Измеритель отношения сигнал/шум телевизионного сигнала Советский патент 1988 года по МПК G01R29/26 

(Л

Од СП

со

4;:

Изобретение относится к радиоиз- мерительной технике и может быть использовано при определении отношения сигнал/шум телевизионных приемников и чувствительности телевизионных усилительных микросхем, а также для измерения средней амплитуды повторяющихся импульсных сигналов.

Целью изобретения является повы- шение точности измерения путем обеспечения выбора во временной области необходимой ступеньки телевизионного сигнала и проведения измерения величины напряжения данной ступеньки по заданному значению функции распределения вероятностей.

На фиг. 1 представлена структурная схе ма предлагаемого измерителя отношения сигнал/шум телевизионного сиг- нала; . 2 - структурная схема блока интерфейса; на фиг, 3 - временные диаграммы работы измерителя; на фиг. 4 - график функции распределения вероятности шумового сигнала; на фи г. 5 - временные диаграммы работы компаратора и логического блока

Измеритель (фиг, 1) содержит компаратор 1, первый вход которого подключен к входной клемме 2, второй вход подключен к выходу цифроаналого- вого преобразователя (ЦМ1):3, а выход компаратора 1 подключен к одному входу логического блока 4, к соответству1сш:им входам которого подключены вы35

ходы генератора 5 импульсов высокой частоты, формирователя 6 импульсов и интерфейсного блока 7,

Выход логического блока 4 подключен к счетному входу счетчика 8j сброса которого и шина выходов подключены к интерфейсному блоку 7, подключенного к магистрали 9 микроЭВМ и через шины - к блоку 10 задерлски.

На блок 10 задержки поступают та товые импульсы с клеммы 12-, синхрон ные с импульсами синхронизации стро на интерфейсный блок 7 поступают за пускающие импульсы с клеммы 1 1, син ронные с началом передачи сигнала ступенчатой формы в каждом поле телевизионного сигнала (строки 24 и 334):

Измерение отношения сигнал/шум состоит из ряда последовательных из мерений; измерение размаха сигнала от уровня черного (ступенька 1 на фиг. За) до уровня белого (ступенька 6 на фиг. За) и измерение зффек- тивного напряжения шумов (на ступен

формирователю 6 импульсов и цифроана- ,с ках 3 или 4 на фиг. За). Измерение

50

логовому преобразователю 3, а также к клемме 11 для подключения источника сигнала запуска. Ьход блока 10 задержки подключен к клемме 12 для подключения к источнику тактовых импульсов, синхр)онных с импульсами синхронизации строк телевизионного сигнала.

Интерфейсный блок 7 (фиг, 2) состоит и з подключенных к магистрали 9 блока 13 выборки адреса, шинных буферов 14 данных, буферов 15 управляющих сигналов. Выходы блока 13 выборки адреса, шинных буферов 14,данных, буферов i 5 управляющих сигналов подключеразмаха сигнала состоит из измерени среднего напряжения ступенек 6 и 1 (фиг. 3) и вычитания их разности.

Кривая распределения флюктуацион ных myivioB описывается законом плотности распределения вероятности

-i.iе

Р(У)1

и

(

и

ШЭф

(

где

ШЭф

срзффективное -напряжение шу мов ;

среднее напряжение ступеньки сигнала на фиг. За

Q 5

0 5

О

5

д

ны к блокам 16 и 17 параллельного интерфейса. Два восьмиразрядные двунаправленные буфера канала блока 16 параллельного интерфейса через шину подключены к выходам счетчика 8, третий двунаправленный буфер - к блоку 10 задержки. Первый восьмиразрядный двунаправленный буфер канала блока 17 параллельного интерфейса подключен к формирователю 6 импульсов, все разряды второго и часть разрядов третьего двунаправленного буфера подключены к цифроаналоговому преобразователю 3, остальные разряды подключены к счетчику 8 (сигнал Сброс), блоку 10 задержки (сигнал Разрешение), логическому блоку 4 (сигнал Калибровка). Сигналы прерывания от клеммы 11 запуска (прерывание I ) и формирователя 6 импульсов (прерывание 2) через буфер 18 прерывания поступают в магистраль 9 ЭВМ.

Измеритель работает следующим образом.

В исходном состоянии на клемму 2 поступает телевизионный сигнал,графически показанный на фиг. За.

На блок 10 задержки поступают тактовые импульсы с клеммы 12-, синхронные с импульсами синхронизации строк, на интерфейсный блок 7 поступают запускающие импульсы с клеммы 1 1, синхронные с началом передачи сигнала ступенчатой формы в каждом поле телевизионного сигнала (строки 24 и 334):

Измерение отношения сигнал/шум состоит из ряда последовательных измерений; измерение размаха сигнала от уровня черного (ступенька 1 на фиг. За) до уровня белого (ступенька 6 на фиг. За) и измерение зффек- тивного напряжения шумов (на ступень0

размаха сигнала состоит из измерения среднего напряжения ступенек 6 и 1 (фиг. 3) и вычитания их разности.

Кривая распределения флюктуацион- ных myivioB описывается законом плотности распределения вероятности

-i.iе

Р(У)1

и

(

и

ШЭф

(

ШЭф

срзффективное -напряжение шумов ;

среднее напряжение ступеньки сигнала на фиг. За;

и - моментное напряжение сигнала.

Функция распределения вероятностей такого сигнала будет

F(u) ,) iU

Uu,3 V2irJ и,эФ Выражение (2) позволяет определи эффективное напряжение шумов U , . Дпя этого рассчитаем значения функ - ции распределения вероятности при значениях U - tb mj i U -U;.p которые приведены в таблице.

На фиг. 4 проиллюстрировано применение выражения (2). Как видим из фиг. 4, определяя уровень сигнала по заданному значению функции распределения вероятностей F(u), можем определить значения напряжений, соответствующие и, , Uj и рассчитать отношение сигнал/шум сигнала по графику на фиг. За

2 где U(,p,

(3)

35

и

Hi

и

85

и 6,

Ucpfc- среднее напряжение 1 и 6 ступенек при F(U) 0,5;

напряжения 3 ступеньки при F(U) 0,8А13 и 0,1587 соответст- 40 венно.

В случае другого закона распределения плотности вероятности при определении эффективного напряжения шумов иlyg необходимо для напряжений U| 45 и и (фиг. 4) задать другие нормы значения функции распределения вероятностей.

Значение функции распределения

пульса запуска с клеммы 11 он чере буфер 18 прерывания поступает в ЭВ которая через интерфейсный блок 7 дает импульс сброса счетчику 8, - сигнал калибровки в логический бло и подает сигнал разрешения на блок задержки, разрешающий запуск блока задержки тактовыми импульсами с кл мы 12. Блок 10 задержки после уста новленного времени (фиг. Зв), совп дающего с началом появления выбран J. ной ступеньки телевизионного сигнал (фиг. За), запускает формирователь импульсов, формирующий импульс зад ной длительности, совпадающей или меньшей с- длительностью выбранной ступеньки сигнала (фиг. Зг). Выходные импульсы формирователя 6 импул сов поступают в логический блок 4 и в. момент УК появления, при наличии сигнала калибровки, логический бло пропускает импульсы генератора -5 н счетный аход счетчика 8, который пр 25 водит их подсчет. Логический блок 4 выполняет функцию Q QI Q xQ.Q,, где Q.,, Q, Qj Q, выходные сигналы блоков, обозначенных соответствующими номерами. Для увеличения точности калибровка проводится в течение N строк телевизионного сигнала и за это время в счетч ке В накапливается калибровочное чи ло.

М, -N.,.f, (4) где

ll J, - длительность импульса формирователя 6 импульсов; f - частота импульсов генератора 5.

Подсчет количества строк N телевизионного сигнала проводит ЭВМ по сигналу прерывания 2 (фиг. Зе), вы даваемому формирователем 6 импульсо через интерфейсный блок 7, При про хождении числа N ЭВМ снимает сигнал разрешения, калибровки и проводит, считывание числа М , с выходов счетчика 8 и ждет следующего импульса пуска с клеммы 11 через интерфейснь

вероятностей в предлагаемом измерите- gn блок 7 (сигнал 1 прерывания) с ЭВМ

ле вычисляется в следующем порядке. Сначала проводится калибровка измерителя. Для этого, после запуска ЭВМ на интерфейсный блок 7, в буфера блоков 16 и 17 параллельного интерфейса записывается информаци-я о величине задержки блока 10 задержки и длительности импульса формирователя 6 импульсов. При поступлении им55

через интерфейсный блок 7 на преобр зователь 3 поступает код 100,..,,00 (длиною п разрядов), который преобразуется ДАЙ 3 в аналоговую величину UQJ., которая равна произведению множителя- на полную шкалу выходных напряжений цифроаналоговог преобразователя 3, сбрасывается в счетчик 8, на блок 10 задержки пост

2

ь ю

15

,

35

40

454065344

пульса запуска с клеммы 11 он через буфер 18 прерывания поступает в ЭВМ, которая через интерфейсный блок 7 выдает импульс сброса счетчику 8, - сигнал калибровки в логический блок 4 и подает сигнал разрешения на блок 10 задержки, разрешающий запуск блока 10 задержки тактовыми импульсами с клеммы 12. Блок 10 задержки после установленного времени (фиг. Зв), совпадающего с началом появления выбран- J. ной ступеньки телевизионного сигнала (фиг. За), запускает формирователь 6 импульсов, формирующий импульс заданной длительности, совпадающей или меньшей с- длительностью выбранной ступеньки сигнала (фиг. Зг). Выходные импульсы формирователя 6 импульсов поступают в логический блок 4 и в. момент УК появления, при наличии сигнала калибровки, логический блок 4 пропускает импульсы генератора -5 на счетный аход счетчика 8, который про- 25 водит их подсчет. Логический блок 4 выполняет функцию Q QI Q . к xQ.Q,, где Q.,, Q, Qj Q, выходные сигналы блоков, обозначенных соответствующими номерами. Для увеличения точности калибровка проводится в течение N строк телевизионного сигнала и за это время в счетчике В накапливается калибровочное число.

М, -N.,.f, (4) где

20

30

ll J, - длительность импульса формирователя 6 импульсов; f - частота импульсов генератора 5.

Подсчет количества строк N телевизионного сигнала проводит ЭВМ по сигналу прерывания 2 (фиг. Зе), выдаваемому формирователем 6 импульсов через интерфейсный блок 7, При прохождении числа N ЭВМ снимает сигналы разрешения, калибровки и проводит, считывание числа М , с выходов счетчика 8 и ждет следующего импульса запуска с клеммы 11 через интерфейсньм

блок 7 (сигнал 1 прерывания) с ЭВМ

через интерфейсный блок 7 на преобразователь 3 поступает код 100,..,,00 (длиною п разрядов), который преобразуется ДАЙ 3 в аналоговую величину UQJ., которая равна произведению множителя- на полную шкалу выходных напряжений цифроаналогового преобразователя 3, сбрасывается в О счетчик 8, на блок 10 задержки поступает сигнал разреиге.ния, разрешающий запуск блока 10 задержки тактовыми импульсами с клеммы 12, Выходные импульсы блока 10 задержки запускают формирователь 6 импульсов, выходной импульс которого поступает на логический блок 4. Компаратор 1 сравнива- : ет напряжение, поступающее с ЦАП 3, : с входным напряжением выбранной ; ступеньки телевизионного сигнала ;.(фйг. 5а), На выходе компаратора в I моменты времени, когда входное напряжение превышает напряжение, поступа10

(11-2), предстапляющего одну четверть полной шкалы, определяется значение функции распределения вероятности F(U)j. Процесс преобразования завершается после того, когда будет проверен младший разряд. При этом код, поступающий из ЭВМ на блок будет являться результатом измерения напряжения для данной ступеньки телевизионного сигнала (фиг. -За) при заданном значении функции распределения вероятности F(U). . Проведя

5М Д

измерения среднего напряжения при

ющее с ЦАП 3, на выходе компаратора 1 15 F(U) 0,5 в (6 и 1} ступеньках телевизионного сигнала (фиг. За) и при F(U) 0,1587 и F(U) 0,8413, в 3 или 4 ступеньке по выражению (З) ЭВМ рассчитывает значение отношения сигпоявляется сигнал логической (фиг. 5а), в течение которого через логический блок 4 на счетчик 8 посту-,, пакгт импульсы от генератора 5 (фиг. 5в). После N тактов, считанных ЭВМ I по сигналу 2 прерывания, вьщаваемому |формирователем 6 импульсов, ЭВМ через I интерфейсный блок 7 снимает сигнал :разрешения, блок 10 задержки больше ;не запускается от тактовых импульсов с клеммы 12, считывает содержимое ;счетчика 8, равное

:К

N-fIIl}:, (5),

20 нал/шум V .

Формула изобретьния

25

п

Измеритель отношения сигнал/шум телевизионного сигнала, содержащий компаратор, один вход которого соединен с входной клеммой, а другой - с выходом цифроаналогового преобразователя, источник тактовых импульсов, синхронизированных с синхронизирую- Я1;ими импульсами строк телевизионного сигнала, источник импульсов запуска, синхронизированных с началом передачи сигнала ступенчатой формы в каждом поле телевизионного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные генератор импульсов высокой частоты, логический блок, счетчик и интерфейсный блок, а также последовательно соединенные блок задержки и формирователь импульсов, при этом выходы компаратора, формирователя импульсов

:ГДе

Г

1-1

длительность импульсов на выходе компаратора 1, в те- чение которых, в пределах

импульса J, входной сигнал превышает заданный уровень ; цифроаналогового преобразователя 3,

; .ЭВМ, поделив выражение (5) на (4) ;рассчитывает значение функции распределения вероятностей

п/ , ч

F(U}

MJM

Mv

и сравнивает с заданным для данной измеряемой ступеньки телевизионного сигнала (фиг. 3aj значением функции

Измеритель отношения сигнал/шум телевизионного сигнала, содержащий компаратор, один вход которого соединен с входной клеммой, а другой - с выходом цифроаналогового преобразователя, источник тактовых импульсов, синхронизированных с синхронизирую- Я1;ими импульсами строк телевизионного сигнала, источник импульсов запуска, синхронизированных с началом передачи сигнала ступенчатой формы в каждом поле телевизионного сигнала, отли чающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные генератор импульсов высокой частоты, логический блок, счетчик и интерфейсный блок, а также последовательно соединенные блок задержки и формирователь импульсов, при этом выходы компаратора, формирователя импульсов

-р.и выхода калибровки интерфейсного

распределения вероятностей в соответ- подключены к соответствующим

ствии с выражением (З). Если измерен- г ам логического блока, интерфейс- ное значение FlUjj jj больше заданного

значения F(u)j;,,, то после поступления следуюш:его импульса запуска с клеммы 11, в новом такте измерения, аналогичном предыдущему, старший разряд кода, поступающего на блок из

50

ный блок через однонаправленные шины подключен соответственно к входам цифроаналогового преобразователя, блока задержки и формирователя импул сов, а через двунаправленную шину - к магистрали микроЭВМ, к соответствующим входам интерфейсного блока подключены выходы формирователя.импульсов и источника импульсов запуска, а управляющие выходы интерфейсного блока соединены соответственно с входом Сброс счетчика и входом

ЭВМ,

| и логическая

остается в состоянии логической

П I 1

1 выдается в сле (п-2)-ом разряде кода. Если Ь))„з )эм4 старший (п-1)-й разряд кода обнуляется. И в том, и в другом случае для разряда с номером

(11-2), предстапляющего одну четверть полной шкалы, определяется значение функции распределения вероятности F(U)j. Процесс преобразования завершается после того, когда будет проверен младший разряд. При этом код, поступающий из ЭВМ на блок будет являться результатом измерения напряжения для данной ступеньки телевизионного сигнала (фиг. -За) при заданном значении функции распределения вероятности F(U). . Проведя

5М Д

измерения среднего напряжения при

20 нал/шум V .

Формула изобретьния

5

0

5

0

Измеритель отношения сигнал/шум телевизионного сигнала, содержащий компаратор, один вход которого соединен с входной клеммой, а другой - с выходом цифроаналогового преобразователя, источник тактовых импульсов, синхронизированных с синхронизирую- Я1;ими импульсами строк телевизионного сигнала, источник импульсов запуска, синхронизированных с началом передачи сигнала ступенчатой формы в каждом поле телевизионного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные генератор импульсов высокой частоты, логический блок, счетчик и интерфейсный блок, а также последовательно соединенные блок задержки и формирователь импульсов, при этом выходы компаратора, формирователя импульсов

логического блока, интерфейс-

0

5

ный блок через однонаправленные шины подключен соответственно к входам цифроаналогового преобразователя, блока задержки и формирователя импульсов, а через двунаправленную шину - к магистрали микроЭВМ, к соответствующим входам интерфейсного блока подключены выходы формирователя.импульсов и источника импульсов запуска, а управляющие выходы интерфейсного блока соединены соответственно с входом Сброс счетчика и входом

Разрешение блока задержки, синхронизирующий вход которого подключен к

выходу сов .

источника тактовых импуль

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники. Измеритель отношения сигнал/шум телевизионного сигнала содержит компаратор 1, цифроаналоговый преобразователь 3, входную клемму 2 и клемму 12 для подключения к источнику тактовых импульсов, источник импульсов запуска с клеммой 11, генератор 5 импульсов высокой частоты, логический блок 4, счетчик 8, интерфейсный блок 7, блок 10 задержки,.формирователь 6 импульсов, магистраль 9 микро-ЭВМ, Измеритель отношения сигнал/шум имеет повышенную точность измерения. 5 ил.

Интерфейсный уъел

Тактовые шщ/льсы 5О

инпульсс - fWsaffeflMt

импульс tpo- рмироааае- ля ими 6 г. а

бхоО

счетчихав д о

Прбрывалл

а о

5

6

Q О

фае.

0.159 0.5 ОМ

д

фаг.5