NL8101508A - Automatische intermodulatievervormingstestkiezer. - Google Patents

Description

+ *

813076/ti/AA

Korte aanduiding: Automatische intexmoduiatievervormings testkiezer.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het automatisch bepalen van het percentage intermodulatievervorming in een te testen eenheid met gebruik van SMPTE of CCIF test-signalen.

5 Xntermodulatie kan worden gedefinieerd als: het optreden in een niet-lineair ketenelement van frekwenties corresponderend met de sommen en verschillen van twee of meer grondfrekwenties en de harmonischen daarvan die door het element worden overgedragen. Wanneer derhalve twee frekwenties aan de ingang van een audio-10 frekwentie-eenheid worden aangeboden, treden niet alleen de grondfrekwenties in het uitgangssignaal op maar ook som- en verschil-frekwenties die als regel niet harmonisch gerealiseerd zijn aan de grondfrekwenties.

Verscheidene technieken en instrumenten zijn bekend voor het 15 meten van de intermodulatievervorming. Twee van de meest gebruikte tests zijn de SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) en de CCIF (International Telephonic Consultative Committee) tests.

De SMPTE test is beschreven in "Analysis and Measurement of 20 Distortion in Variable-Density Recording" door Frayne en Scoville, J.S.M.P.T.E., 32 (juni 1939) pagina's 648-673) met betrekking tot de evaluatie van vervorming bij geluidsregistratie op film met variabele dichtheid. Het bij de SMPTE test gebruikte signaal heeft een laagfrekwentcomponent (tussen 40 Hz en 100 Hz) en een hoog-25 frekwentcomponent (tussen 1000 Hz en 12.000 Hz) die bij elkaar geteld zijn in een amplitudeverhouding van 4:1; in sommige gevallen worden andere amplitudeverhoudingen gebruikt.

De CCIF test is beschreven in "Nichtlineare Verzerrungen von Mikrophonen" door Braunmuhl en Weber, Elektrotechnische Zeitschrift editie 54, november 1933 en verschilt van de SMPTE test doordat 81 01 508

*% V

-2- een stel signalen met gelijke amplitude en vrijwel gelijke frekwen-tie naar de te testen eenheid worden gevoerd. De niet-lineairiteit van de te testen eenheid levert intermodulatieprodukten op tussen de twee signalen die vervolgens gemeten worden. Voor het typische 5 geval van ingangssignalen van 14 kHz en 15 kHz bedragen de inter» modulatiecomponenten 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz etc. en 13 kHz, 16 kHz, 12 kHz etc.. Even of asymmetrische vervormingen leveren de laag-frekwente componenten terwijl oneven of symmetrische vervormingen de frekwentiecomponenten nabij de frekwenties van de ingangssigna-10 len leveren. In het algemeen worden alleen de even frekwentiecomponenten gemeten.

Er zijn instrumenten bekend die zowel de SMPTE en de CCIF intermodulatietests mogelijk maken. Bij deze analysators moet de bedienaar echter met de hand tussen deze twee tests kiezen.

15 De uitvinding verschaft een inrichting waarmee vastgesteld wordt of een SMPTE of een CCIF intermodulatietestsignaal aanwezig is en de uitgangsketen van een vervormingsanalysator naar een geschikte stand wordt omgeschakeld. Bij de SMPTE testmethode wordt een laagfrekwent toonsignaal en een hoogfrekwent toonsignaal ge-20 bruikt. Niet-lineaire vervorming die in het te testen apparaat optreedt resulteert in zijbanden van het hoogfrekwent signaal. Bij de CCIF testmethode worden twee hoogfrekwent toonsignalen gebruikt, zodat niet-lineaire veworming in een signaal zal resulteren voor het verschil tussen de twee frekwenties.

25 Wanneer de frekwentiespectra van de SMPTE en CCIF testsignalen * worden geanalyseerd, blijkt dat steeds een belangrijke hoeveelheid laagfrekwentenergie in het SMPTE signaal aanwezig is. De enige situatie echter waarbij een belangrijke heoveelheid laagfrekwentenergie aanwezig is in het CCIF signaal, is wanneer het sterk ver-30 vormd wordt (meer dan 30$ of 10 dB). De vervormingsmetingen worden daardoor beperkt tot beneden 30$ en de laagfrekwentenergie wordt gemeten en vergeleken met een referentiewaarde. Wanneer de laag- 81 01 5 08 Ψ 4 -3- frekwente energie-inhoud groter is dan het referentieniveau, wordt aangenomen dat het een SMPTE test betreft en dat het in het andere geval een CCIF test betreft. De vergelijking wordt uitgevoerd door een vergelijker die schakelmiddelen stuurt voor het omscha-5 keien van de uitgangsketens van de vervormingssanalysator.

De uitvinding beoogt een vervormingsanalysator te verschaffen die automatisch vaststelt of een SMPTE of een CCIF intermodu-latievervormingstestsignaal op haar ingang aanwezig is.

De uitvinding beoogt verder een inrichting te verschaffen die 10 de uitgang van een intermoduiatievervormingsanalysator afhankelijk van het type ingangssignaal omschakelt.

De inrichting volgens de uitvinding omvat daartoe ingangs-middelen voor de ontvangst van het testsignaal afkomstig van de te testen eenheid, een SMPTE intermodulatievervormingsanalysator 15 met een met de ingangsmiddelen verbonden ingang, een CCIF inter-modulatievervormingsanalysator met een met de ingangsmiddelen verbonden ingang, schakelmiddelen voor het omschakelen tussen een uitgang van de ShPTE intermodulatievervormingsanalysator en een uitgang van de CCIF vervormingsanalysator, en middelen voor het 20 vergelijken van de laagfrekwente energie-inhoud van het testsignaal met een referentieniveau dat representatief is voor de energie-inhoud van een typisch SMPTE testsignaal, waarbij de vergelijkingsmiddelen verbonden zijn met een stuuringang van de schakelmiddelen.

25 De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening.

Fig. 1 toont een blokdiagram van een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding; fig. 2 toont een gedeeltelijk frekwentiespectrum van het SMPTE testsignaal zoals dat op het scherm van een spectrum-30 analysator weergegeven kan worden; en fig. 3 toont een gedeeltelijk frekwentiespectrum van het CCIF testsignaal zoals dat op het scherm van een spectrumanaly- 81 01 5 08 -4- sator afgeheeld kan worden.

Het ingangssignaal dat naar de intermodulatie-analysator volgens fig. 1 gevoerd wordt is het uitgangssignaal ^an het te testen apparaat. D.w.z., dat het ingangssignaal het resultaat is 5 van het overdragen van het SMPTE of van het CCIF testsignaal door het te testen apparaat* Het ingangssignaal wordt naar een ingangsversterker 10 gevoerd. Het enkelvoudig uitgangssignaal van de versterker 10 wordt in twee richtingen afgeleid.

Het uitgangssignaal van de versterker 10 wordt enerzijds via 10 een hoogdoorlaatfilter 20 naar een demodulator 30 gevoerd. Het draaggolfniveau van het gedemoduleerde signaal wordt ingesteld door de niveau-instelketen 35. De niveau-instelketen 35 kan gevormd worden door een handbediend instelelement (zoals een potentiometer) of een automatische besturingsketen. Het gedemoduleerde 15 signaal wordt naar een laagdoorlaatfilter 25 gevoerd. De bovenomschreven elementen (20, 30, 35 en 25) vormen een SMPTE intermodulatie-analysator.

Het uitgangssignaal van de versterker 10 wordt anderzijds via een niveau-instelketen 50 naar een laagdoorlaatfilter 60 ge-20 voerd. De niveau-instelketen 50 kan gevormd worden door een bekende niveauregelketen. Deze elementen, 50 en 60, vormen een CCIF intermodulatie-analysator.

De uitgang van het laagdoorlaatfilter 60 is verbonden met de B pool van een dubbelpolige enkelvoudige omschakelaar 90 en 25 de uitgang van het laagdoorlaatfilter 25 is verbonden met de A pool , van de schakelaar 90. De schakelaar 90 kan gevormd worden door een elektronische schakelaar (zoals een transistor- of CM0S-schakelaar), een relais als aangegeven in fig. 1, of een gelijksoortig schakelmiddel. De uitgang van het laagdoorlaatfilter 60 30 is eveneens via een gelijkrichter 80 verbonden met een vergelijker 70. De andere ingang van de vergelijker 70 ontvangt een extern referentiesignaal dat wordt vergeleken met het uitgangs- 81015 08 -5-

* V

signaai van het laagdoorlaatfilter 60. Als het uit’gcrgissignaal van het laagdoorlaatfilter 60 kleiner is dan het referentiesignou!^ —. ' zal de schakelaar 90 (via de spoel 75) de uitgang van het laagdoorlaatfilter 60 met een vervormingsversterker 40 verbinden.

5 Wanneer echter het uitgangssignaal van het filter 60 groter is % dan het referentiesignaal zal de schakelaar 90 de uitgang van de amplitudemodulatiedetector 30 uit de vervormingsversterker verbinden. De versterkte vervormingscomponent wordt dan naar een effec-tieve-waardedetector en uitleeseenheid 100 gevoerd, waarin op be-10 kende wijze de effectieve waarde van de vervorming wordt gemeten en weergegeven. De vervorming kan worden weergegeven in procenten of dB.

Voorafgaand aan een beschrijving van de werking van de inrichting volgens de uitvinding zal eerst een korte beschrijving gegeven 15 worden van de bij de 5MPTE en CCIF tests betrokken frekwenties.

Voor de twee frekwenties f-j en fg zullen de intermodulatieprodukten bestaan uit tweede orde termen (f^ + f2) en (f^ - f2); derde orde termen (2fj + f2), (2f^ - f2), fj + 2f2? en (fj - 2f2); enz. voor de hogere som- en verschilfrekwenties.

20 Fig. 2 toont een gedeelte van het frekwentiespectrum optre dend aan de ingang van de versterker 10 wanneer het SMPTE test-signaal naar het te testen apparaat wordt gevoerd, waarbij de waarden der grondfrekwenties van'60 Hz en 7000 Hz slechts als voorbeeld gegeven zijn. De andere frekwenties zijn som- en ver-25* schilfrekwenties die in het te testen apparaat opgewekt zijn.

Opgemerkt wordt, dat de lagere grondfrekwentie f^ een amplitude heeft van 100$ en alle andere frekwenties qua amplitude ten opzichte van die frekwentie zijn aangegeven· De amplitude van de grondfrekwentie fg is 12 dB kleiner, hetgeen overeenkomt met een 30 amplitude-niveau van 25%; dit vormt de voornoemde amplitudever-houding van 4:1. De amplitude van de som- en de verschilfrekwenties hangt af van de mate van intermodulatievervorming in het te 81 01 5 08 S. ~ -6- testen apparaat. Het intermodulatiepercentage wordt gerefereerd aan de amplitude van het hoogfrekwentsignaal. Hoewel andere frekwenties boven en onder f2 geleverd zullen worden zijn zij in fig. 2 duidelijkheidshalve weggelaten.

5 Bij de CCIF test worden net als bij de SMPTE test twee grond- frekwenties f^ en f2 gebruikt. Bij de CCIF test hebben f-j en f2 echter een gelijke amplitude en een frekwentieverschil van 30 tot 1000 Hz. Tussen elke grondfrekwentie en de tweede harmonische van de andere grondfrekwentie worden intermodulatieprodukten in het te 10 testen apparaat opgewekt. Fig. 3 toont een gedeelte van het frekwentiespectrum optredend aan de ingang van de versterker 10 wanneer het CCIF testsignaal naar het te testen apparaat gevoerd wordt. De grondfrekwenties van 14.000 Hz en 15.000 Hz zijn hier slechts als voorbeeld gebruikt. De getoonde frekwenties zijn de 15 som- en verschilfrekwenties die in het te testen apparaat ontstaan. De signalen met de frekwenties fj en f2 hebben beide amplitude-niveau's van 100$. De amplituden van de andere frekwenties hangen af van de mate van intermodulatievervorming van het te testen apparaat.

20 Uit de vergelijking van de spectra van de SMPTE en CCIF test- signalen volgt dat er steeds een belangrijke hoeveelheid laag-frekwente energie (minder dan bijv. 10.000 Hz) in de SMPTE test-signalen aanwezig is. De enige keer dat een belangrijke hoeveelheid laagfrekwente energie in het CCIF spectrum aanwezig zal zijn, 25 is wanneer er sterke vervorming in het te testen apparaat optreedt. Indien daarom het CCIF deel van de analysator nooit meer vervorming behoeft te meten van 30$ of -10 dB, kan de laagfrekwente energie als getoond in fig. 1 gedetecteerd worden en met een referentiewaarde vergeleken worden.

30 Tijdens de werking wordt het uitgangssignaal van het te testen apparaat door de versterker 10 tot een voorafbepaald niveau versterkt voordat het zowel naar een SMPTE analysator als naar een 81015 08 -7- CCIF analysator gevoerd wordt. De SMFTE analysator omvat een hoog-doorlaatfilter 20, een demodulator 30, een niveau-instelketen 35 en een laagdoorlaatfilter 25. Voor het meten van de intermodulatie-produkten ten gevolge van het SHPTE signaal moet de oorspronkelijke 5 laagfrekwent signaalcomponent f^ verwijderd worden. Dit wordt verzorgd door het hoogdoorlaatfilter 20. Het uitgangssignaal van het filter 20 omvat wat kan worden aangeduid als de draaggolf en de resulterende zijbanden daarvan. Deze draaggolf wordt dan door de demodulator gedemoduleerd. Het draaggolfniveau wordt automatisch 10 of met de hand ingesteld ter verkrijging van een draaggolfniveau van 100$. Hiermee is direkte uitlezing van de analysator in een percentage van de modulatie mogelijk. Het uitgangssignaal van de demodulator wordt door het laagdoorlaatfilter 25 gevoerd die de draaggolf verwijdert en de modulerende omhullende naar de effec-15 tieve-waardedetector en uitleeseenheid 100 via de vervormingsver-sterker 40 overdraagt wanneer de schakelaar 90 in de stand A staat.

De CGF analysator omvat een niveau-instelketen 50 en een laagdoorlaatfilter 60. Met de niveau-instelketen 50 wordt het ingangssignaal zodanig ingesteld, dat de amplituden van de grond-20 frekwenties 100$ bedragen, waardoor een direkte uitlezing in een percentage van de modulatie mogelijk is. Het signaal wordt vervolgens door het laagdoorlaatfilter 60 en daarna viacb vervormings-versterker 40 naar de effectieve-waardedetector en uitleeseenheid 100 gevoerd wanneer de schakelaar 90 in de stand B staat.

25 Het uitgangssignaal van het filter 60, dat in wezen de lage verschilfrekwentiecomponenten ten gevolge van even of asymmetrische vervormingen in het te testen apparaat is, wordt tevens door een diode 80 gelijkgericht en naar een ingang van een vergelijker 70 gevoerd. De andere ingang van de vergelijker 70 ontvangt een refe-30 rentieniveau 95 dat representatief is voor de typische laag- frekwente energie-inhoud van een SMPTE intermodulatietestsignaal. Wanneer het signaal afkomstig van het laagdoorlaatfilter 60 81 01 508 -8- kleiner is dan het referentieniveau 95 zal het uitgangssignaal van de vergelijker 70 de schakelmiddelen 90 door middel van de spoel 75 in de B positie brengen, waarbij het uitgangssignaal van het laagdoorlaatfilter óO naar het ingangssignaal van de 5 vervormingsversterker 40 gevoerd wordt. Wanneer echter het signaal afkomstig van het laagdoorlaatfilter 60 groter is dan het referentieniveau 95 zal het uitgangssignaal van de vergelijker 70 de schakelmiddelen 90 door middel van de spoel 75. in de A positie brengen, waarbij het uitgangssignaal van het laagdoorlaat-10 filter 25 naar de ingang van de vervormingsversterker 40 gevoerd wordt. De versterker 40 versterkt dan het vervormingssignaal alvorens het gemeten wordt door een effectieve waardedetector en op een uitleesvenster afgeheeld wordt. Deze meter kan worden gecalibreerd in procenten van de modulatie of dB. In sommige ge-15 vallen kan het gebruik van een gemiddelde-waardedetector in plaats van een effectieve-waardedetector toepasselijk zijn.

- Conclusies - 8101508

Claims (8)

1. Inrichting voor het automatisch bepalen van het percentage intermodulatievervorming in een te testen eenheid met gebruik van SMPTE of CCIF testsignalen, gekenmerkt door ingangsmiddelen voor de ontvangst van het testsignaal afkomstig 5 van de testen eenheid, een SMPTE intermodulatievervormingsanaly-sator met een met de ingangsmiddelen verbonden ingang, een CCIF intermodulatievervoxmingsanalysator met een met de ingangsmiddelen verbonden ingang, schakelmiddelen voor het omschakelen tussen een uitgang van de SMPTE intermodulatievervormingsanalysator en 10 een uitgang van de CCIF vervormingsanalysator, en middelen voor het vergelijken van de laagfrekwente energie-inhoud van het test-signaal met een referentieniveau dat representatief is voor de energie-inhoud van een typisch SMPTE testsignaal, waarbij de ver-gelijkingsmiddelen verbonden zijn met een stuuringang van de 15 schakelmiddelen.

2. Inrichting volgens conclusie 1,gekenmerkt door vervormingsversterkingsmiddelen voor het versterken van het uitgangssignaal van de schakelmiddelen, en een effectieve-waarde-detector en weergavemiddelen die verbonden zijn met een uitgang 20 van de vervormingsversterkingsmiddelen voor het detecteren en weergeven van het intermodulatiepercentage.

3. Inrichting volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat de schakelmiddelen een relais omvatten.

4. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, 25 dat de schakelmiddelen een CMOS schakelaar omvatten.

5. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de CCIF intermodulatievervormingsanalysator gevormd wordt door niveau-instellingsmiddelen die het uitgangssignaal van de ingangsmiddelen ontvangen voor het instellen van het niveau van het test- 30 signaal, terwijl een laagdoorlaatfilter voor het filteren en ver- 81 01 508 -10- , v 1 ' 'tf· * wijciere η van de hoogfrekwentcomponent uit het testsignaal aanwezig is en het uitgangssignaal van het laagdoorlaatfilter naar de ver-gelijkingsmiddelen en naar de schakelmiddelen gevoerd wordt, ó. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, 5 dat de SMPTE vervormingsanalysator gevormd wordt door een hoog-doorlaatfilter dat het uitgangssignaal van de ingangsmiddelen ontvangt ter verwijdering van de laagfrekwentcomponent uit het testsignaal, demodulatiemiddelen voor het demoduleren van het uitgangssignaal van het hoogdoorlaatfilter, en een laagdoorlaatfilter ter 10 verwijdering van de hoogfrekwentcomponenten uit het uitgangssignaal van de demodulatiemiddelen, waarbij het laagdoorlaatfilter met de schakelmiddelen is verbonden.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de SMPTE intermodulatievervormingsanalysator verder gevormd 15 wordt door niveau-instelmiddelen voor het instellen van het draag-golfniveau van het testsignaal.

8. Inrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door vervormingsversterkingsmiddelen voor het versterken van het uitgangssignaal van de schakelmiddelen.

9. Inrichting volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de ingangsmiddelen gevormd worden door een versterker.» 81015 0 8