СПОСОБ ОЦЕНКИ ЧАСТОТНЫХ ИСКАЖЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК G01R23/18 

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для интегральной оценки частотных искажений, вносимых четырехполюсниками в исходный случайный сигнал. В частности, способ и устройство могут найти применение в задачах контроля качества прохождения сигнала в аудиотрактах.

Известен способ (прототип) оценки частотных искажений, согласно которому определяют спектры входного и выходного сигналов, далее спектры нормируют, а для оценки вносимых искажений полученные величины сравнивают между собой [Пат. РФ №2280878. Опубл. 27.07.2006. Бюл. №21].

Устройство, реализующее способ-прототип, содержит два спектроанализатора, два блока нормирования и блок сравнения [Пат. РФ №2280878. Опубл. 27.07.2006. Бюл. №21].

Существенным недостатком прототипа, как способа, так и устройства, является сложность получения нормированных спектров.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящих изобретений, заключается в упрощении технических решений за счет исключения операций нормирования спектров.

Технический результат достигается тем, что в способе оценки частотных искажений четырехполюсника, состоящем в определении спектров входного и выходного сигналов, согласно изобретению измеряют коэффициент корреляции спектров входного и выходного сигналов, оценкой частотных искажений является величина, полученная вычитанием из единицы измеренного коэффициента корреляции спектров.

Технический результат достигается также тем, что в устройство для оценки частотных искажений, содержащее первый и второй спектроанализаторы, входы которых являются соответственно первым и вторым тестовыми входами устройства, согласно изобретению введены измеритель коэффициента корреляции и блок вычитания, выход которого является выходом устройства, выходы первого и второго спектроанализаторов подключены соответственно к первому и второму входам измерителя коэффициента корреляции, выход которого подключен к первому входу блока вычитания, второй вход которого служит для подачи на него фиксированного уровня напряжения, соответствующего единице.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Схема содержит спектроанализаторы 1, 2, измеритель 3 коэффициента корреляции, блок 4 вычитания и тестируемый четырехполюсник, представляющий собой усилитель 5 с подключенной нагрузкой сопротивлением R_L. Вход спектроанализатора 1 служит первым тестовым входом устройства, вторым тестовым входом которого служит вход спектроанализатора 2, к первому тестовому входу подключен выход тестируемого усилителя 5, вход которого объединен со вторым тестовым входом, выходы спектроанализаторов 1, 2 подключены соответственно к первому и второму входам измерителя 3 коэффициента корреляции, выход которого подключен к первому входу блока 4 вычитания, второй вход U₀ которого служит для подачи на него фиксированного уровня напряжения, соответствующего единице.

Для получения оценки частотных искажений, не зависящей от абсолютных значений исследуемых спектров, введем функционал, представляющий собой в количественном отношении коэффициент корреляции спектров r(G_вх(ω), G_вых(ω))

где G_вх(ω), G_вых(ω) - спектры входного и выходного сигналов соответственно;

[(ω₁; ω₂] - диапазон рабочих частот четырехполюсника.

В знаменателе вышеприведенного выражения присутствует величина, равная максимально возможному значению корреляционного интеграла (числитель), благодаря чему всегда выполняется условие

известное как неравенство Буняковского-Шварца. Равенство возможно лишь при G_вх(ω)=cG_вых(ω), причем с - постоянная величина, не зависящая от ω. В частном случае можно считать, что с определяется коэффициентом усиления четырехполюсника. Из показанного следует: для выполнения равенства форма спектра выходного сигнала должна повторять форму спектра входного. Мера r(G_вх(ω), G_вых(ω)) принимает значения, лежащие в диапазоне от 0 до 1. Случаю полного отсутствия искажений соответствует r(G_вх(ω),G_вых(ω))=1, равенство критерия r(G_вх(ω),G_вых(ω)) нулю отвечает ситуации максимального отличия сравниваемых спектров. Для перехода от представленных зависимостей к зависимости, при которой наличию искажений соответствует значение критерия, отличное от нуля, введем коэффициент частотных искажений λ(G_вх(ω),G_вых(ω))

λ(G_вх(ω),G_вых(ω))=1-r(G_вх(ω),G_вых(ω)).

В этом случае при λ(G_вх(ω),G_вых(ω))=1 искажения максимальны.

Для реализации способа предложено устройство, показанное на чертеже. Спектроанализаторы 1 и 2 служат для аппаратурного определения спектров выходного и входного сигналов четырехполюсника 5 соответственно. Коэффициент корреляции измеряется по полученным функциям G_вх(ω), G_вых(ω) в измерителе 3, после чего в блоке вычитания находится разность, представляющая собой коэффициент частотных искажений λ(G_вх(ω),G_вых(ω)). Подчеркнем, что на верхний по схеме вход блока 4 (вход уменьшаемого) следует подавать уровень напряжения, соответствующий единице.

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для интегральной оценки частотных искажений, вносимых четырехполюсниками в исходный случайный сигнал. Устройство содержит два спектроанализатора, измеритель коэффициента корреляции и блок вычитания. Способ заключается в измерении коэффициента корреляции спектров входного и выходного сигналов, оценкой частотных искажений является величина, полученная вычитанием из единицы измеренного коэффициента корреляции спектров. Технический результат заключается в упрощении технических решений за счет исключения операций нормирования спектров. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ оценки частотных искажений четырехполюсника, состоящий в определении спектров входного и выходного сигналов, отличающийся тем, что измеряют коэффициент корреляции спектров входного и выходного сигналов, оценкой частотных искажений является величина, полученная вычитанием из единицы измеренного коэффициента корреляции спектров.2. Устройство для оценки частотных искажений, содержащее первый и второй спектроанализаторы, входы которых являются соответственно первым и вторым тестовыми входами устройства, отличающееся тем, что в него введены измеритель коэффициента корреляции и блок вычитания, выход которого является выходом устройства, выходы первого и второго спектроанализаторов подключены соответственно к первому и второму входам измерителя коэффициента корреляции, выход которого подключен к первому входу блока вычитания, второй вход которого служит для подачи на него фиксированного уровня напряжения, соответствующего единице.