Устройство для измерения отношения размаха сигнала к эффективному значению флюктуационной помехи Советский патент 1990 года по МПК H04N17/00 

SS

(Л

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение быстродействия путем уменьшения длительности такта измерения. Устройство содержит блок измерения 1 помехи, коммутатор 2, блок фиксации 3, стробируемый компаратор 4, ЦАП 5, источник 6 опорного напряжения, регистр 7 последовательных приближений, блок индикации 8, генератор 9 строба, блоки деления 10 и 11 частоты, реверсивный счетчик 12, блоки сравнения 13-15, блок формирования 16 последовательного кода поразрядного уравновешивания. В процессе работы устройства в каждом такте анализируется число превышений видеоимпульсом напряжения уравновешивания. Если к концу такта уравновешивания число этих превышений не достигает /превышает/ 1/2 числа кадров, составляющих такт уравновешивания, то напряжение уравновешивания с выхода ЦАП 5 убывает /возрастает/ по законам дихотомии. В процессе уравновешивания имеется возможность принимать решения об увеличении или уменьшении напряжения уравновешивания, а следовательно, формировать цифровой код результата измерения, не дожидаясь набора полного объема статистики. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

|

00

напряжения, регистр 7 последоватеньных приближений, блок индикации 8, генератор 9 строба, блоки деления 10 и 1 частоты, реверсивный счетчик 12, блоки сравнения 13-15 блок формирования 16 последовательного кода поразрядного уравновешивания. В процессе работы устройства в каждом такте анализируется число превышений видеоимпульсом напряжения уравноf -. ,,л.г,гт7 Т ot/T Q vnflRHOReгает (превышает) 1/2 числа кадров, составляющих такт уравновешивания, то напряжение уравновешивания с выхода ЦАП 5 убывает (возрастает) по законам дихотомии. В процессе уравновешивания имеется возможность принимать решения об увеличении или уменьшении напряжения уравновешивания, а следовательно, формировать цифровой код результата измерения, не

jf .. .т.л.1-1.. -чЛт-ЛжлОf TS« ,- -- Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в телевизионных системах для измерения отношения размаха видеосигнала к эффективному значению флюктуационной помехи. Целью изобретения является повышение быстродействия путем уменьшения длительности такта измерения.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения отношения размаха сигнала к эффективному значению флюктуационной помехи; на фиг. 2 - структурная схема блока деления частоты; на фиг 3 - структурная схема блока сравнения; на фиг. 4 - структурная схема блока формирования последовательного кода поразрядного уравновешивания; на фиг. b и 6 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит блок 1 измерения помехи, коммутатор 2, блок 3 фиксации, стробируемый компаратор 4, цифроаналого- вьГй преобразователь (ЦАП) 5, источник 6 опорного напряжения, регистр 7 последовательных приближений, блок 8 индикации, генератор 9 строба, первый 10 и второй 11 блоки деления частоты, реверсивный счетчик 12, первый 13, второй 14 и третий 15 блоки сравнения, блок 1Ь формирования последовательного кода поразрядного уравновешивания (ФПКПУ), вход 17 видеосигнала, вход 18 сигнала управления режимом, вход 19 строчных синхроимпульсов, вход 20 кадровых синхроимпульсов, вход 21 запуска устройства.

Блок 10(11) деления частоты содержит блок 22 постоянной памяти, реверсивньш счетчик 23, одновибратор 24 и элемент НЬ 25

БЛОК 13 (14 и 15) сравнения содержит блок 26 постоянной памяти и цифровой компаратор 27.

Блок 16 ФПКПУ содержит элемент И-НЬ 28 первый 29 и второй 30 элементы И, коммутатор 31, элемент 32 задержки и элемент ИЛИ 33.

гает (превышает) 1/2 числа кадров, составляющих такт уравновешивания, то напряжение уравновешивания с выхода ЦАП 5 убывает (возрастает) по законам дихотомии. В процессе уравновешивания имеется возможность принимать решения об увеличении или уменьшении напряжения уравновешивания, а следовательно, формировать цифровой код результата измерения, не

jf .. .т.л.1-1.. -чЛт-ЛжлОf TS ,- --

5

30

Устройство для измерения отношения размаха сигнала к эффективному значе- 0 нию флюктуационной помехи работает следующим образом.

Устройство обеспечивает два режима измерения: измерение отношения сигнал/шум и измерение размаха видеоимпульсов от точечных объектов.

В первом режиме измерения на вход 18 устройства подается сигнал логической «1 При этом на вход блока 3 фиксации видеосигнал поступает через коммутатор 2 с выхода блока 1 измерения помехи коэффициент усиления которого регулируется таким образом, чтобы поддерживать постоянным эффективное значение флюктуационного шума в видеосигнале на его выходе, при этом размах видеосигнала на выходе блока 1 пропорцио- , нален отношению сигнал/шум. При подаче на вход 18 устройства уровня логического «О видеосигнал на вход блока 6 фиксации поступает через коммутатор 2 непосредственно с входа 17 устройства, при этом выполняется измерение не относительных, 40 а абсолютных значений размаха видеосиг Измерение представляет собой процесс уравновешивания размаха видеоимпульса от точечного объекта, находящегося внутри строба,наведенного оператором постоянным напряжением, формируемым ЦАП 5 в соответствии с кодами, вырабатываемымифегист- ром 7 последовательных приближении. Последний работает таким образом, что в каждом такте преобразования он вырабаты- Р-п вает цифровой код, начиная с кода ОП. i ° (половина максимального), который преобразуется далее в постоянное напряжение и сравнивается затем с преобразуемым аналоговым сигналом. Если сигнал соответствующий коду 011...1 меньще преобразуе- 55 мого аналогового сигнала, то на информационный вход регистра с устройством сравнения (например, компаратора) поступает сигнал логической «1 и в начале следующего такта (по приходу тактового импульса на вход С регистра) в старший разряд регистра записывается значение «О. В случае обратного соотношения преобразуемого и опорного (соответствующего коду. 011...1) напряжений в начале ааедую- щего такта на выходе регистра присутствует двоичный код 001...1. Таким образом по сравнению с первым тактом преобразования двоичный код на выходе регистра 7 увеличивается или уменьшается на 1/4, т. е. происходит изменение по законам дихотомии. Полное преобразование в параллельный двоичный код происходит за тактов, где к - число разрядов.

В процессе работы предлагаемого устройства в каждом такте анализируется число превышений видеоимпульсом напряжения уравновешивания. Если к концу такта уравновешивания число этих превышений не достигает 1/2 числа кадров, состав- ляюш,их такт уравновешивания, регистр 7 последовательных приближений вырабатывает такой код, подаваемый на ЦАП 5, что напряжение уравновешивания убывает по законам дихотомии. Если число превышений видеоимпульсом напряжения уравновешивания становится большим 1/2 числа кадров, составляюших такт уравновешивания, напряжение с выхода ЦАП 5 соответственно возрастает.

Число тактов уравновешивания в цикле измерения равно разрядности выходного двоичного кода. Каждый такт полного уравновешивания (ПТУ), длительность которого определяется выбранным объемом статистики и составляет N кадров, разбит на m элементарных тактов уравновешивания (ЭТУ) длительностью п кадров (т). Если М - число разрядов выходного двоичного кода результата измерения, которое равно числу тактов уравновешивания, то М- N - число кадров, составляющих полный цикл измерения.

В процессе уравновешивания имеется возможность принимать решения об увеличении или уменьшении напряжения уравновешивания (а следовательно, фор.мировать цифровой код результата измерений),, не дожидаясь набора полного объема статистики. Действительно, поскольку результирующая точность измерений при данной разрядности выходного крда и отношения сигнал/ шум определяется объемом выборки, производимой на последних шагах процесса уравновешивания, то объем выборки ка предыдущих шагах не оказывает влияния на результирующую точность, а носит оценочный характер и может быть сокращен без снижения результирующей точности измерений.

Пуст.ь длительность элементарного такта уравновешивания составляет . Если

0

оказывается равным или меньшим 4, то нулевая гипотеза отвергается и делается шаг на уменьшение иал . Если же ( + ) оказывается равным или

большим 12. выполняется шаг на увеличение Уцвл. В случае, если + Х15. объем выборки увеличивается до 32, а пороги становятся di ll, , прл этом повторяется предыдущая процедура поиска

и так до достижения максимальной длительности -такта уравновешивания, равного Л . по окончании которого принятые решения осуществляются, как и в известно.м, на основе анализа числа превышений видеоимпульсом напряжения уравновешивания.

Блок 10 деления частоты (фиг. 2) формирует сигналы син.хронизации ЭТУ. Число п кадров, составляющих ЭТУ, задается блоком 22. По сигналу «Пуск (фиг. 6а), поступающему на вход обнуления (вычитающего) счетчика 23, на выходе его устанавливается 1 улевой код, при этом на выходе одновибратора 24, подключенном к в.ы- ходу переполнения счетчика 23, -появляется сигнал, по длительности равный КСИ (фиг. 66). По заднему фронту это5 го импульса срабатывает одновибратор 24 (фиг. 6в), выходным сигналом которого в счетчик 23 с выхода блока 22 записывается число п. Очередные КСИ, подаваемые на вычитающий вход счетчика 23. уменьшают его состояние. При достижении «О на выходе переполнения (фиг. 6 г) и соответственно на выходе блока деления (фиг. 6д) формируется импульс по длительности, равный КСИ.

Аналогично работает блок 11 .деления частоты, который формирует с 1гналы сии5 хронизации ПТУ. Отличие заключается лишь в том, что в блок 22 записывается число п, а выходной код счетчика, соответствующий текущему номеру ЭТУ в ПТУ, используется в качестве адреса для бло0 ков 13 и 14 сравнения.

Блоки 13-15 сравнения производят сравнение выходного кода с лорогами d, записанными по соответствчющнм адресам блока 26. При этом блок 13 вырабатывает логическую «1 в случае если

5 K( + ):Di. блок 14 нырабаты }ает логическую «Ь; в случае, если Kp,(-i-)d2, а блок 15 - если.К (-|-)d:), причем значения di и di- соответсгвует табличным даииы,, а

н - M- f d.i - .

Блок 16 формирования, анализируя состояние выходов блоков 13-15 сравнения по и.мпульса.м синхронизации ЭТУ и ПТУ, вырабатывает последовательный код данных для записи в регистр 7 и импульс записи. 5Сигнал «Пуск, приходящий по входу

21 запуска (фиг. 5а), проходит через элемент ИЛИ 33 и осуществляет сброс блоков 10 и 11 деления и счетчика 12.

0

Кроме того, сигнал «Пуск задает начало цикла работы регистра 7 последовательных приближений, на выходе которого устанавливается двоичный код, преобразуем.ый ЦАП 5 в напряжение, равное половине эталонного. .

В течение п кадров первого такта размах видеоимпульса от точечного объекта, подаваемый с выхода блока 3 фиксации на первый вход компаратора 4, сравнивается с постоянным направлением с выхода ЦАП 5. Импульсы с выхода компаратора 4, соответствующие превышению напряжения иц„ , логически умножаются с сигналом строба, сформированного генератором 9 строба, и поступают на счетный вход счетчика 12, увеличивая состояние (фиг. 56).

Пусть в первом такте уравновешивания имеет место условие U,jan Ц.При этом практически все видеоимпульсы превышают

28 устанавливается «0, запрещающий формирование импульса записи.

Если к приходу очередного ЭТУ (до окончания ПТУ) выполняется одно из условий

К« ( + ,- или

Kwi ( + )dii

то запись очередного разряда в регистр 7, а следовательно, такт уравновещивания завершается раньше, чем ПТУ. Значения порогов , и dii в каждом ЭТУ в пределах ПТУ считываются по i-му адресу, формируемому блоком 11 деления из блока 26.

В случае, если к приходу синхроим- 5 пульса ПТУ такт уравновешивания не завершился, определение информационного бита для формирования кода поразрядного уравновещивания производится путем анализа логического состояния блока 15 сравнения, выход которого через коммутатор

10

Д11/СД1 ,.f-r ,,-....J1onf

пороговое напряжение, а число этих пре- 20 31 и элемент 32 задержки подключается

вышений (фиг. 5в), подсчитываемое счетчиком 12, удовлетворяет условию К(4-) d2. При этом логическая «1 с выхода блока 14 сравнения проходит через .коммук информационному входу регистра 7 при единичном сигнале на адресном входе коммутатора 31. Такой сигнал формируется при условии совпадения синхроимпуль(ХиА ... ,,.. . 1J -Ч Т Ч VТ-Т Т Ч Т

татор 31, формируя информационный бит 25 ° Р . отсутствии импульса

для регистра 7. Логический «О с выхода блока 13 сравнения (Кк( + )с1,) вызывает появление логической «1 на выходе элемента И-НЕ 28, которая открывает элемент И 29 для прохождения импульса синхронизации ЭТУ через коммутатор 31 и 30 сано число элемент ИЛИ 33 на вход записи регистра 7 (фиг. 5г). Этот же импульс обнуляет блоки 10 и 11 деления и счетчик 12, таким образом, в старший разряд выходного двоичного кода блока 7 форзапуска устройства (фиг, 5е). Запись информационного бита производится синхроимпульсом ПТУ, пропускаемого через второй вход коммутатора 31.

В блоке 26 блока 15 сравнения запи- -, которое выбрано исходя из следующих соображений.

Такт измерений разбит на m элементарных (длительностью п кадров) тактов. В каждом кадре имеется один видеоимпульс от измеряемого точечного объекта, амплитумирования алгоритма уравновешивания за- 35 да которого флюктуирует. Полагают, что записывается логическая «1 и напряжение уравновещивания повышается (фиг. 5д) и осуществляется переход к второму такту уравновешивания.

Пусть во втором уравновешивания 40 имеет место Uu, Тогда на выходе блока 13 сравнения присутствует «1, а на выходе блока 14 сравнения устанавливается «О, который проходя через коммутатор 31, определяет информационный бит очередного разряда регистра 7, а проходя через элемент И-НЕ 28, устанавливает его на выходе «1, разрешающую как и в рассмотренном случае, запись этого бита в регистр 7 и сброс блоков 10-12.

Пусть в третьем такте уравновещива- Q ния число видеоимпульсов, превысивших Unan, соответствует условию

,( + )d2.

При этом к моменту окончания перкон распределения этой случайной величины нормальный. Тогда, если пороговое напряжение, уравновешивающее видеоимпульс, в точности равно среднему значению размаха видеоимпульса , то при достаточно большом числе кадров измерения т- п количество видеоимпульсов Км ( + )j превышающих Jm , практически равно количеству видеоимпульсов Ki/ (-) не достигших Уцап, или K,.(-f)|-.

45 При условиях или , соответственно

КЛ+Ху и Кн(+)|-.

Таким образом, если за N кадров, составляющих полный такт измерения, сравнивать число Км(+) превышений порога с величиной , можно в конце такта измерения принимать решение об увеличении или об уменьшении напряжения Уцая. Это решение, как и в известном устройстве.

вого элементарного такта (фиг. 56) в третьем,gg принимается в зависимости от того, больше такте уравновешивания на выходе обоихили меньше половины общего числа видеоблоков 10 и 11 сравнения присутст-импульсов (числа кадров набора статис- вуют «1, а на выходе элемента И-НЕтики) превысило пороговый уровень.

28 устанавливается «0, запрещающий формирование импульса записи.

Если к приходу очередного ЭТУ (до окончания ПТУ) выполняется одно из условий

К« ( + ,- или

Kwi ( + )dii

то запись очередного разряда в регистр 7, а следовательно, такт уравновещивания завершается раньше, чем ПТУ. Значения порогов , и dii в каждом ЭТУ в пределах ПТУ считываются по i-му адресу, формируемому блоком 11 деления из блока 26.

В случае, если к приходу синхроим- пульса ПТУ такт уравновешивания не завершился, определение информационного бита для формирования кода поразрядного уравновещивания производится путем анализа логического состояния блока 15 сравнения, выход которого через коммутатор

f

31 и элемент 32 задержки подключается

31 и элемент 32 задержки подключается

к информационному входу регистра 7 при единичном сигнале на адресном входе коммутатора 31. Такой сигнал формируется при условии совпадения синхроимпуль -Ч Т Ч VТ-Т Т Ч Т

° Р . отсутствии импульса

° Р . отсутствии импульса

сано число

запуска устройства (фиг, 5е). Запись информационного бита производится синхроимпульсом ПТУ, пропускаемого через второй вход коммутатора 31.

В блоке 26 блока 15 сравнения запи- -, которое выбрано исходя из следующих соображений.

Такт измерений разбит на m элементарных (длительностью п кадров) тактов. В каждом кадре имеется один видеоимпульс от измеряемого точечного объекта, амплитуда которого флюктуирует. Полагают, что зада которого флюктуирует. Полагают, что за

кон распределения этой случайной величины нормальный. Тогда, если пороговое напряжение, уравновешивающее видеоимпульс, в точности равно среднему значению размаха видеоимпульса , то при достаточно большом числе кадров измерения т- п количество видеоимпульсов Км ( + )j превышающих Jm , практически равно количеству видеоимпульсов Ki/ (-) не достигших Уцап, или K,.(-f)|-.

При условиях или , соответственно

КЛ+Ху и Кн(+)|-.

Таким образом, если за N кадров, составляющих полный такт измерения, сравнивать число Км(+) превышений порога с величиной , можно в конце такта измерения принимать решение об увеличении или об уменьшении напряжения Уцая. Это решение, как и в известном устройстве.

принимается в зависимости от того, больше или меньше половины общего числа видеоимпульсов (числа кадров набора статис- тики) превысило пороговый уровень.

Формула изобретения

I. Устройство для измерения отношения размаха сигнала к эффективному значению флюктуационной помехи, содержащее последовательно соединенные блок измерения помехи, коммутатор, второй вход которого соединен с первым входом блока измерения помехи и является входом видеосигнала, а третий вход - входом сигнала управления режимом, блок фиксации и стробируемый компаратор, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения через цифроаналого- вый преобразователь (ЦАП), третий вход соединен с выходом генератора строба, а выход стробируемого компаратора соединен с сигнальным входом реверсивного счетчика, а также блок формирования последовательного кода поразрядного уравновешивания (ФПКПУ) и блок индикации, при этом первый и второй входы генератора строба являются входами соответственно строчных синхроимпульсов и кадровых синхроимпульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия путем уменьшения длительности такта измерения, введены регистр последовательных приближений, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с общей шиной, с первым и вторым выходами блока ФПКПУ и входом запуска устройства, а выходы соединены с входами блока индикации и вторыми входами ЦАП, три блока сравнения, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока ФПКПУ, четвертый вход которого соединен с входом запуска устройства, а также два блока деления частоты, к первым входам которых подключены вторые входы реверсивного счетчика и блока ФПКПУ, к пятому и шестому входам которого подключены соответственно выходы первого и второго блоков деления частоты, к второму входу которого подключен выход первого блока деления частоты, к второму входу которого подключен второй вход генератора строба, при этом вторые выходы второго блока деления частоты соединены с объединенными первыми входами первого и второго блоков сравнения, к вторым входам которых подключены первые входы третьего блока сравнения и выходы реверсивного счетчика, а вторые входы третьего блока сравнения соединены с общей шиной.

информационные выходы которого являются вторыми выходами второго блока деления частоты, элемент НЕ, выход которого является первым выходом второго блока деления частоты, и одновибратор, включен0 ный между входом элемента НЕ и входом записи реверсивного счетчика, счетный вход которого является вторым входом второго блока деления частоты, первый вход которого соединен с входом установки реверсивного счетчика.

5

5 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок формирования последовательного кода поразрядного уравновешивания (ФПКПУ) содержит последовательно соединенные элемент И-НЕ, первый вход которого является первым входом блока

0 ФПКПУ, и первый элемент И, второй эле мент И, канальный коммутатор, первый и второй входы первого канала которого являются соответственно третьим и вторым входами блока ФПКПУ, четвертый, пятый и шестой входы которого являются соот5 ветственно первым, вторы 5 и третьим входами второго элемента И, выход которого соединен с управляющим входом канального коммутатора, первый и второй входы второго канала которого подключены соот40 ветственно к выходу первого элемента И и третьему входу второго элемента И, а также элемент задержки, подключенный к выходу первого канала канального коммутатора и являрощийся первым выходом блока ФПКПУ, и элемент ИЛИ, первый и

45 второй входы которого соединены соответственно с выходом второго канала коммутатора и с первым входом второго элемента И, а выход является вторым вы- .ходом блока ФПКПУ, при этом второй вход первого элемента И соединен с вторым вхо50 дом второго элемента И.

Фиг.д

Фие.2

Фи.

лD.

s

J

CPU2.5

. If

Dl

Ж

Редактор Н. Бобкова Заказ 3279

Фиг-б

Составитель И. Грацианская

Техред А. КравчукКорректор О. Кравцова

Тираж 533Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКИТ (Х.СР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4;о Производственно-издательский комбинат «Патент, г. Ужгород, ул Гагарина, 101

L

П

in: