Частотный измеритель интегральных искажений каналовлинейных

Частотный измеритель интегральных искажений каналовлинейных

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

272382

О . А НГИ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союа Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

3 а явлено 25. I I 1.1968 (№ 1228495/26-9) с присоединением заявки ¹ 1285471/26-9

Приоритет

Опубликовано 03,VI.1970. Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 22.1Х.1970

Кл. 21а>, 36/13

МПК Н 04/ 1/00

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.391.832.24 (088.8) Авторизобретения

Н. 3. Стрижевский

Заявитель

ЧАСТОТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНТЕГРАЛЬНЪ|Х Л И Н ЕЙНЪ|Х

ИСКАЖЕНИЙ КАНАЛОВ

Известны частотные измерители интегральных линейных искажений каналов, содержащие на входе канала свип-генератор с одинаковой постоянной скоростью качания частоты испытательного сигнала между нулевой и номинальной граничной частотами, а на выходе — синхронные измерители характеристик амплитудно-частотной и группового времени задержки.

B этих измерителях мерой линейных искажений служат абсолютные отклонения характеристик амплитудно-частотной и группового времени задержки или фазо-частотной. Для относительных измерений искажений одной из характеристик используют индикаторы среднеквадратичной погрешности характеристик.

Недостатки известных частотных измерителей линейных искажений следующие: линейные искажения канала оцениваются не одним, а двумя параметрами (искажения амплитудно-частотные и группового времени задержки), дальнейшую обобщенную оценку которых производят умозрительно и вследствие этого медленно, субъективно и атриближенно; они не позволяют количественно оценить, какая из характеристик, отличающихся формой и величиной искажений или даже с одиHBKQBbIMH отклонениями, фактически менее искажена и вызывает несколько меньшие искажения передаваемой информации, так как в известных измерителях не учитывается форма искажений характеристик;

5 они не учитывают весомости разрушающего воздействия разных составляющих линейных искажений на передачу информации разных видов; при произвольных искажениях они не дают

10 обьективной их оценк т а позволяют только пх обнаружить и указать на отличие измеряемых характеристик от идеальных; они не позволяют оценить оптимум настройки любой цепи канала прямо по уменьшению

15 его результирующих линейных искажений и вызываемых ими искажений передаваемой информации; измерения производятся операторами, оценивающими по виду характеристик их иска20 жения, что вносит субъективные ошибки и требует их непрерывного наблюдения (указанные выше индикаторы искажений одной из частотных характеристик не являются метрологическими) .

25 Для автоматизации и повышения скорости, точности и объективности частотных измерений, а также получения одной обобщенной интегральной количественной меры линейных искажений, пропорциональной разрушениям

30 передаваемой информации, в предлагаемом

272382 измерителе выход измерителя группового времени задер>кки через интегрирующий фильтр и выход измерителя амплитудно-частотной характеристики одновременно соединены с узлами суммирования и вычитания так, что на их выходах получаются два сигнала новых амплитудно-частотных характеристик, одна из которых искажается эхом, опережающим основной сигнал, а другая — только отстающими от него. Выходы последних через взвешивающие фильтры, изменяющие в каждом сигнале новых характеристик размах косинусоидальных составляющих искажений разных периодов пропорционально статистической величине их разрушающего воздействия на передаваемый вид информации, соединены со своими измерителями мощности переменных составляющих, которые через сумматор подсоединены к индикатору мощности, градуированному в условных единицах искажений, На фиг. 1 показана блок-схема измерителя; на фиг. 2 — иипульсные и частотные характеристики измеряемого канала и их сигналы на выходе звеньев измерителя; на фиг. 3 — амплитудно-частотные характеристики интегрирующего и взвешивающего фильтров.

На вход контролируемого канала включен свип-генератор 1, на выход канала — измерители характеристик амплитудно-частотной 2 и группового времени задержки 8, одновременно формирующие сигналы обоих характеристик от одного испытательного сигнала свип-генератора. Известно, что появление каждого эха относительного уровня а менее

0,3, смещенного относительно основного сигнала на время т, изменяет амплитудно-частотную характеристику канала на слагаемое вида

А (f) =а cos2nfx, (1) а групповое время задер>кки — на слагаемое вида т (f) — атсоз2п1т. (2) На фиг. 2 показаны импульсные характеристики 4: справа — при появлении в канале одного о пережающего эха, слева — одного отстающего. Ниже соответственно показаны вносимые ими слагаемые искажений амплитудно-частотной характеристики 5 и группового времени задер>кки б, вычисленные по формулам (1) и (2) . В измерителе испытательный свин-сигнал качается с частотой свипирования f между нулевой и граничной частотой с одинаковой постоянной скоростью в обоих направлениях. Каждая косинусоидальная составляющая неравномерностей характеристик 5 и б вызывает в сигнале этой характеристики пропорциональные по уровню косинусоидальные составляющие с частотами

kf„ k равно числу полупериодов неравномерностей характеристик, укладывающихся в диапазон свлпирования. Соответствующие сигналы 7 и 8 составляющих амплитудно-частотной характеристики и группового време5

65 ни задержки показаны на фиг. 2. В действительности, так как эхо произвольны, сигнал каждой характеристики состоит из суммы многих косинусоидальных составляющих, Iloдобных составляющим сш налов 7 и 8.

Из формулы (2) и характеристик 4 и 6 видно, что неравномерность группового времени задержки увеличивается пропорционально абсолютной величине времени смещения вызвавшего ее эха. Пропорционально увеличивается и размах сигнала 8 этой характеристики, С другой стороны из формул (1) и (2) и сравнения левой .и правой половин характеристик 4 — б видно, что с увеличением времени смещения эха уменьшается период неравномерностей обеих характеристик, равный 1/ г ; следовательно, во столько же раз одновременно увеличивается частота косинусоидальных

-.îñòàâëÿþùèõ сигналов 7 и 8 обеих характеристик. В измерителе сигнал характеристики группового времени задержки проходит интегрирующий фильтр 9, уменьшающий размах гармонического сигнала пропорционально уменьшению его периода. После фильтра 9 в сигнале 10 размах косинусоидальных составляющих этой характеристики остается пропорциональным только относительному уровню соответствующих им эхо и не зависит от их смещения во времени. Чтобы они были равны (по размаху) соответствующим составляющим амплитудно-частотной характеристики сигнала 7, относительный уровень «мплитудно-частотной характеристики 11 интегрирующего фильтра (фиг. 3) на частоте f. (при

k=1) делают равны м единичному. После этого коспнусоидальные составляющие сигналов обеих характеристик, вызванные опережающими эхо, отличаются только противоположными знаками, а соответствующие отстающим эхо — равны, так как при опережающих эхо знак т в формуле (2) положителен, а .при отстающих — отрицателен.

Затем сигнал 10 характеристики группового времени задер>кки, полученный после интегрирующего фильтра 9, складывается и узле суммирования 12 с сигналом 7 амплигудночастотной характеристики. На основании изложенного на выходе узла 12 размах составляющих, вызванных отстающими эхо, удваивается, а составляющие, вызванные опережающими эхо, уничто>кают друг друга. В узле вычитания 1>, наоборот, удваивается размах составляющих, вызванных опережающими эхо, а составляющие, вызванные отстающими эхо, уничтожаются. Суммарный сигнал 14 (левый) описывает аплитудно-частотную характеристику измеряемого, канала, искаженную только отстающими эхо, а разностный сигнал 15 (правый) — характеристику, искаженную только опережающими эхо.

В обоих сигналах уровень косинусоидальных составляющих искажений пропорционален относительному уровню вызвавших эхо.

Поскольку иска>кения информации пропорциональны относительному уровню эха и, кро=

272382 ме того, зависят от времени смещения эха ()TH0(.èòåëüí0 основного сигнала, уровень эхо, вызываемых каналом, а следовательно, и соответствующих им косинусоидальных составляющих сигналов, еще не полностью выра>кает искажения, фактически вносимые каналом. В общем случае иска>кения информации монотонно растут с увеличением времени смещения эха и определяются видом информации. Чтобы в измерениях учитывалась относительная весомость искажающего воздействия ка>к дого эха, уровни соответствующих пм косинусоидальных сигналов 14 и 15 измеряются с весовыми поправками. учитывающими время смещения эха. Так как каждому времени смещения эха соответствует своя частота косинусоидальной состав,чяющей, эти поправки вводятся с помощью взвешивающих фильтров 1б и 17 за счет выбора из затухания, с которым передаются сигналы 14 и 15, полученные на выходе узлов суммирования и вычитания.

Возникающие в канале линейные иска>келия можно представить в виде эхо, время смещения которых кратно полупериоду номинальной граничной частоты f „р измеряемого

1 канала, т. е. Т . Каждое эхо, смещенное гагр на время x=kT, вызывает косинусоидальные неравномерности обеих частотных характеристик с периодом по частоте

1 1 2f гр кТ(к, Число полупериодов в полосе пропускания, ограниченной частото" f ð, равно k. При применяемом методе свипированпя частота сигналов 7 и 8 этих неравномерностей у обеих характеристик в k раз превышает частоту свипирования f,. Так как в интегрирующем фильтре, узлах суммирования и вычитания их частоты не меняются, на входе взвешивающих фильтров каждая косинусоидальная со(.тавляющая сигналов 14 и 15, вызванная эхом, смещенным относительно основного сигнала на время kT, имеет свою частоту kf,, Поэтому относительный уровень затухания взвешивающего фильтра на каждой частоте

kf, определяет необходимые весовые поправки, учитывающHp разное смещение эха на вре..(я (kT).

Требуемое затухание взвешивающего фильтра находят следующим образом. В идеальном канале с помощью переменного эха-корректора моделируют появление любого одиночного эха, фиксируют его уровень и время смещения, а вызываемые им иска>кения информации принимают за эталон. Затем вместо него по одному вводят эхо, смещенные на разное время, и, сравнивая искажения, вызываемые каждым из них, с принятыми за эталон, подбирают уровни эха та", чтобы статистически при разных содержаниях передаваемой информации все они вызывали равные искажения (при передаче телевидения в рав5

15 г0 г5

65 ные окантовки на изображен ни, при передаче данных — равное количество ошибок и т. д.).

По окончании подбора каждое из этих разHhIx по уровню эхо вызывает равные искажения информации, а следовательно, равные (для данного вида информации) линейные искажения. Получившееся распределение уровней эхо выражает относительный допуск на эхо-искажения да нного вида информации в зависимости от времени смещения эхо. При измерении каждого из подобранных рассмотренным образом эхо-искажений с временем смещения т=ИТ на входе взвешивающих фильтров образуются косинусопдальные сигналы с частотой /=Й(„разные по размаху пропорционально полученному распределению соответствующих пм уровней эхо. 1Лз них для правильной оценки этих равных линейных искажений на выходе взвешивающего фильтра должны, получаться равные по размаху косинусоидальные сигналы. Поэтому затухание взвешивающего фильтра для данного вида информации последовательно на каждой следл ющей гармонике частоты свипирования

f=kf, сделано обратно ппопорциональным относительному допуску на эхо-искажения, смещенные на время = — kT, равное произведению длительности полуперпода номинальной граничной частоты канала на номер этой гармоники. Пример затухания взвешивающего фильтра показан кривой 18 на фиг. 3.

При принятом периодическом свипировании частоты всех косинусоидальных составляющих сигналов искаженных характеристик являются гармониками основной частоты свипипования, и косинусоидальные сигналы линейных искажений. вызываемые только опережающими или только отстающими эхо, образуют косинусный ряд Фурье. Благодаря ортогональности членов этого ряда мощность сум марного сигнала, образующего ряд, равна сумме мощностей сигналов — его косинусных членов. С другой стороны, отношение уровня косинусоидальных составляющих взвешенных сигналов 19 и 20 к их постоянным составляющим определяет относительный уровень измеряемых искажений. Поэтому постоянные составляющие могут использоваться для установки единичного усиления в цепях измерения, после чего мощности переменных составляющих сигналов 19 и 20 проходят по отдельности через измерители мощности 21 и

22, складываются в сул(л(атопе 28 и попадают на индикатор мощности 24. Полученная мощность представляет собой сумму мощностей относительных уровней имеющихся в ка нале э . взятых с необходимыми весовыми поправками, т. е. суммарной мощностью искажений, вызываемых всеми эхо. Величина ее является единой обобщенной интегральной объективной количественной мерой линелных искажений канала, пропорциональной иска>кениям передаваемой информации.

Конкретное выполнение измерителя зависит от вида затухания взвешивающего фильтра.

272382

Для каналов черно-белого телевидения на основании существующих допусков на эхо-искажения косинусквадратичного испытательного им пульса получается затухание, показанное кривой 18 на фиг. 3. При этом затухание взвешивающего фильтра на частотах, соответствующих наиболее мешающим эхо-искажениям, делают единичного уровня. Масштаб единицы мощности, в величинах которой измеряются линейные искажения, не имеет принципиального значения. Эти единицы мощности и статистически найденное затухание взвешивающего фильтра устанавливают специально для каждого вида передаваемой информации и далее используют при всех измерениях. При:измерениях безотносительно к конкретному виду информации затухание взвешивающего фильтра должно быть равномерным и единичного уровня.

Число фильтров измерителя может быть уменьшено на один, если функции взвешивающего и интегрирующего фильтров совместить в одном и включить его вместо интегрирующего, а другой взвешивающий фильтр перенести на выход измерителя частотных характеристик 2. Требуемый уровень испытательного сигнала на выходе канала и входе измерителя может ко нтролироваться теми же измериТелями мощности 21 или 22, если вместо перемен ной составляющей сигналов 19 или 20 измерять их постоянную составляющую.

В упрощенных устройствах взвешивающий фильтр и измеритель мощности могут быть общими. Их можно последовательно включать на узлы вычитания или суммирования.

При этом вели чина линейных искажений будет суммой обоих показаний измерителя мощности.

Положительный эффект состоит в том, что обобщенная интегральная количественная оценка линейных искажений каналов позволяет устранить все недостатки известных частотных измерителей линейных искажений, а величина линейных искажений может быть выражена количеством ошибок или другими подобными единицами искажений информации. Кроме того, искажения выражаются в виде изменений мощности электрического тока и, следовательно, могут автоматически регистрироваться на самописце, а их минимум служит целеуказанием для автоматической оптимизации линейных искажений каналов для передачи данного вида информации с помощью любых переменных корректоров линейных искажений.

15 Предмет изобретения

Частотный измеритель интегральных линейных искажений каналов, содержащий на входе канала свип-генератор с одинаковой постоянной скоростью качания частоты испыта20 тельного сигнала между нулевой и номинальной граничной частотами, а на выходе — синхронные измерители характеристик амплитудно-частотной и группового времени задержки, отличающийся тем, что, с целью ав25 томатической количественной оценки линейных искажений пропорционально разрушениям передаваемого вида информации, выход измерителя группового времени задержки через интегрирующий фильтр и выход измери30 теля амплитуд но-частотной характеристики непосредственно соединены попарно с узлами суммирования и вычитания, выходы которых через взвешивающие фильтры с затуханием на каждой гармонике частоты свипирования, 55 обратно пропорциональным относительному допуску на эхо-искажения передаваемого вида информации при смещении каждого на время произведения полупериода граничной частоты на номер гармоники, соединены со

40 своими измерителями мощности переменных составляющих и далее через узел суммирования — с индикатором мощности — меры линейных искажений, 272382 а оп юг 1 с 7

Составитель И. Кульбацкая

Редактор Б. Б. Федотов Техред 3. Н. Тараненко Корректор С. М. Сигал

Заказ 2540/5 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 415

Типография, пр. Сапунова, 2 и,И

Z 1У) лК) 1