DE2643472A1

DE2643472A1 - Measurement of linear distortion of TV channel - uses signal generator producing PAM test signal from smooth reference signal

Info

Publication number: DE2643472A1
Application number: DE19762643472
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl Ing Schroeder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-09-27
Filing date: 1976-09-27
Publication date: 1978-03-30
Also published as: DE2643472C2

Abstract

The signal generator, for measuring the linear distortion of a band-limited channel, generates a PAM test signal (s'(n)) whose pulse amplitude corresponds to a reference signal derived from the generator's continuous test signal (s(t)). The reference signal is an amplitude corrected continuous test signal. The PAM signal is produced using a clocked analog multiplexer whose inputs are connected to voltage generators producing voltages corresponding in amplitude to the reference signal. The generator is for use in testing television transmission channels, especially video telephone channels.

Description

Testsignalgenerator für eine Vorrichtung zur Messung der linearenTest signal generator for a device for measuring the linear

Verzerrungen eines bandbegrenzten Kanals Die Erfindung betrifft einen Testsignalgenerator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.Band-limited channel distortion The invention relates to a Test signal generator according to the preamble of claim 1.

Es ist, insbesondere in der Fernsehtechnik, üblich, bandbegrenzte Ubertragungskanäle auf lineare Verzerrungen hin zu untersuchen, indem man sendeseitig ein Testsignal auf den Kanal gibt. Auf diese Weise läßt sich die Qualität von Videosignalen mit Hilfe begleitender Prüfsignale, die den wirklichen Fernsehsignalen ähnlich sind, aber einen definierten Verlauf besitzen, überwachen.It is common, especially in television technology, to be band-limited Examine transmission channels for linear distortions by looking at the transmission side gives a test signal to the channel. In this way, the quality of video signals can be improved with the help of accompanying test signals that are similar to real television signals, but have a defined course, monitor.

Diese Prüfsignale werden z.B. am Sendeort in die Leerzeilen der Vertikalbildaustastlücke eingeblendet und am Empfangsort analysiert, wo dann geeignete Maßnahmen zur Verbesserung der Ubertragungsqualität eingeleitet werden können.These test signals are, for example, placed in the blank lines of the vertical image blanking interval at the transmission location faded in and analyzed at the receiving location, where appropriate measures for improvement are then taken the transmission quality can be initiated.

Für die Uberwachung der linearen Verzerrungen lassen sich verschiedene Signale verwenden, insbesondere Sprungsignale mit zur Bandgrenze hin stark abklingender Energie, geträgerte Impulssignale mit einer in einem ausgewählten Frequenzbereich konzentrierten Energie oder Impulse ähnlich denen in Fig. 1 gezeigten mit mehr oder minder gleichmäßig über das Frequenzband verteilter Energie.For the monitoring of the linear distortions different Use signals, in particular jump signals with strongly decaying towards the band limit Energy, carried impulse signals with one in a selected frequency range concentrated energy or pulses similar to those shown in Fig. 1 with more or less energy evenly distributed over the frequency band.

Letztere sind glockenförmige sin2-Impulse mit Halbwertsbreiten a von T bzw. 2T mit T = Z fg Die Auswahl der Halbwertsbreite bestimmt den Frequenzgang des Prüfsignals und damit das kontrollierte Frequenzband.The latter are bell-shaped sin2 pulses with half-widths a of T or 2T with T = Z fg The selection of the half-width determines the frequency response of the test signal and thus the controlled frequency band.

Es ist bereits bekannt ("Proceedings of the Institution of Electrical Engineers", Part III, Vol. 99, 1952, "The Synthesis of a Network to have a Sine-Squared Impulse Response", Seiten 373 bis 376), mit Hilfe eines speziellen Filters Jeweils aus einem Einheitssprung einen Impuls einer gewünschten Form zu erzeugen. Sollen auf diese Weise Testimpulse für Fernsehübertragungseinrichtungen erzeugt werden, so sind aufwendige Filter erforderlich. Beispiel weise ist es in der Fernsehtechnik üblich, einen sin2 -Impuls nach Fig. 1 mit der Halbwertsbreite a = 2T s(t) 5 cos2 fgt - 2T zt 42T = 0 sonst mit Hilfe eines Filters 7. Grades zu erzeugen.It is already known ("Proceedings of the Institution of Electrical Engineers ", Part III, Vol. 99, 1952," The Synthesis of a Network to Have a Sine-Squared Impulse Response ", pages 373 to 376), each with the help of a special filter to generate an impulse of a desired shape from a unit jump. Should in this way test pulses for television transmission equipment are generated, expensive filters are required. It is an example in television technology usual, a sin2 pulse according to Fig. 1 with the half-width a = 2T s (t) 5 cos2 fgt - 2T zt 42T = 0 otherwise to be generated with the help of a 7th degree filter.

Aus einer anderen Arbeit ist bekannt ("Eine zweckmäßige Erweiterung des Impuls- und Spannungsignals, Rundfunktechnische Mitteilungen 9 (1965), Seiten 19 - 25), daß für die Erzeugung eines der erwähnten geträgerten Impulssignale zusätzlich zu dem impuls formenden Filter noch ein geeigneter Modulator und eine Addierschaltung notwendig ist.From another work it is known ("An appropriate extension of the pulse and voltage signal, Rundfunktechnische Mitteilungen 9 (1965), pages 19-25) that for the generation of one of the mentioned carrier pulse signals in addition In addition to the pulse-shaping filter, there is also a suitable modulator and an adder circuit necessary is.

Die bei der bekannten Methode erforderlichen Filter und Modulatoren sind im allgemeinen mit einem relativ großen Aufwand verbunden. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Testsignalgenerator nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zu schaffen, der einen gegenüber vergleichbaren bekannten Testsignalgeneratoren geringeren Aufwand erfordert.The filters and modulators required in the known method are generally associated with a relatively large amount of effort. Object of the invention is to provide a test signal generator according to the preamble of claim 1 create, which is less than comparable known test signal generators Requires effort.

Gemäß der Erfindung wird der Testsignalgenerator zur Lösung dieser Aufgabe entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 ausgebildet. Ein derartiger Testsignalgenerator läßt sich insbesondere in Vorrichtungen zur Prüfung von FernsehUbertragungskanälen, insbesondere Bildfernsprechkanälen oder Rundfunk-Fernsehen verwenden Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß die bei vergleichbaren bekannten Testsignalgeneratoren erforderlichen, relativ aufwendigen impulsformenden Filter, insbesondere Spulenfilter, sowie auch die bei der Erzeugung geträgerter Impuls signale notwendigen Modulatoren und Addierschaltungen vermieden werden. Darüber hinaus ist auch ein zum Ausgleich der Dämpfung eines impulsformenden Filters dienender Verstärker eingespart. Weiterhin ist es nicht erforderlich, einen sehr schmalen, aber energiereichen Rechteckimpuls als Eingangssignal für einen Impulsformer zu bilden, und es wird darüber hinaus eine hohe Genauigkeit durch besonders gute Approximation des Testimpulses erzelt.According to the invention, the test signal generator is used to solve this Task designed according to the characterizing features of claim 1. Such a test signal generator can be used, in particular, in devices for testing of television transmission channels, in particular video television channels or radio television use These measures have the advantage that the comparable known test signal generators required, relatively complex pulse-shaping Filters, especially coil filters, as well as the generation Carried pulse signals necessary modulators and adding circuits avoided will. In addition, one is also used to compensate for the attenuation of a pulse shaping system Filters serving amplifier saved. Furthermore, it is not necessary to have a very narrow but high-energy square-wave pulse as an input signal for a pulse shaper to form, and it is also a high level of accuracy due to particularly good Approximation of the test pulse.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous refinements of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird anhand der in den Fig. 1, 2 und 5 gezeigten Diagramme, sowie der in den Fig. 3, 4, 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is based on the diagrams shown in FIGS. 1, 2 and 5, and the exemplary embodiments shown in FIGS. 3, 4, 6 and 7 are explained in more detail.

Es zeigen Fig. 1 einen Testimpuls, wobei die Amplitude als Funktion der Zeit dargestellt ist, Fig. 2 das Spektrum für den in Fig. 1gezeigten Impuls für die Halbwertsbreiten T oder 2T, Fig. 3 und Fig. 4 Ersatzschaltbilder zu tiberlegungen im Rahmen der Erfindung, Fig. 5 ein kontinuierliches Testsignal und ein pulsamplitudenmoduliertes Testsignal als Funktion der Zeit, Fig. 6 und Fig. 7 jeweils einen erfindungsgemäßen Testsignalgenerator.1 shows a test pulse, the amplitude as a function FIG. 2 shows the spectrum for the pulse shown in FIG for the half-widths T or 2T, Fig. 3 and Fig. 4 equivalent circuit diagrams to consider within the scope of the invention, FIG. 5 shows a continuous test signal and a pulse-amplitude-modulated one Test signal as a function of time, FIGS. 6 and 7 each show one according to the invention Test signal generator.

Fig. 2 zeigt die Ubertragungsfunktion S(f)als Fouriertransformierte der in Fig. 1 als Beispiel dargestellten Funktion s(t). Für einen sin2-Impuls mit der Halbwertsbreite a = 2T ergibt sich: Es ist eine Erkenntnis im Rahmen der Erfindung, daß bei der Prüfung bandbegrenzter Kanäle mit der Grenzfrequenz fg anstelle des kontinuierlichen Testsignales theoretisch die durch ideale Ab- tastung des Testsignales erzeugte Nadelimpulsfolge ts(n)} für den Fall treten kann, daß das Testsignal zuvor durch einen idealen Tiefpaß mit der Grenzfrequenz fg bandbegrenzt wurde. Fig. 3 zeigt eine derartige Anordnung, wobei demTestimpulsformer 1 eine Kettenschaltung aus dem idealen Tiefpaß 2 und dem Abtaster 4 nachschaltet ist. Dies ergibt sich aus dem Abtasttheorem in Verbindung mit der Überlegung, daß man entsprechend Fig. 3 einen bandbegrenzten übertragungskanal 6 in einen idealen Tiefpaß 61 und einen verzerrenden Vierpol 62 aufteilen kann.FIG. 2 shows the transfer function S (f) as a Fourier transform of the function s (t) shown as an example in FIG. 1. For a sin2 pulse with a half width of a = 2T we get: It is a finding within the scope of the invention that when testing band-limited channels with the cutoff frequency fg, instead of the continuous test signal, the needle pulse sequence ts (n)} generated by ideal sampling of the test signal can theoretically occur in the event that the test signal passes through beforehand an ideal low-pass filter with the cutoff frequency fg was band-limited. Fig. 3 shows such an arrangement, the test pulse shaper 1 being followed by a chain circuit comprising the ideal low-pass filter 2 and the scanner 4. This results from the sampling theorem in conjunction with the consideration that, as shown in FIG. 3, a band-limited transmission channel 6 can be divided into an ideal low-pass filter 61 and a distorting quadrupole 62.

Das Spektrum 5 (f) dieser durch die ideale Abtastung gewonnenen n Impulsfolge s(k) ist bekanntlich periodisch und stimmt im Bereich -fg< f vfg mit dem des kontinuierlichen Testsignales, das g für positive Frequenzen O#f#fg in Fig. 2 gezeigt ist, überein: 5n (f) = S(f) fg - f <ffg Reale Impulse einer Impulsfolge haben eine meßbare Dauer, im Grenzfall gerade die Dauer eines Abtastintervalls T, die Impulsfolge wird dann, anschaulich gesagt, zur Treppenfunktion. Spektral bedeutet diese Impulsverbreiterung eine Multiplikation des Impulsfolge spektrums 5n (f) mit der Ubertragungsfunktion eines Haltegliedes der Haltezeit T. Demnach ist das entstehende verbreiterteSpektrum abgesehen von einer Konstanten, durch die folgende Beziehung gegeben: Für den allein interessierenden Bereich /f/ < fg bedeutet dies g eine spektrale Absenkung, die an der Bandgrenze etwa 4 dB ausmacht.The spectrum 5 (f) of this n pulse sequence s (k) obtained by ideal sampling is known to be periodic and in the range -fg <f vfg corresponds to that of the continuous test signal, the g for positive frequencies O # f # fg in FIG. 2 is shown, agree: 5n (f) = S (f) fg - f <ffg Real impulses of a pulse train have a measurable duration, in the borderline case precisely the duration of a sampling interval T, the pulse train then becomes, to put it clearly, a step function. Spectrally, this pulse broadening means a multiplication of the pulse train spectrum 5n (f) with the transfer function of a holding element of the holding time T. Accordingly, the resulting broadened spectrum, apart from a constant, is given by the following relationship: For the range / f / <fg, which is of interest alone, this means a spectral lowering which amounts to about 4 dB at the band limit.

Diese Absenkung wird zweckmäßigerweise durch eine geeignete inverse Vorverzerrung des abzutastenden Signals berücksichtigt. Dabei kann gegebenenfalls auch eine Berücksichtigung bekannter nicht störender Verzerrungen des Ubertragungskanales bei der Vorverzerrung vorgenommen werden.This lowering is expediently achieved by a suitable inverse Predistortion of the signal to be sampled is taken into account. In this case, if necessary also a consideration of known, non-interfering distortions of the transmission channel can be made during pre-distortion.

Dies ist bei der Vorrichtung nach Fig. 4 der Fall. Das vom Test- impulsformer 1 erzeugte Signal S(f) wird mit Hilfe des idealen Tiefpasses 2 bandbegrenzt und im Vorentzerrer 3 vorverzerrt, so daß am Eingang des Abtasters 4 das Spektrum 5a (f) erscheint: = 0 sonst.This is the case with the device according to FIG. The signal S (f) generated by the test pulse shaper 1 is band-limited with the aid of the ideal low-pass filter 2 and pre-distorted in the pre-equalizer 3 so that the spectrum 5a (f) appears at the input of the sampler 4: = 0 otherwise.

Nach Abtastung durch den Abtaster 4 und Verbreiterung durch den Haltekreis 5 erscheint am Eingang des Ubertragungskanals 6 die Pulsfolge ts'(n)} mit dem Spektrum Snt(f), das nunmehr wegen der Vorverzerrung nach der spektralen Verformung durch den Haltekreis im interessierenden Bereich /f/<fg mit Sn(f) und damit mit S(f) übereinstimmt.After scanning by the scanner 4 and widening by the holding circle 5 appears at the input of the transmission channel 6, the pulse train ts' (n)} with the spectrum Snt (f), which is now due to the predistortion after the spectral deformation by the holding circle in the area of interest / f / <fg with Sn (f) and thus with S (f) matches.

Sn'(f) = Sn(f) = S(f) -fg#f#fg.Sn '(f) = Sn (f) = S (f) -fg # f # fg.

Voraussetzung für die Prüfung eines Ubertragungskanales mit Hilfe derartiger pulsamplitudenmodulierter (PAM-) Testsignale ist die bandbegrenzende Eigenschaft des Ubertragungskanales.Prerequisite for testing a transmission channel with the help such pulse amplitude modulated (PAM) test signals is the band-limiting one Property of the transmission channel.

In Fig. 5 sind als Beispiel ein kontinuierliches Testsignal (s(t)) und ein entsprechendes PAM-Testsignal ts'(n)) dargestellt.In Fig. 5, a continuous test signal (s (t)) and a corresponding PAM test signal ts' (n)) is shown.

Insbesondere werden statt des kontinuierlichen Testsignales nur dessen, insbesondere mit einem Haltekreis nullter Ordnung, definiert verbreiterte Abtastwerte verwendet.In particular, instead of the continuous test signal, only those in particular with a zero order hold circuit, defines broadened samples used.

In vorteilhafter Weise ist es nicht nötig, die in Fig. 4 angegebene Prozedur der Pulsformung, Vorverzerrung, des Abtastens und Haltens tatsächlich auzuführen. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform, die in Fig; 6 gezeigt ist, tritt an die Stelle dieser Elemente 1 ...5 der Anordnung nach Fig. 4 ein Testsignalgenerator, bei dem die einzelnen Abtastwerte von Gleichspannungsquellen 71 ... 7N bereitgestellt und von einem durch einen Takt T fortschaltbaren Analogwertmultiplexer 8 nacheinander auf den Ausgang gegeben werden. Die Gleichspannungsquellen lassen sich dabei in einfacher Weise mit Hilfe von Spannungsteilern realisieren.Advantageously, it is not necessary to use that indicated in FIG Procedure of pulse shaping, pre-distortion, sampling and holding actually to be carried out. In an expedient embodiment, which is shown in FIG. 6 occurs to the Place these elements 1 ... 5 of the arrangement according to FIG. 4 a test signal generator, in which the individual samples are provided by DC voltage sources 71 ... 7N and by an analog value multiplexer 8 which can be incremented by a clock T one after the other to be given to the exit. The DC voltage sources can be used in can be easily implemented with the help of voltage dividers.

Eine besonders große Ersparnis bei der Testsignalerzeugung kann sich insbesondere dann ergeben, wenn das vorgegebene kontinuierliche Testsignal ein trägerfrequentes Impulssignal ist, insbesondere ein geträgerter 20T-Impuls mit sin2-förmiger Hüllkurve.A particularly large saving in the test signal generation can result result in particular when the specified continuous test signal is a carrier frequency Pulse signal is, in particular, a carried 20T pulse with a sin2-shaped envelope.

Der Testsignalgenerator läßt sich ferner entsprechend Fig. 7 vorteilhaft mit Hilfe eines Schieberegisters aufbauen. Von den N-Stufen dieses Schieberegisters sind die ersten drei Stufen 91 ... 93 und die letzte Stufe 9N dargestellt. Alle Stufen werden gemeinsam mit dem Takt T beaufschlagt, so daß der an den Eingang gelegte Rechteckimpuls dem Takt entsprechend von einer Stufe zur nächsten geschoben wird.The test signal generator can also be advantageous in accordance with FIG with the help of a shift register. From the N stages of this shift register the first three stages 91 ... 93 and the last stage 9N are shown. All Stages are acted upon together with the clock T, so that the applied to the input Rectangular pulse is shifted from one level to the next according to the cycle.

An den Ausgängen der Stufen 91 ... 9N liegt jeweils ein Bewertungselement V1 ... 17N,2beispielsweise als Spannungsteiler ausgebildet sein kann.An evaluation element is present at the outputs of the stages 91 ... 9N V1 ... 17N, 2 can be designed as a voltage divider, for example.

Die Ausgänge der Bewertungselemente 171 ... 17N sind an Eingänge des Analogwertaddierers 9 geführt, mit dessen Hilfe eine Analogwertaddition vorgenommen wird, so daß sich an seinem Ausgang das Signal ls (n)? ergibt.The outputs of the evaluation elements 171 ... 17N are connected to inputs of the Analog value adder 9 out, with the help of which an analog value addition is made so that the signal Is (n)? results.

Ein einzelner Impuls wird auf ein digitales Schieberegister, bestehend aus einer Kette von N bistabilen Kippstufen 91 ... 9N gegeben. Die einzelnen verschobenen Impulse werden entsprechend der zu erzeugenden Wertefolge mit Hilfe der N Spannungsgeber 171 ... 17N gewichtet und mit Hilfe des Analogwertaddierers 9 addiert.A single pulse is made up of a digital shift register given from a chain of N bistable flip-flops 91 ... 9N. The individual moved Pulses are generated according to the sequence of values to be generated with the help of the N voltage generators 171 ... 17N weighted and added using the analog value adder 9.

Die Testsignalgeneratoren nach Fig. 6 und 7 kommen im wesentlichen mit digitalen Elementen aus und können vorteilhaft als integrierte Bausteine ausgebildet werden. Durch entsprechende Wahl der Spannungswerte können auf einfache Weise Testsignale beliebiger Kurvenform erzeugt werden.The test signal generators of FIGS. 6 and 7 essentially come with digital elements and can advantageously be designed as integrated modules will. By selecting the voltage values accordingly, test signals can be generated in a simple manner any curve shape can be generated.

Die am Testsignalgenerator einzustellenden Spannungswerte der Gleichspannungsquellen 71 ... 7N erhält man durch Fouriertransformation des vorverzerrten Spektrums 5a (f).The voltage values of the DC voltage sources to be set on the test signal generator 71 ... 7N is obtained by Fourier transforming the predistorted spectrum 5a (f).

Die Auswertung der verzerrten Signale kann in bekannter Weise, z.B. durch Vergleich mit dem unverzerrten Testsignal erfolgen.The evaluation of the distorted signals can be done in a known manner, e.g. by comparison with the undistorted test signal.

Vorzugsweise lassen sich dabei adaptive Entzerrer in bekannter Weise einstellen.Preferably, adaptive equalizers can be used in a known manner to adjust.

7 Patentansprüche 7 Figuren L e e r s e i t e7 claims 7 figures L e r s e i t e

Claims

Claims 1. Test signal generator for a device for measuring the linear distortion of a band-limited channel with the help of at least a test signal, which brings about a test of the channel with a test signal spectrum, resulting from a given continuous test signal, d a d u r c it should be noted that the test signal is a pulse-amplitude-modulated one Signal (s' (n)), whose pulse amplitudes correspond to the sample values of one of the given continuous test signal (s (t)) derived reference signal (Fig. 5).

2. Test signal generator according to claim 1, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h the use in a device for testing a television transmission channel, in particular video telephony channel es.

3. Test signal generator according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e it is not known that the reference signal is an amplitude-corrected one A continuous test signal is that there is a frequency response increase for the test signal spectrum within the limited transmission band of the channel in the sense of an approximation to the amplitude curve of the given by the continuous test signal (s (t)) Spectrum results. (Fig. 5).

4. Test signal generator according to claim 1 to 3, d a d u r c h g e k It is noted that the pulse amplitude modulated signal (s' (n)) is made using a clock-controllable analog value multiplexer (8) is formed, the inputs of which upstream voltage sensors (71 ... 7N) corresponding to the amplitudes of the reference signal Release voltage (Fig. 5, 6).

5. Test signal generator according to one of claims 1 to 3, d a -d u r c h g e k e n n n n z e i c h n e t that the pulse amplitude modulated signal (s' (n)) with the help of a clock controllable Shift register is formed, the outputs of which are connected to a voltage generator (9).

6. Test signal generator according to claim 3, g e k e n n z e i c h -n e This means that known distortions of the transmission channel are taken into account in the pre-distortion.

7. Test signal generator according to one of the preceding claims, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the specified continuous test signal is a carrier-frequency pulse signal.