення активного спектру, смуга частот якого залежить лише від форми коливань цих складових, тому він, як відомо, виявляється вузькосмуговим. Інтегральний вираз у формулі (3) відображає реакцію на сигнал Sk(t) см угового фільтру, частот 5 85391 на характеристика якого повільно зміщується зі змінною частотою w 0k(t), як відомо, на значному діапазоні частот звукових сигналів s(t). У формулі (3) літера n позначає кількість цих фільтрів. Таким чином, для одержання високоякісного частотного компандування звукових сигналів необхідно скорочувати саме діапазон зміни миттєвої частоти w 0k(t) активного спектра складових s k(t) цих сигналів. До появлення на вході АС 1 звукових сигналів усі СФ 2 настроєні на фіксовану частоту w 0k такого значення, при якої їх частотні характеристики розподілені, наприклад, рівномірно на відведеної смуги частот вхідного для них сигналу. Частота переходу ЧД 3 через нуль повинна дорівнювати саме постійної частоті w 0k. ФНЧ, що входить до ЧД 3, має певну характеристику. Частота автогенератора ОМ 4 вибирається в залежності від цієї ж частоти w 0k і також від попередньо вибраного коефіцієнта компресії кожної складової s k(t). У початковий момент появлення на вході АС 1 звукових сигналів, коли з'являться їх перши коливання, на виході кожного СФ 2 з'явиться відповідна складова s k(t) цих сигналів. З ви ходу СФ 2 кожного каналу сигнал s k(t) надходить до сигнального входу ОМ 4 і до входу ЧД 3 свого ж каналу. На виході ЧД 3 з'явиться напруга, яка змінюється пропорційно миттєвої частоті w 0k(t) виділеної складової s k(t). Ця напруга надходить до входу керування ОМ 4 і обернено до входу СФ 2 того ж каналу. З цього моменту починається процес захоплення частоти кожної складової Sk(t) звукового сигналу фільтрами СФ 2, тобто ці фільтри вступають у режим самонастройки на вказану частоту і на цю ж частоту автоматично підстроюється кожний ОМ 4. З часом, коли у звуковому сигналі установляться таки коливання, яки властиві кожному звуку і коли закінчиться перехідний процес самонастройки СФ 2 наступить режим слідкування цими фільтрами за повільними змінами миттєвої частоти w 0k(t) складових s k(t) вхідного для них сигналу s(t). За законом цієї ж частоти почнеться автоматична настройка ОМ 4, в результаті чого ОМ 4 компресора зменшить частоту w 0k(t) на значно нижчу різницеву частоту = (1 - p k )w0 k ( t ), w kk (t ) де pk