Устройство для контроля уровня шумов в каналах тональной частоты

 

OllMCAHME

ИЗЬЬРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()949828 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.07.80 (2!) 2951121/18-09 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 04 В 3/46

Гееудеретееккме кемитет

Опубликовано 07.08.82. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 17.08.82 (53) УДК 621.395.

664 (088.8) пе делен кзебретений и еткрмткй (72) Автор изобретения

И. С. Брайнина

Куйбышевский электротехнический инст ут связи (71) Заявитель (54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ КОНТРО,ЛЯ УРОВНЯ ШУМОВ

В КАНА,ЛАХ ТОНА,ЛЬНОИ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к технике многоканальной связи и может использоваться при автоматических измерениях в каналах тональной частоты.

Известно устройство контроля уровня шумов в каналах тональной частоты, содержащее последовательно соединенные согласующий блок, выпрямитель и пороговый блок, выход которого подключен ко входу первого счетчика через первый элемент совпадения и ко входу второго счетчика через второй элемент совпадения, другой вход которого соединен с другим входом первого элемента совпадения (1).

Однако известное устройство имеет низкую точность .контроля.

Цель изобретения — повышение точности контроля.

Указанная цель достигается тем, что в устройство контроля уровня шумов в каналах тональной частоты, содержащее последовательно соединенные согласующий блок, выпрямитель и пороговый блок, выход которого подключен ко входу первого счетчика через первый элемент совпадения и ко входу второго счетчика через второй элемент совпадения, другой вход которого соединен с другим входом первого элемента совпадения, введены первый и второй дешифраторы, сумматор по модулю два, первый и второй индикаторы и программный блок, при этом и выходов первого счетчика подключены к соответствующим и входам сумматора по модулю два, другие и входов которого. соединены с соответствующими п выходами второго счетчика, вход установки которого объединен с входом установки первого счетчика, выход сумматора по модулю два через второй дешифратор подключен ко входу второго индикатора и к первому входу программного блока, дополнительный выход первого счетчика через первый дешифратор подключен ко второму входу программного блока и ко входу первого индикатора.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство контроля уровня шумов в каналах тональной частоты содержит програмный блок 1, согласующий блок 2, выпрямитель 3, пороговый блок 4, первый 5 и второй 6 элементы совпадения, первый 7 и вто949828 рой 8 счетчики, сумматор 9 по модулю два, первый 10 и второй 11 дешифраторы, первый 12 и второй 13 индикаторы.

Устройство работает следующим образом.

Во время автоматического измерения амплитудно-частотной характеристики прямого канала тональной частоты (ТЧ) обратный канал остается свободным, что позволяет использовать эти моменты времени для контроля в нем шумов.

По окончании измерений амплитудночастотной характеристики (АЧХ) в прямом и обратном каналах ТЧ в течение фиксированного интервала времени измеряются по шлейфу суммарные шумы обоих каналов, после чего определяется мощность шумов прямого канала путем вычитания из суммарных шумов мощности шумов обратного канала. Это позволяет осуществить на выходе обратного канала раздельный допусковый контроль шумов прямого и обратного каналов ТЧ.

Принцип допускового контроля шумов в устройстве основан на определении вероятности превышения выпрямленной реализацией шумов фиксированного порога в течение заданного интервала времени.

При заданном законе распределения мгновенных значений шума вероятность превышения порога однозначно связана со среднеквадратичным значением напряжения шума.

Однако при неизвестном характере распределения шумов возникает погрешность в определении мощности. Для оценки этой погрешности рассчитаны зависимости

Р = f(6) для нескольких законов распре0 деления шумов. Здесь P — вероятность превышения реализации шума со среднеквадратичным значением 6 = 1/ Ц порогового уровня Up при стремлении времени анализа Т к бесконечности.

Расчеты показывают, что наиболее близко кривые подходят друг к другу в области P"-0,15;6+=0,7.

Таким образом, рациональный выбор порогового уровня U о = — о-г — при бгр, б соответствующем границе допустимого уровня шумов в канале ТЧ, позволяет снизить погрешность измерения, вызванную неизвестным характером шумов .

Расчеты также показывают, что при

Р=0,15 погрешность в определении среднеквадратичного значения шума для различных законов распределения его мгновенных значений не превышает +5О/р, -2 /р по отношению к нормальному закону распределения. После преобразования вероятности

P превышения шумами порогового уровня за фиксированное время в соответствующие показания счетчика импульсов можно осуществить контроль уровня шумов путем сравнения кодовой комбинации, записан5

Зо

55 ной на счетчике импульсов, с эталонной, соответствующей границе допустимой нормы на шумы.

При этом контроль окажется допусковым по принципу норма-превышение. Усреднение результатов такого контроля в течение длительного времени позволяет достаточно надежно . выявлять каналы ТЧ с завышенным уровнем шумов.

Теоретические и экспериментальные исследовании зависимости относительной среднеквадратичной погрешности 6 измерителя шума от нормированного времени анализа

ЛЕ Т (где ЬР— полоса частот измеряемых шумов, Т вЂ” время измерений) показали, что при ЛГ Т = 3 10 з, б =0,05. Все сказанное справедливо при оптимальном значении

2 порога Щ0,7, где бтр — — Ц, — дисперсия, или средняя мощность шума, соответствующая границе нормы.

Таким образом, при измерении шумов в полосе стандартного канала ТЧ (0,3—

3,4) кГц и выборе времени анализа Т = 1 с погрешность измерителя, вызванная конечностью времени анализа, не превысит 5 /о.

Реализация шума с выхода обратного канала ТЧ поступает на согласующий блок 2, в котором усиливается по напряжению, выпрямляется выпрямителем 3 и сравнивается с фиксированным пороговым уровнем в пороговом блоке 4. Благодаря двухполупериодному выпрямлению анализируются и отрицательные выбросы шума. В противном случае или время измерений пришлось бы удвоить, или возросла бы среднеквадратичная погрешность из-за ограниченного времени анализа. Выбросы шума над пороговым уровнем преобразуются на выходе порогового блока 4 в импульсы стандартной амплитуды, длительность которых равна длительности выброса. Суммарная длительность всех выбросов за время анализа Т пропорциональна вероятности превышения шумом порогового уровня. Для ее определения счетчиком подсчитывается число квантующих импульсов, прошедших за время действия каждого выброса, и суммируется их число в течение интервала измерений Т.

С этой целью импульсы с выхода порогового блока 4 поступают на первые входы первого и второго элементов 5 и 6 совпадения, на вторые входы которых подаются квантующие импульсы частотой 1„в, выбранной из условия 1„в >> ЛЕ

В предлагаемом устройстве f„ выбрана равной 96 кГц. На третий вход первого элемента 5 совпадения поступают поочередно три импульса длительностью по I/3 с каждый с перерывами между импульсами по

1/6 с. Эти импульсы формируют время анализа Т = 1 с, в течение которого измеряются шумы обратного канала ТЧ, тогда как по прямому каналу ТЧ в это время происходит

949828 контроль амплитудно-частотной характеристики.

С выхода первого элемента 5 совпадения квантующие импульсы поступают на вход первого счетчика 7. Предварительный сброс первого счетчика 7 осуществляется путем подачи на его вход установки «нуля» в начале цикла измерений шумов импульса начальной установки счетчиков.

В составе первого счетчика 7 имеется три последовательно соединенных декадных делителя частоты импульсов, на выходе

10 третьей декады включен семиразрядный двоичный счетчик. Поскольку Т = 1 с, f»=96 кГц, максимальное заполнение счетчика не превышает и „= 96 и переполнения семиразрядного счетчика не происходит.

При выборе Uo = — 6 — " — оптимально0,7 го порога уровню шумов на границе нормы соответствуют показания первого счетчика

n„P — — 15. Если п ч (п„на трех старших разрядах первого счетчика сохраняется уровень логического нуля, дешифрация состояния первого счетчика 7 происходит в первом дешифраторе 10, представляющем собой трехвходовую схему И вЂ” НЕ, на каждый из входов которой поступает инверсный выход одного из старших разрядов первого 25 счетчика 7. Если шумы обратного канала

ТЧ не превышают норму, на выходе первого дешифратора 10 возникает низкий потенциал логического нуля, в противном случае — высокий потенциал логической единицы. До окончания времени анализа шуЗо мов обратного канала ТЧ первый индикатор 12 погашен во избежание высвечивания ложной промежуточной информации.

После окончания измерений потенциал с выхода первого дешифратора 10 управляет первым индикатором 12, на котором высвечивается либо буква Н (норма — при поступлении уровня логического нуля), либо

П (превышение — при поступлении уровня логической единицы) . Одновременно информация с выхода первого дешифратора 10 40 вводится через программный блок 1 в ЭВМ.

По окончании измерения шумов обратного канала ТЧ с выхода прямого канала

ТЧ на вход обратного канала ТЧ на дальнем конце линии связи автоматически обра- 4s зуется шлейф и в течение Т = 1 с происходит измерение суммарных шумов прямого и обратного каналов аналогично вышеописанному.

При этом на третий вход второго элемента 6 совпадения поступает импульс длительностью Т = 1 с, определяющий время анализа суммарных шумов. С выхода второго элемента 6 совпадения квантующие импульсы во время превышения порогового уровня поступают на второй счетчик 8, предварительно установленный в «нуль» в начале цикла измерений путем подачи импульса начальной установки счетчиков. Второй счетчик 8 аналогично первому счетчику

7 содержит декадный делитель частоты на

10 и семиразрядный триггерный счетчик.

С целью разделения шумов прямого и обратного каналов ТЧ выходы семи разрядов обоих счетчиков поданы на соответствующие входы сумматора 9 по модулю два.

Сумматор 9 по модулю два используется для вычитания по модулю два из семиразрядной двоичной кодовой комбинации, записанной во втором счетчике 8, семиразрядной двоичной кодовой комбинации, записанной в первом счетчике 7. При этом на входы соответствующих разрядов сумматора 9 подаются прямые выходы второго счетчика

8 и прямые входы первого счетчика 7. На выходе сумматора 9 имеем сумм+по6р= (127 — п ((мн) (побр=

= (27 — (И умм — Побр (= йсуи Тв (((P

В соответствии с формулой (1) на выходах сумматора 9 по модулю два появляется кодовая комбинация, инверсная разности (п,(„„— по4 ) . После дешифрации этой комбинации с помощью второго дешифратора 11 аналогичного первому дешифратору 10 информация с его выхода используется для управления работой второго индикатора 13. Одновременно эта информация через программный блок вводится в ЭВМ.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства перед аналогичными техническими решениями заключаются в том, что упрощается схема устройства, достигается автоматизация допускового контроля уровня шумов в каналах тональной частоты, обеспечивается раздельный контроль уровня шумов по прямому и обратному каналам ТЧ, осущеетвляется усреднение результатов допускового контроля уровня шумов по каждому каналу ТЧ благодаря вводу информации в ЭВМ и накоплению ее в течение длительного времени.

Формула изобретения

Устройство контроля уровня шумов в каналах тональной частоты, содержащее последовательно соединенные согласующий блок, выпрямитель и пороговый блок, выход которого подключен к входу первого счетчика через первый элемент совпадения и к входу второго счетчика через второй элемент совпадения, другой вход которого соединен с другим входом первого элемента совпадения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, в него введены первый и второй дешифраторы, сумматор по модулю два, первый и второй индикаторы и программный блок, при этом и выходов первого счетчика подключены к соответствующим п входам сумматора по моду949828

Составитель Е. Голуб

Редактор Н. Безродная Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга

Заказ 5498 48 Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лю два, другие п входов которого соединены с соответствующими п выходами второго счетчика, вход установки которого объединен с входом установки первого счетчика, выход сумматора по модулю два через второй дешифратор подключен к входу второго индикатора и к первому входу программного блока, дополнительный выход первого счетчика через первый дешифратор подключен к второму входу программного блока и к входу первого индикатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 1. Каналы передачи данных. Под ред.

В. О. Шварцмана. М., «Связь», 1970, с. 52 (прототип).