Импульсный измеритель интегральных 7птнейных искажений каналов

 

О Il И C А Н И Е 294259

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

МПК Н 041 1/00

Заявлено 21.Х.1968 (¹ 1276584/26-9) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 26 1.1971. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 24.111.1971 комитет по делам изобретений н открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.317.18:621.391..832.24 (088.8) Автор изобретения

Н. 3. Стрижевский

Заявитель

ИМПУЛЬСНЫЙ:ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНТЕГPAJlbHblX

ЛИН Ей Н ЫХ ИСКАЖЕН И Й КАНАЛО В

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для автоматической интегральной оценки линейных искажений каналов любого назначения.

Известные измерения линейных искажений основаны на передаче по каналу различных

:импульсных испытательных сигналов эталонной формы (идеального скачка, косинусквадратичных и прямоугольных импульсов различной длительности, сигналов, подобных дельта-функции, и др.) .и оценке встретившихся искажений по величине появившихся выбросов. Измеряют выбросы по трафаретам, специальным для каждого испытательного сигнала. При этом мерой искажений является относительная величина наибольшего по трафарету выброса.

Однако известные измерения обладают существенными недостатками: мера искажений получается всегда занижен:ной и только случайно-фактической, так как не зависит от наличия и величины всех искажений, кроме определяемых наибольшим выбросом; одно и то же искажение становится разной величины в зависимости от того, какой испытательный сигнал с трафаретом был применен для измерений, т. е. измерения обладают множественностью результатов, несмотря на взвешивание выбросов, осуществляемое с помощью трафаретов специально для каждого сигнала; чувствительность к высокочастотным искажениям зависит от применяемого испытательного сигнала (от относительного спада его составляющих на высоких частотах); онп не позволяют измерять единой мерой линейные искажения не только электрических цепей, но и искажения преобразователей сообщения в сигнал (например, в телевидении, включая оптико-электрические преобразователи); онп не дают единой количественной интегральной меры линейных искажений канала, так как не позволяют по выбросам любой формы и амплитуды илп даже одинаковой амплитуды, появившимся на испытательных сигналах после передачи, измерять фактические искажения канала одним числом, всегда пропорциональным вызываемым искажениям передаваемой информации; импульсные измерения нельзя количественно сравнивать с частотными, хотя оба измерения одинаково полно описывают канал.

Цель изобретения — с помощью любого импульсного испытательного сигнала, спектр Которого перекрывает всю номинальную полосу пропускания измеряемого канала связи, автоматически получить количественную интег30 ральную меру линейных искажений канала, 294259 статистически пропорциональную разрушающему воздействию искажений в данной области времен на передаваемый вид информации.

Достигается это тем, что измерения канала выполняют типовым импульсным испытательным сигналом, который после передачи по каналу ограничивают до номинальной граничной частоты канала и преобразуют по спектру соответствующими фильтрами в импульсную реакцию, после чего в пределах измеряемой области времен относительно максимума полученной реакции с шагом, равным полупериоду этой частоты, измеряют относительные абсолютные значения уклонений, которые соответственно времени смещения суммируют с весом каждого, обратно пропорциональным относительным уровням эхо, вызывающим при таком .жа времени смещения статистически равные искажения передаваемой информации, и в условных единицах эффективного значения суммарного сигнала подуча|от интегральную величину линейньц, искажений. Йа™ чертеже дана блок-схема измерителя, Для измерений на выход канала последовательно включены адаптивный формирователь импульсной реакции, стабилизатор уровня ее максимума и коммутатор-дискретизатор, все выводы сигналов-отсчетов которого соответственно времени смещения отсчетов через свои аттенюаторы соединены с сумматором, а его выход — с измерителем эффективного значения сигнала — индикатором величины измеряемых искажений.

Измеритель работает следующим образом.

Испытательные сигналы с выхода измеряемого канала попадают на адаптивный формирователь 1 импульсной реакции, выполненный в виде набора фильтров 2 и 8 с последовательной выборкой переключателем 4 и коэффициентом передачи каждого, обратно пропорциональным спектральной плотности одного из типовых импульсных испытательных сигналов и равным нулю выше номинальной гра. ничной частоты канала Р;р. Если передается типовой сигнал, спектр которого перекрывает полосу пропускания канала, а в формирователе включен фильтр, соответствующий указанным образом спектральной плотности этого сигнала, то на выходе формирователя исходный неравномерный спектр сигнала преобразуется в равномерный до номинальной граничной частоты и выше равный нулю. В результате такой фильтрации отклик канала на типовой испытательный сигнал преобразуется в импульсную реакцию канала с этой номинальной граничной частотой или, что то же самое, в отклик канала на сигнал, подобный функции sinQ,,р/Я,р1. Таким образом, путем подбора фильтров вместо множества отличающихся по виду результатов одних и тех же изме- рений по разным испытательным сигналам получается единый результат — импульсная реакция канала, по которой производится дальнейшая оценка искажений.

1О

Последующей автоматической регулировкой усиления в стабилизаторе 5 уровня по максимуму импульсной реакции формируется реакция с принятым в измерителе единичным уровнем максимума. Она поступает на дискретизатор 6, выполненный в виде шагового коммутатора. Коммутатор работает с такой скоростью, что через интервалы времени, равные длительности полунерпода номинальной I.рапичной частоты измеряемого канала, каждое следующее мгновенное значение импульсной реакции попадает на свой вывод коммутатора.

Соответствующей синхронизацией одно из этих значений располагается точно в максимуме импульсной реакции. Так как измерения ведутся в ограниченной фильтрами полосе пропускания, полученные дискретные значения полностью описывают импульсную реакцию канала, а время смещения и уровень -каждого из нпх относительно ее максимума независимо один от другого определяют время смещения и относительные уровни ряда эхо, дискретных во времени с тем же шагом. По вызываемым линейным искажениям они тождественны отдельным эхо, имеющимся в канале в действительности с любым временем смещения. Если искажения в канале отсутствуют на всех выводах коммутатора, кроме совпадающего с максимумом импульсной реакции, получаемые дискретные значения равны нулю, так как импульсная реакция такого канала идеальна и подобна функции siIIQ,I,I/Я„>1, нули которой равномерно расположены относительно максимума с интервалом, равным полупериоду номинальной граничной частоты канала и, следовательно, времени переключения коммутатора. При этом протяженность участка импульсной реакции, на котором коммутатором формируются дискретные значения, определяет область времен, охватываемую измерениями, а поло>кение вывода максимума импульсной реакции — деление области на опережающую и отстающую.

Все выходы коммутатора-дискретизатора, кроме выхода, на котором сигнал соответствует максимуму импульсной реакции, соединены со своими весовыми аттенюаторами 7.

Затухание каждого из аттенюаторов соответственно времени смещения сигнала мгновенного значения, передаваемого по нему с коммутатора, обратно пропорционально относительным уровням эхо, вызывающим при таком времени смещения каждого эха статистически равные искажения передаваемого вида информации. Эту зависимость, характеризующую статистическую защищенность сигналов передаваемого вида информации от времени смещения эхо-искажений, находят с помощью переменного эхо-корректора, передавая по нему сигналы требуемого вида информации и моделируя им необходимые одиночные эхоискажения. Вначале вводят любое одиночное эхо данного относительного уровня и вызываемые им искажения принимают за эталон. Затем вместо него по одному вводят эхо, сме294259 щепные на другое время и при достижении искажений, равных эталонному, фиксируют уровень каждого. В результате ряда повторных испытаний при передаче данного вида информации, смене содержания информации, смене ее получателей и усреднения уровней эхо с равным временем смещения получают функцию статистической защищенности сигналов данного вида информации от времени смещения эхо-искажений п на ее основе обратно пропорциональные затухания аттенюаторов для измерений относительно этого вида информации. Благодаря таким затуханиям после аттенюаторов уровни всех мгновенных значений импульсной реакции одинаково пропорциональны разрушениям этой информации, вызываемым соответствующими им эхо независимо от фактического положения в измеряемой области времен, а эффективное значение суммы этих значений, полученное после сумматора 8 на индикаторе 9 эффективного значения в условных единицах, является интегральной мерой линейных искажений.

Сигнал для работы стабилизатора уровня

Ilo максимуму импульсной реакции берется с вывода дискретизатора, соответствующего этому максимуму. Запуск дискретизатора производится сигналом с выхода стабилизатора при задержке дискретизации на время опережающей части измеряемой области времен. То, что испытательный сигнал на дискретизатор и запуск его подается после фильтра, соответствующего этому сигналу, и стабилизатора, гарантирует сохранность положения мгновенных значений прн смене испытательных сигналовв.

Предлагаемый измеритель обеспечивает оценку линейных искажений, пропорциональную нарушению формы передаваемых сигналов в смысле абсолютной погрешности, статистически взвешенной с учетом свойств получателя передаваемой информации. При оценке искажений для другого вида информации соответственно меняются затухания аттешоаторов. При необходимости такой же оценки среднеквадратичной погрешности сигналов после дискретизатора измеряются относительные квадраты мгновенных значений импульсной реакции, также смещенных относительно ее максимума с шагом, равным полупериоду номинальной граничной частоты, которые затем суммируются с весом каждого, обратно пропорциональным квадрату относительных уровней эхо, вызывающих при таком же смещении статистически равные искажения передаваемого вида информации. Тогда мощность суммарного сигнала в условных единицах будет интегральной мерой линейных искажений.

Для получения интегральной оценки линейных искажений в любой другой полосе частот соответствующие мгновенные значения напряжения импульсной реакции должны быть заменены на мгновенные значения ее огибающей.

Устройство обеспечивает автоматические измерения иронзво ab»biz линейных искажешш и позволяет: различные искажения формы отличных по виду испытательных сигналов оценить одной количественной интегральной мерой линейных искажений — числом, пропорциональным разрушеншо передаваемой информации. вызываемой измеряемым каналом; оценивать линейные искажения каналов пропорционально нарушению формы передаваемых сигналов в смысле абсолютной погрешности, статистически взвешенной с учетом свойств получателя передаваемой информации; оценивать результаты импульсных измерений линейных искажений той же количественной мерой, что и частотные, благодаря чему возможно их количественное сравнение; получить количественную интегральную меру сколь угодно больших линий искажешш; повысить точность (чувствительность) импульсных измерений в области малых времен, так как введенная адаптивная фильтрация увеличивает энергию испытательных сигналов в этой области и тем самым увеличивает величину измеряемых отклонешш; получить импульсную реакцию каналов с помощью различных испытательных сигналов, своим спектром перекрывающих контролируемую полосу пропускания.

Таким ооразом, описанное устройство заменяет осциллограф и человека при нем, субъекТНВНо оценивающего наблюдаемые искажения по форме испытательного сигнала.

Предмет изобретения

Импульсный измеритель интегральных линейных искажений каналов, содержащий датчик типовых импульсных испытательных сигналов на входе канала, отлцча ощийся тем, что, с целью автоматической интеграции оценки линейных искажений Ilo разным испытательным сигналам пропорционально разрушениям передаваемой информации, на входе канала последовательно включены адаптивный формирователь импульсной реакции, выиолненный в виде набора фильтров с последовательной выборкой и коэффициентом передачи каждого обратно пропорциональным спектральной плотности одного из этих сигналов п выше номинальной граничной частоты канала равным нулю, стабилизатор уровня по максимуму импульсной реакции и шаговым коммутатор ее отсчетов относительно максимума через интервалы длительностью полупериода номинальной граничной частоты, а выходы коммутатора через своп весовые аттеиюаторы соединены -с сумматором, на выходе которого включен измеритель эффективного значения сигнала — индикатор величины линейных искажений.

Редактор Т. В. Иванова

Составитель И. Кульбацкай

Техред Л. Я. Левина

Корректор О. И. Усова

Изд. № 278 Заказ 622712 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2