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.
В 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 параметра ми (искажения амплитудно-частотные и группового времени задержки), дальнейшую обобщенную оценку которых производят умозрительно и вследствие этого медленно, субъективно и шриближенно;
они не позволяют количественно оценить, какая из характеристик, отличающихся формой и величиной искажений или даже с одинаковыми отклонениями, фактически менее
искажена и вызывает несколько меньщие искажения передаваемой информации, так как в известных измерителях яе учитывается форма искажений характеристик; они не учитывают весомости разрушающего воздействия разных составляющих линейных искажений на передачу информации разных видов;
при произвольных искажениях они не дают
объективной их оценки а позволяют только их обнаружить и указать на отличие измеряемых характеристик от идеальных;
они не позволяют оценить оптимум настройки любой цепи канала прямо по уменьшению
его результирующих линейных искажений и вызываемых ими искажений передаваемой информации;
.измерения производятся операторами, оцепивающими по виду характеристик их искажения, что вносит субъективные ошибки и требует их непрерывного наблюдения (указанные выше индикаторы искажений одной из частотных характеристик не являются метрологическими).
Для автоматизации и повышения скорости, точности и объективности частотных измерений, а также получения одной обобщенной интегральной количественной меры линейных искажений, пропорциональной разрушениям
измерителе выход измерителя группового времени задержки 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 - импульсные 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-измерител:и характеристик амплитудно-частотной 2 и группового времени задержки 3, 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 амилитуд«о-частотную характеристику канала на слагаемое вида
Лд (/)а cos2n/T,(1)
а групповое время задержки - на слагаемое вида
ТА (/)-aTCos2rtfi;.(2)
На фиг. 2 показаны импульсные характеристики 4: справа-при появлении в канале одного опережающего эха, слева - одного отстающего. Ниже соответственно показаны вносимые, ими слагаемые искажений амплитудно-частотной характеристики 5 и группового времени задержки 6, вычисленные по формулам (1) и (2). В измерителе испытательный свии-сигнал качается с частотой свипирования fc между нулевой и граничной частотой с одинаковой постоянной скоростью в обоих направлениях. Каждая косинусоидальная составляющая неравиомерностей характеристик 5 и б вызывает в сигнале этой характеристики пропорциональные по уровню косинусоидальные составляющие с частотами kfc, где k равно числу полупериодов неравномерностей характеристик, укладывающихся в диапазон свипирования. Соответствующие сигналы 7 и 5 составляющих амплитудно-частотной характеристики и группового времени задержки показаны на фиг. 2. В действительности, так как эхо произвольны, сигнал каждой характеристики состоит из с-.уммы многих косинусоидальных составляющих, подобных составляющим сигналов 7 и S.
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 4-6 видно, что с увеличением времени
смещения эха уменьшается период неравномерностей обеих характеристик, равный 1/|т|; следовательно, во столько же раз одновременно увеличивается частота косинусоидальных составляющих сигналов 7 и 5 обеих характеристик. В измерителе сигнал характеристики группового времени задержки проходит интегрирующий фильтр Я уменьщающий 1)азмах гармонического сигнала проиорциолально уменьшению его периода. После фильт|)а 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 сюставляющим амплитудно-частотной характсфистики сигнала 7, относительный уровень амплитудно-частотной характеристики 11 интегрирующего фильтра (фиг. 3) на частоте/с (ири
1) делают равным единичному. После этого косинусоидальные составляющие сигналов обеих характеристик, вызванные опережаю щими эхо, отличаются только противоположными знаками, а соответствующие отстающим
эхо - равны, так как при опережающих эхо знак t в формуле (2) положителен, а при отстающих - отрицателен.
Затем сигнал 10 характеристики группового времени задержки, полученный после интегрирующего фильтра 9, складывается г, узле суммирования 12 с сигналом 7 амплигудночастотиой характеристики. На основании изложенного на выходе узла 12 размах составляющих, вызванных отстающими эхо, удваивается, а составляющие, вызванные опережающими эхо, уничтожают друг друга. В узле вычитания 13, наоборот, удваивается размах составляющих, вызванных опережающими эхо, а составляющие, вызванные отстающими
эхо, уничтожаются. Суммарный сигнал 14 (левый) описывает аплитудио-частотную характеристику измеряемого .канала, искаженную только отстающими эхо, а разностный сигнал 15 (правый)-характеристику, искаженную только опережающими эхо.
В обоих сигналах уровень косинусоидальиых составляющих искажений пропорционален относительному уровню вызвавших эхо. Поскольку искажения информации пропорме того, зависят от времени смещения эха ()тно(;ительно основного сигнала, уровень эхо, вызываемых каналом, а следовательно, н соответствующих им косинусоидальных составляющих сигналов, еще не полностью выражает искажения, фактически вносимые каналом. В общем случае искажения -информации мояотонно растут с увеличением времени смещения эха и онределяются видом информации. Чтобы в измерениях учитывалась относительная весомость искажающего воздействия каждого эха, уровни соответствующих им косинусоидальных сигналов 14 и 15 измеряются ,с весовыми поиравками. учитывающими время смещения эха. Так как каждому временИ смещения эха соответствует своя частота косинусоидальной составляющей, эти HOHj)aBKH вводятся с номощью взвещивающих фильтров 16 и 17 за счет выбора из затухания, с которым передаются сигналы 14 и 15, нолученные на выходе узлов суммирования и вычитания. Возникающие в канале линейные искажения можно нредставить в виде эхо, время смещения которых кратно полупериоду номинальной граничной частоты f гр измеряемого канала, т. е. . Каждое эхо, смещенное на время , вызывает косинусоидальные неравномерности обеих частотных характеристик с периодом по частоте 1 1 2Лр Число полупериодов в полосе пропускания, ограниченной частотой frp, равно k. При применяемом методе свипирования частота сигналов 7 и S этих неравномерностей у обеих характеристик в k раз превышает частоту свинирования /с- Так как в интегрирующем фильтре, узлах сум1мирования и вычитания их частоты не меняются, на входе взвешивающих фильтров каждая косинусоидальная сос.тавляющая сигналов 14 и 15, вызванная эхом, смещенным относительно основного сигнала на время kT, имеет свою частоту kf. Поэтому относительный уровень затухания 1 звещивающего фильтра на каждой частоте fc определяет необходимые весовые поправки, учитывающие разное смещение эха на время (kT). Требуемое затухание взвещивающего фильтра находят следующим образом. В идеальном канале с помощью переменного эха-кор))ектора моделируют появление любого одиночного эха, фиксируют его уровень и время смещения, а вызываемые им искажения ин((зормации 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 так, чтобы статистически при разных содержаниях передаваемой информации все они вызывали равные ные окантовки на изображении, нрн передаче данных - равное количество ощибок н т. д.). По окончании подбора каждое из этих разных по уровню эхо вызывает равные искажения информацни, а следовательно, равные (для данного вида информации) линейные искажения. Получившееся распределение уровней эхо выражает относнтельный допуск на эхо-искажения данного вида информации в зависимости от времени смещения эхо. При измерении каждого из подобранных рассмотренным образом эхо-искажений с временем смещения на входе взвещивающих фильтров образуются косинусоидальные сигналы с частотой f kfc, разные но размаху пропорционально полученному распределению соответствующих им уровней эхо. Из них для правильной оценки этих равных линейных искажений на выходе взвещнвающего фильтра должны получаться равные по размаху косинусоидальные сигналы. Поэтому затухание взвещивающего фильтра для данного вида информации последовательно на каждой следующей гармонике частоты свипирования . сделано обратно пропорциональным относительному допуску на эхо-искажения, смещенные на время r kT, равное произведению длительности полупериода номинальной граничной частоты канала на номер этой гармоники. Пример затухания взвещивающего фильтра показан кривой 18 на фиг. 3. При принятом периодическом свипировании частоты всех косинусоидальных составляющих сигналов искаженных характеристик являются гармониками основной частоты свиииоования, и косинусоидальные сигналы линейных искал ений, вызываемые только опережающими или только отстающими эхо, образуют косинусный ряд Фурье. Благодаря ортогональности членов этого ряда мощность суммарного сигнала, образующего ряд, равна сумме мощностей сигналов - его косинусных членов. С другой стороны, отношение уровня косинусоидальных составляющих взвещенных сигналов 19 и 20 к их постоянным составляющим определяет относительный уровень измеряемых искажений. Поэтому постоянные составляющие могут использоваться для установки единичного усиления в цепях измерення, после чего мощности переменных составляющих сигналов 19 и 20 проходят по отдельности через измерители мощности 21 и 22, складываются в сумматоре 23 и попадают на индикатор мощности 24. Полученная мощность представляет собой сумму мощностей относительных уровней имеющихся в канале взятых с необходимыми весовыми поправками, т. е. суммарной мощностью искажений, вызываемых всеми эхо. Величина ее является единой обобщенной интегральной объективной количественной мерой линей1ных искажений канала, пропорциональной искажениям передаваемой информации. Для каналов черно-белого телевидения на основании существующих доиусков на эхо-искажения косинусквадратичного исиытательного имтульса получается затухание, показанное кривой 18 на фяг. 3. При этом затухание взвешивающего фильтра на частотах, соответствующих наиболее мешающим эхо-искажениям, делают единичного уров1ня. Масштаб единицы мощности, в велич1инах 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 « еди1ничного уровня. Число фильтров измерителя может быть уменьшено на один, если функции взвешивающего и интегрирующего фильтров совместить в одном и включить его вместо интегрирующегй, а другой взвешивающий фильтр перенести на выход измерителя частотных характеристик 2. Требуемый уровень испытательного сигнала на выходе канала и входе измерителя может контролироваться теми же измepиteлями мощности 21 или 22, если вместо переменной 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 Величина 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 «а самоп-исце, а их минимум служит целеуказанием для автоматической оптимизации линейных искажений каналов для передачи данного вида информации с помощью любых переменных корректоров линейных искажений. Предмет изобретения Частотный измеритель интегральных линейных искажений каналов, содержащий 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, отличающийся тем, что, с целью автоматической количественной оценки линейных искажений пропорционально разрушениям передаваемого вида информации, выход измерителя группового времени задержки через интегрирующий фильтр и выход измерителя амплйтудио-частотной характеристики непосредственно соединены попарно с узлами суммирования и вычитания, выходы которых через взвешиваюшие фильтры с затуханием на каждой гармонике частоты свилирования, обратно пропорциональным относительному допуску на эхо-искажения передаваемого вида информации при смещении каждого на время произведения полупериода граничной частоты на номер гармоники, соединены со своими измерителями мощности переменных составляющих и далее через узел суммирования - с индикатором мощности - меры линейных искажений.
ч / /- /л -, / V
Фиг.1
-{
2 1 6 8 W /с Pi/2.J
