Устройство для исследования помехоустойчивости приемника видеосигналов

Устройство для исследования помехоустойчивости приемника видеосигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к техническим средствам обучения, может быть использовано как наглядное пособие при изучении процессов, протекающих при фильтрации видеосигналов, и принятии решений при обработке случайных сигналов, а также при исследовании приемников реальных радиотехнических систем. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет оценки коэффициентов наклона реализации шума. Дпя этого в устройство, содержащее генератор видеосигналов I, генератор шума 3, два делителя напряжения 2 и 4(, коммутатор 9, фильтр 7, сумматор 5, дополнительно введены две группы делителей 2 и 4„,коммутатор 10, ключ 12, дешифраторы 17 и 17, модуль 18 аналогового ввода, блок 8 обработки и управления. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (g1) 4 С 06 F 15/70

/ .В(, г),,„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, " :

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4079970/24-24 (22) 25.06.86 (46) 07.04.88.Бюл. Ф 13 (71) Северо-Западный заочный политехнический институт (72) О.Л.Соколов (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 601696, кл. G 06 F 15/00, I978.

Радиотехнические системы передачи информации. Ч.111. Методические указания к выполнению лабораторных работ.—

Л., СЗПИ, 1978, с.24-29, рис.9. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПРИЕМНИКА ВИДЕОСИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к техническим средствам обучения, может быть использовано как наглядное пособие при изучении процессов, протекающих при фильтрации видеосигналов,и принятии решений при обработке случайных сигналов, а также при исследовании приемников реальных радиотехнических систем. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет оценки коэффициентов наклона реализации шума. Для этого в устройство, содержащее генератор видеосигналов 1, генератор шума 3, два делителя напряжения 2, и 4,, коммутатор 9, фильтр 7, сумматор 5, дополнительно введены две группы делителей 2 и 4„,коммутатор

10, ключ 12, дешифраторы 17< и 17 модуль 18 аналогового ввода, блок 8 обработки и управления. 1 ил.

138661!

Изобретение относится к техническим средствам обучения, может быть использовано как наглядное пособие при изучении процессов, протекающих при фильтрации видеосигналов, и принятии решений при обработке случайных сигналов, а также при исследовании приемников реальных радиотехнических систел<.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет оценки коэффициентов наклона реализации шума.

lla чертеже представлен пример реа- 15 лизации устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 видеосигналов и первый делитель 2, напряжения, последовательно соединенные генератор 3 шума и второй целитель 4< напряжения> а также последовательно соединенные сумматор 5, предусилитель 6 и фильтр 7. Устройство снабжено блоком 8 обработки и управления, 25 (m+n-2) делителями 2 — 2, 4 — 4„

30 напряжения, первым 9 и вторым 10 коммутаторами, (m+n) усилителями

11 < — 11 11, — 11, мощности, ключом 12. При этом блок 8 обработки и управления содержит общую шину 13, объединяющую процессор 14, блок 15 памяти, дисплейный модуль

16, первый 17< и второй 17 дешифраторы и модуль 18 аналогового ввода.

Вход модуля 18 через ключ 12 соединен с выходом фильтра 7. m выходов первого дешифратора 17, через m усилителей !!< — 11 мощности соединены 40 с управляющими входами первого коммутатора 9, выходы второго дешифратора

17, через п усилителей 11„„,<

11 +„ мощности соединены с управляющими входами второго коммутатора 10.

Управляющий вход ключа 12 соединен с выходом генератора 1 видеосигналов. Выход каждого из m делителей

2, — 2 напряжения соединен с соответствующим входом первого коммутатора 9. Выход первого коммутатора 9 соедннен с первым входом слагаемого сумматора 5. Входы делителей 4 „ соединены с выходом генератора 3 шума.

Выход каждого из делителей <„- 4„ соединен с соответствующим входом второго коммутатора 10, выход которого соединен с вторым входом слагаемого сумматора 5.

Устройство работает следующим образом.

При подаче команды на исследование статистических характеристик шумового напряжения с дисплейного модуля 16 регистры дешифраторов

l7„ и 17 сбрасываются в нулевое состояние. При этом на регистр дешифратора 17, команд не поступают коды команд. Вследствие этого ни один из делителей 2< — 2 не подключается первым коммутатором 9 к входу сумматора 5, значит видеосигнал не поступает на вход предусилителя 6 и далее на фильтр 7. На регистр дешифратора 172 команд из блока 15 памяти поступает код команды, который через усилитель !1 < мощности подключает во втором коммутаторе 10 делитель 4, к второму входу сумматора 5. Таким образом, на вход предусилителя 6 поступает только шумовое напряжение с эффективным значением 6, . Это шумовое напряжение с выхода фильтра 7 в течение интерва-. ла действия сигнала через ключ 12 поступает на вход модуля 18 аналогового ввода. Управляющее напряжение, открывающее ключ, поступает на управляющий вход ключа 12 с выхода генератора 1 видеосигналов.На выходе модуля 18 шумовой сигнал преобразуется в цифровой с частотой выборок, определяемой из условия

f = 20 F, где h F — верхняя частота спектра флуктуаций шумового сигнала на выходе фильтра 7. о

Цифровые отсчеты у, амплитуд шумового сигнала, число которых за интервал Т длительности сигнала равс но k = f T = 20.<< F T,,noñòóïàY<ò в блок 15 памяти. Накопление цифрозых о отсчетов у в блоке 15 памя-.и происходит в течение с< = 5000-10000 циклов открывания ключа 12. После этого по формулам в каждом i-м сечении в процессоре 14 производится оценка средней и среднеквадратичной амплитуд:

1 о у V >

) < д <)2 (= (— — (у -y) ):!)

)<

j=< где i = !,2,...,k;

3 = 1,г,..., .

1386617

30 (2) У вЂ” коэффициент наклона выходного сигнала фильтра, зависящий от входной амплитуды сигнала. где

Ясно, что при отсутствии видеосигнала в шуме коэффициент наклона должен равняться нулю. Отсчеты амплитуд на выходе квазисогласованно-40 го фильтра в каждом j-м цикле, по которым производится оценка коэффициента наклона реализации процесса, искажены действием шума. Поэтому задача оценки данного коэффициента 45 наклона по выборочным значениям амплитуд приводит к задаче регрессии. Из выражения (2) для каждого

j-ro цикла можно записать

У;) — У,-„11 =, с; — (, с;+, + 2(с), (3) где 2(с) — случайная компонента, отражающая влияние шума на выборочные значения амплитуд на выходе фильтра.

Значения у иG ; запоминаются в блоке 15 памяти.Вся зона рассеивания

О отсчетов у; амплитуд в каждом i-м сечении разбивается процессором 14 на р равных интервалов. Частота отсчетов, оказавшихся в каждом интервале по ьсем циклам, определяет ординату гистограммы.Все ординаты гистограмм в каждом i-м сечении запомина- !О ются в блоке !5 памяти. По командам с дисплейного модуля !6 на экран дисплея (или телевизора) выводятся одна из реализаций напряжения шума, значения у,G; и графики гистограм" 15 мы в каждом i-M сечении. Кроме того, в каждом j-м цикле в процессоре производится оценка коэффициента наклона реализации процесса на выходе квазисогласованного фильтра, т.е. 20 оценивается форма выходного сигнала фильтра.

При подаче на вход фильтра видеосигнала прямоугольной формы на выходе фильтра получают форму сигнала, близкую к треугольной, удвоенной длительности. При этом форму выходного сигнала на интервале длительности сигнала можно описать выражением

Наилучшие оценки параметров в задаче регрессии получают методом наименьших квадратов. Поэтому, учитывая выражение (3) и применяя метод наименьших квадратов, записывают функционал в виде

Минимизируя (4), получают выраже" ние для оценки коэффициента наклона реализации процесса в j ì цикле в виде

K -1 (y

Е (k-I ) g t

J (5) где с = с; — t Const.

Время накопления цифровых отсчеО тов у, определяется из формулы где Т„ — период повторения видеосигналов на выходе генератора 1 сигналов.

После накопления цифровых отсчетов по формулам (I) получают оценки у, 6, и гистограммы в каждом i-м сечении. Оценки коэффициента наклона получают в процессоре 14 по формуле (5) в интервале между j ì и л (j+1) -м циклами. Эти оценки 8! эапоJ минаются в блоке 15 памяти. По окончании времени накопления с помощью процессора 14 получают гистограмму коэффициента наклона реализации процесса на выходе квазисогласованного фильтра. По команде одна из реализаций на выходе фильтра и гистограммы могут быть выведены на экран дисплея. Все перечисленные операции проделывают для одного значения эффективного напряжения шума 6, . По окончании необходимого времени накопления и вычислений на дисплейный модуль 16 можно подать команду на исследование статистических характеристик шумового напряжения 6 фильтра, где 1 = 1,2,...,n. При этом на регистры дешифраторов 17 и 17> команд каждый раз поступает сигнал сброса и затем на регистр дешифратора 17 поступает код команды, через усилитель Il д мощности подключающий во втором коммутаторе 10!

ae6r17 делитель 4 к второму входу сумма" тора 5, Операции, протекающие н устройстве даль<не, аналогичны описанным, Рассмотрим работу устройства при подаче на вход фильтра 7 суммы видеосигнала и помехи, При подаче команды исследования статистических характеристик суммы видеосигнала и помехи при заданном эффективном напряжении IIIvMa C регистры дешифраторон 17, и 17 команд сбрасываются в нулевое состояние. Затем на регистр дешифратора 17, из блока 15 памяти поступает коп команды, которая через усилитель !1, мощности подключает в первом коммутаторе 9 делитель 2, к первому нходу сумма- 20 тора 5.При этом на вход сумматора 5 поступает видеосигнал с амплитудо" U

Па регистр дешифратора 17 из блока

15 памяти поступает код команды, которая через усилитель 11, мощ- 25 нос ги подключает во втором коммутаторе 10 делитель 4 к второму входу сумматора 5. Таким образом, на входе сумматора 5 образуется сумма прямоугольного видеосигнала с ампли- щ тудой U, и шума с эффективным напряжением Gq . I!a выходе фильтра 7 получают в момент окончания действия сигнала в k-м сечении отношение сигнал/помеха а,q . Сумма видеосигнала и шума с выхода фильтра 7 через ключ 12 поступает на вход аналогоного модуля 18. Далее с указанной смесью производятся операции, аналогичные операциям, производимым с 40 одним шумовым сигналом. Полученные в результате этого оценки средней и среднеквадратичной амплитуд y„ и

5, гистограмм у, коэффициенты

j !« накло! Iа <1 < гистОГрамм 1 заносят 45 ся в блок 15 памяти. По соответствующим командам эти данные, а также одна из реализаций суммы сигнала и шума с выхода фильтра 7, записанные в блоке 15 памяти, могут быть

50 вынелень1 на экран дисплея (или телевизора).

/лнапогично работает устройство по командам на исследование статистическ<1х характеристик суммы видеосигнала и шума при за.1анном эффективном напряжении шума Gi и подаче через делители 2 — 2,„ «идеос<1гнала с амплитудами 11,...,U,т.е при разных

2 << отношениях сигнал/помеха а а „ . По команде с дисплейного модуля 16 на экран дисплея ньводятся гистограммы шума и суммы сигнала с шумом в К-м сечении, т.е. в момент окончания видеосигнала при одном или нескольких отношениях сигнал/помеха а<,.. °,а„. Одновременно на экране дисплея показываются один или несколько пороговых уровней обнаружения Б„. При этом.в процессоре 14 для каждой величины порогового уровня и полученных гистрограмм производится оценка вероятностей ложной

Л тревоги р, = f„(U„) и правильного обнаружения сигнала

p = f, %„a;), аь которые также выводятся на экран дил л ,сплея. Оценки.р и р при различных пороговых уровнях заносятся в блок 1.5 памяти, и по команде дисплейного модуля на экране дисплея для заданных отношений сигнал/помеха а,,...,а „ строятся графики зависимости среднего риска при обнаружении видеосигнала в приемнике согласно выражению

Л л Л

2(U«) = Ъ р„, + с ° р (6) л Л где р = 1-р — оценка вероятнос1

Ъис опасности ложных тревог и пропусков сигнала.

Выражение (6) по соответствующей команде может быть выведено также н виде графика на экран дисплея как функция

Z{b,c) = Ь р„, + с р„(7) где U фиксированный порог.

Таким образом, повышается наглядность в изучении протекающих в приемнике процессов кваэисогласованной фильтрации сигнала на фоне помех за счет вьвода на экран дисплея результатов фильтрации реализаций шума и суммы видеосигнала и шума при различных отношениях сигнал/помеха и

1386617

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 1467/29 Тираж 704 Подписное

ВН11ИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 э.показа искажения прямоугольной формы видеосигнала при фильтрации, трансформации прямоугольной формы в треугольную. 5

Расширение функциональных возможностей устройства достигается за счет оценки коэффициентов наклона реализаций на выходе квазисогласованного фильтра, т.е. оценки формы 10 трансформированного видеосигнала на выходе фильтра при различных отношениях сигнал/помеха. При этом произведена оценка гистограммы коэффициента наклона при различных отношениях сигнал/помеха.

Построение гистограмм на экране дисплея, варьирование порогового уровня обнаружения и связанная с этим минимизация риска, показ соот- 20 ветствующих графиков, показ оптимального выбора порогового уровня углубляют изучение протекающих процессов в приемнике видеосигналов.

Повышение производительности уст- 25 ройства за счет использования блока управления позволяет в каждом режиме обрабатывать до 5000-10000 реализаций, что способствует статисти— ческой надежности получаемых оценок помехоустойчивости приемника.

Кроме того, осуществляются показ возможностей использования процессоров при обработке огромного массива исходной информации в радио- З5 технических системах, представление результатов статистической обработки в компактной форме геометрических образов-распределений и графиков на экране дисплея, автоматизация 40 трудоемких экспериментов при исследовании помехоустойчивости приемника видеосигналов.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для исследования помехоустойчивости приемника видеосигналов, содержащее генератор видеосигналов, генератор. шума, два делителя напряжения, первый коммутатор, Составитель А.П г

Редактор И. Николайчук Техред М. Ходанич сумматор и фильтр, причем выход генератора видеосигналов соединен с информационным входом второго делителя напряжения, выход генератора шума соединен с информационным входом второго делителя напряжения, выход первого коммутатора соединен с входом первого слагаемого сумматора, выход которого соединен с входом фильтра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет оценки коэффициентов наклона реализации шума, в него введены блок обработки и управления, две группы делителей напряжения, второй коммутатор, ключ, модуль аналогового ввода, первый и второй дешифраторы, причем выход генератора видеосигналов соединен с информационными входами делителей напряжения первой группы и с управляющим входом ключа, выходы первого делителя напряжения и делителей нап- ряжения первой группы соединены с. информационными входами первого коммутатора, управляющие входы которого соединены с выходами первого дешифратора, вход которого соединен с первым выходом блока обработки и управления, второй выход которого соединен с входом второго дешифратора, выходы которого соединены с управляющими входами второго коммутатора, выход которого соединен с входом второго слагаемого сумматора, выход фильтра соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с аналоговым входом модуля аналогового ввода, выход которого соединен с информационным входом блока обработки и управления, выход генератора шума соединен с информационными входами делителей напряжения второй группы, выходы второго делителя напряжения и делителей напряжения второй группы соединены с информационными входами второго коммутатора. ак