Измеритель дифференциальной фазы Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к телевизи онной технике и может быть использо но для измерения дифференциальной ф зы телевизионного канала, а также в устройствах комплексного нз ерени качественных показатели радиорелейных, кабельныхИ космических линий связи, аппаратно-студийных комплексов, телевизионных центров, передгиоших станций. L Известно устройство для измерени дйфференциё1льной фазы, содержащее последовательно соединенные усилите ограничитель и полосовой фильтр, подключенный к одному из входов фаз вого детектора непосредственно, а к другому - через линию задержки. Вых фазового детектора соединей содним из входов стробирующего каскада (фо мирователя стробирующих импульсов), управляемого коммутатором (синхроселектором и селектором зон), подклю ченным к входу полосового фильтра. Выход стробирующего каскада подключен к интегратору. Известное устрой ство содержит также аналого-цифровой преобразователь Cl. Недостатком известного устройств является низкая точность из-за наличии в линии задержки отражений цвето вой поднесущей. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем что в измеритель, содержащий последовательно, соединенные полосовой фильтр и усилитель-ограничитель, пос ледовательно соединенные синхроселек тор и селектор зон, при этом вход .синхроселектора соединен с входом измерителя и входом полосового фильт ра, а выход селектора зон - с входом форкмрователя стробирующих импульсов, интегратор и аналого-цифровой преобразователь, введены компаратор два генератора импульсов, элемент совпадений, два счетчика, формирователь импульсов сдвига, блок записи кода, формирователь модулированных импульсов, триггер и вычислительный узел, вход которого через последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, интегратор и триггер соединен с выходами последовательно соединенных второго генератора импульсов и формирователя модулированных импульсов, выходы второго счетчика через блок записи кода сое динены с входами первого счетчика, соединенного своим выходом с формирователем модулированных импульсов, при этом формирователь импульсов сдвига соединен с входом второго счетчика, выход селектора зон - с входом блока записи кода и с первым входом компаратора, а выход элемента совпадений - с входом первого счетчика, первый вход элемента совпадеНИИ - с выходом формирователя стробирующих импульсов, а второй вход с выходом усилителя-ограничителя и вторым входом компаратора, третий вход которого соединен с выходом первого генератора импульсов, подключенного входом к первому выходу компаратора, второй выход которого соединен с формирователем стробирующих импульсов, при этом формирователь импульсов сдвига подключен к второму выходу синхроселектора. Предлагаемое устройство позволяет измерять дифференциальную фазу телевизионного канала с малой методической погрешностью при достаточно прос(том процессе измерения, при этом не требуется увеличение времени измере- ния, связанного с процессом поиска переходов через ноль цветовой поднесущей , На чертеже представлена структурная схема предлагаемого измерителя. Измеритель содержит на входе полосовой фильтр 1, выход которого подключен к усилителю-ограничителю 2, и последовательно включенные синхроселектор 3, селектор 4 зон, компаратор 5, генератор 6 импульсов, последовательно соединенные формирователь 7 стробирующих импульсов, элемент 8 совпадений и первый счетчик 9, второй счетчик 10, соединенный с блоком 11 .записи Кода, вход которого соединен с выходом селектора 4 зон, формирователь 12 импульсов сдвига, соединенный по входу с синхроселектором 3, а по выходу - с вторым счетчиком 10, формирователь 13 модулированных импульсов, соединенный с последовательно соединенными триггером 14, интегратором 15, аналого-цифровым преобразователем 16 и вычислительным узлом 17, второй генератор 18 импульсов, соединенный входом с формирователем модулированных импульсов, а выходом - с триггером. Работу из 1арителя рассмотрим на примере измерения дифференциальной фазы с использованием сигналов испытательных строк, содержащих измерительный сигнал, состоящий из пятиступенчатого напряжения и насадки цветовой поднесущей, и сигнал опорной цветовой поднесущей. Этот сигнал поступает на последовательно включенные фильтр 1 и ограничитель 2, На выходе ограничителя 2 искажения цветовой поднесущей за счет -дифференциального :усиления1 измеряемого канала устраняются, а дифференциальная фаза проявляется в виде относительного смещения фронтов прямоугольных сигналов. Входной сигнал также подается на синхроселектор 3, выделяющий последовательность кадровых и строчных синхронизирующих импульсов. Синхроселектор 3 управляет работой селектора 4 зон. При подаче импульса с се лектора 4 на вход компаратора 5 на его выходе формируется первый импульс, срез которого соответствует положению перехода синусоидального колебания цветовой поднесущей измерительного сигнала через нуль или положению фронта первого импульса из последовательности, следующего за срезом импульса селектора 4, Срезом первого импульса запускается генератор б, выполненный, например, в виде генератора синусоидальных колебаний ударного возбуждения и счетчика, генератор б формирует импульс, длитель ность которого примерно равна длительности строчного интервала (Т 64 мкм). Срез этого импульса обеспечивает повторный запуск компаратора 5. При этом формируется второй импуль компаратора, положение среза KOTopor также определяется положением перехода через нуль цветовой поднесущей Опорного сигнала, Срезами импульсов, формируемых ком паратором 5, осуществляется запуск формирователя 7.Сброс этого формирователя обеспечиваете импульсами, формируе ыми на вт ром выходе селектора 4, Положение этих импульсов соответствует примерно времени окончания цветовой поднесущей измерительно го сигнала и опорного сигнала. При этом на выходе формирователя 7 созда ется сигнал, состоящий из двух импульсов, фронты которых соответствуют переходам цветовой поднесущей в и мерительном и опорном сигналах через нуль и смещены один относительного другого на целое число периодов цветовой поднесущей в случае отсутствия искажений типа дифференциальная фаза Импульсы с выхода формирователя 7 подаются на один из входов элемента 8 совпадений, на другой вход которого поступают прямоугольные импульсы с выходом ограничителя 2, Таким образом, на выходе элемента 8 выделяются две последовательности прямоуголь ных импульсов. Первая последовательность импульсов несет информацию о величине дифференциальной фазы на каж дои из ступенек измерительного сиг нала. Во второй последовательности, образуемой из опорного сигнала, период следования импульсов строго пос тоянен и равен периоду синусоидешьных колебаний цветовой поднесущей. Сигнал элемента 8 совпадений поступает на вход счетчика 9, состояния триггеров которого перед приходом первой и второй последовательностей импульсов этого сигнала определяется состоянием триггеров счетчика 10. Пе резапись состояний счетчика 10 в пер вый счетчик осуществляется в инверсном коде через блок 11, управляемый импульсами с одного из выходов селек тора 4 зон. Изменение состояния триггеров счетчика 10 осуществляется импульсами, поступающиим на его счетный вход с синхроселектора 3 через формирователь 12. Это изменение осуществляется до. интервала передачи измерительного сигнала, например, во время передачи синхронизирующих импульсов полей телевизионного сигнала. Предположим, что в начальный момент времени все триггеры счетчика 10 находятся в состоянии О. Тогда к приходу первой и второй последовательностей импульсов элемента 8 совпадений на счетный вход счетчика 9 состояния его триггеров будут соответствовать 1 . Следовательно, первый импульс, поступивший на вход этого счетчика, обеспечит переключение всех его триггеров На выходе счетчика 9 (инверсивный выход его последнего триггера) при этом сфор11«1руются два импульса, фронты которых соответствуют положению фронтов первых импульсов двух последовательностей. Если затем на счетный вход счетчика 10 подать один импульс, то перед приходом первой и второй последовательностей импульсов с элемента 8, состояние . первого триггера счетчика 9 будет соответст- вовать О, а остальных - , -J В этом случае на выходе счетчика 9 сформируются два импульса, фронты которых соответствуют положению фронтов импульсов двух последовательностей элемента 8. Таким образом, в зависимости от состояния триггеров счетчика 10, положения фронтов импульсов на выходе счетчика 9 будут перемещаться. Причем положения фронтов первого импульса определяются переходами через нуль цветовой поднесущей в измерительном сигнале и, следовательно, зависят от величины дифференцигшьной фазы на различных уровнях сигнала яркости. Положения же фронтов второго импульса определяются переходами через нуль цветовой поднесущей в опорном сигнале и смещаются относиткльно фронта -первого импульса второй последовательности элемента 8 совпадений строго на целое число периодов цветовой поднесущей. С выхода счетчика 9 сигналы поступают на формирователь 13, формирующий соответственно импульсы, фронт и срез которых соответствует положению фронтов первого и второго импульсов с выхода счетчика 9. Длительности импульсов формирователя 13 равны интервалам соответственно между фронтами первых, вторых, п-х импульсов двух последовательностей элемента 8, Следовательно, в том случае, когда цветовая подиесущая в измер1 тельном сигнале не имеет искажений типа дифференциальная фаза, длительности импульсов формирователя 13 оказываются одинаковыми. При наличии искажений возникает временная модуляция фронта указанных импульсов относительно их qpesa Для увеличения относительной широтно-импульсной модуляции импульсы формирователя 13 укс эчивают по дли тельности с помощью схемы, состоящей из триггера 14 к второго генера тора 18. Генератор 18 обеспечивает запуск триггера 14 фронтами импульсов формирователя 13, задержанными на постоянный интервал времени Т, несколько меньший длительностей эти импульсов (примерно на 0,5 мкс). Сброс триггера 14 осуществляется срезами импульсов формирователя 13, При этом на выходе триггера 14 формируются импульсы, длительность которых зависит от величины дифферен циальной фазы на каждой из ступенек сигнала якркости. Преобразование широтно-импульсной модуляции сигнало на выходе триггера 14 в амплитудномодулированный сигнал осуществляетс с помощью интегратора 15, который мо жет быть выполнен в виде генератора пилообразного напряжения. Разность уровней ЙО, характеризующих перемещение фронтов импульсов формировател 13 относительно исходного сигнала а области передачи уровня гашения и перемещение фронтов импульсов того же формирователя относительно исходного сигнала в области передачи k-и ступеньки, характеризует величину дифференциальной фазы на д-анном уров не сигнёша яркости , , где S - крутизна напряжения; ш частота цветовой поднесущей. Сигнал с выхода интегратора 15 может быть использован для осциллографического измерения дифференциальной фазы. Цифровое измерение дифференциальной фазы осуществляется с помощью преобразователя 16 и узла 17. Временная диаграмма сигнала на выходе интегратора 15 зависит от алгоритма изменения кода в счетчике 10, При последовательном плавном изменении кода фронт импульсов формирователя 13 перемещается сначала вдоль уровня гашения, затем первой, второй и т.д. ступеней измерительного сигнала. Возможно скачкообразное перемещение фронта указанного импульса. Сначала один или несколько раз положение фронта соответствует передаче уровня гашения, затем один или несколько раз - передаче уровня первой ступеньки измерительного сигнала. Из1иенение алгоритма обработки сигнала определяется работой схекы фор1иирователя 12. Увеличение времени фиксации положе.ния фронтов импульсов форкирователя 13 позволяет обеспечить усреднение результатов измерения и за счет этбго повысить помехоустойтшвость и точность измерения дифферен циальной фазы. Испытания предлагаемого измерителя показали, что погрешность измерения дифференциальной фазы может быт1 получена на порядок меньшей, чем в известном устройстве, содержащем линию задержки и фазовый детектор. Предлагаемый измеритель может быть использован в качестве отдельного измерительного прибора (осциллографического или ци йэового) , а также в составе комплексного измерителя качественных показателей телевизионного канала. При, этом не требуется использование блоков ансшоговой обработки измерительных сигналов, что приводит к значительному экономическому эффекту.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ФАЗЫ, содержащий последовательно включенные полосовой фильтр и усилитель-ограничитель, последоват.ельно соединенные синхроселектор и селектор зон, при этом вход синхроселектора соединен с входом иэме «теля и входом полосового фильтра, а выход селектора зон - с входом формирователя стробирующих импульсов, интегратор и аналого-цифровой преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности из мерения, в него введены компаратор, два генератора импульсов, элемент совпадений, два счетчика, формирователь импульсов сдвига, блок записи кода, формирователь модулированных импульсов, триггер и вычислительный узел, вход которого через последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, интегратор и триггер соединен с выходами последовательно соединенных второго генератора импульсов и формирователя модулированных импульсов, выходы второго счетчика через блок записи кода соединены с входами первого счетчика, соединенного своим выходом с формирователем модулированных импульсов, при этом формирователь импульсов сдвига соединен с входом второго счетчика, быход селектора зон - с входом блока записи кода и с первым входом компаратора, а выход элемента.совпадений - с вхрдом первого счетчика, первый вход элемента совпадений - с выходом формирователя стробирующих импульсов, а второй вход - с выходом усилителя-ограничителя и вторым входом компаратора, третий вход которого соединен с выходом первого генератора импульсов, подключенного входом к первому выходу компаратора, второй выход которого соединен с формирователем стробирующих импульсов, при этом формирователь импульсов сдв га подключен к второму выходу синхроселектора, СО CD