RU2308042C2 - Method and device for estimation of frequency distortion - Google Patents
Method and device for estimation of frequency distortion Download PDFInfo
- Publication number
- RU2308042C2 RU2308042C2 RU2006113375/28A RU2006113375A RU2308042C2 RU 2308042 C2 RU2308042 C2 RU 2308042C2 RU 2006113375/28 A RU2006113375/28 A RU 2006113375/28A RU 2006113375 A RU2006113375 A RU 2006113375A RU 2308042 C2 RU2308042 C2 RU 2308042C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- reference signal
- measuring
- average rectified
- unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано при построении измерителей уровня частотных искажений, вносимых частотно-зависимыми устройствами, например усилителями аудиосигналов.The invention relates to the field of radio measurements and can be used in the construction of meters of the level of frequency distortion introduced by frequency-dependent devices, for example, amplifiers of audio signals.
Принятый в качестве прототипа способ оценки частотных искажений, состоящий в подаче на вход исследуемого четырехполюсника тестового шумового сигнала и определении максимального отклонения огибающей спектра выходного сигнала от горизонтальной прямой [Прокофьев В. Г., Пахарьков Г. Н. Зарубежная бытовая радиоэлектронная аппаратура: Справочник. М.: Радио и связь, 1988, стр.22; Yamaha EQ-550. Natural sound stereo graphic equalizer. Owner's manual, 1999, стр.9], малоинформативен, так как не учитывается форма АЧХ, а определяются лишь точки, максимально удаленные от идеальной АЧХ. Относительное усиление - коэффициент усиления на частоте ω; K(ω0) - коэффициент усиления на некоторой средней частоте ω0), измеренное в определенных точках АЧХ, не может быть мерой вносимых искажений. Искажения спектра сигнала зависят не от коэффициента усиления K(ωi) на какой-то отдельной частоте ωi, для которой установлено, что K(ωi), имеет в этой точке минимальное или максимальное значение, а зависят от вида функции K(ω), которая и показывает, как меняется весь амплитудный спектр сигнала после прохождения исследуемого четырехполюсника.Adopted as a prototype, a method for estimating frequency distortions, which consists in applying a test noise signal to the input of the studied four-terminal device and determining the maximum deviation of the envelope of the spectrum of the output signal from the horizontal line [Prokofiev V. G., Pakharkov G. N. Foreign electronic equipment: Handbook. M .: Radio and communications, 1988, p. 22; Yamaha EQ-550 Natural sound stereo graphic equalizer. Owner's manual, 1999, p. 9], is uninformative, since the form of the frequency response is not taken into account, but only the points are located that are the most distant from the ideal frequency response. Relative gain - gain at frequency ω; K (ω 0 ) is the gain at a certain average frequency ω 0 ), measured at certain points of the frequency response, cannot be a measure of the introduced distortions. The distortion of the signal spectrum does not depend on the gain K (ω i ) at any particular frequency ω i , for which it was established that K (ω i) has a minimum or maximum value at this point, but depends on the form of the function K (ω ), which shows how the entire amplitude spectrum of the signal changes after passing through the studied four-terminal network.
Устройство реализующее способ-прототип состоит из генератора тестового сигнала и спектроанализатора, выход которого является информационным выходом, служащим для отображения спектра выходного сигнала, тестовым выходом устройства служит выход генератора тестового сигнала, а тестовым входом служит вход спектроанализатора [Прокофьев В.Г., Пахарьков Г.Н. Зарубежная бытовая радиоэлектронная аппаратура: Справочник. М.: Радио и связь, 1988, стр.22; Yamaha EQ-550. Natural sound stereo graphic equalizer. Owner's manual, 1999, стр.9]. Недостатки устройства определяются особенностями вышеописанного способа, главным из которых является малоинформативность.The device that implements the prototype method consists of a test signal generator and a spectrum analyzer, the output of which is an information output that serves to display the spectrum of the output signal, the test signal output is the output of the test signal generator, and the input of the spectrum analyzer serves as a test input [Prokofiev V.G., Pakharkov G. .N. Foreign household electronic equipment: Reference. M .: Radio and communications, 1988, p. 22; Yamaha EQ-550 Natural sound stereo graphic equalizer. Owner's manual, 1999, p. 9]. The disadvantages of the device are determined by the features of the above method, the main of which is low information content.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в повышении информативности оценки частотных искажений, вносимых четырехполюсником в исходный сигнал.The technical result achieved by using the present invention is to increase the information content of the frequency distortion estimate introduced by the four-terminal network into the original signal.
Технический результат достигается тем, что в способе оценки частотных искажений четырехполюсника, состоящем в подаче на вход исследуемого четырехполюсника тестового шумового сигнала, согласно изобретению спектр выходного сигнала четырехполюсника делят на N+1 равных частотных полос, выделяют из спектра выходного сигнала опорный сигнал, занимающий одну из упомянутых полос, измеряют средневыпрямленное значение опорного сигнала и средневыпрямленные значения парциальных сигналов, соответствующих остальным N частотным полосам, определяют N разностей парциальных сигналов и опорного, находят среднеквадратическое значение полученных N разностей, оценкой частотных искажений является найденное среднеквадратическое значение, уменьшенное в число раз, равное измеренному средневыпрямленному значению опорного сигнала.The technical result is achieved by the fact that in the method for evaluating the frequency distortions of a four-terminal network, which consists in supplying a test noise signal to the input of the studied four-terminal network, according to the invention, the spectrum of the output signal of the four-terminal network is divided into N + 1 equal frequency bands, the reference signal is allocated from the output signal spectrum, occupying one of the said bands, measure the average rectified value of the reference signal and the average rectified values of the partial signals corresponding to the remaining N frequency bands, determine t N differences of the partial signals and the reference, find the rms value of the obtained N differences, the frequency distortion estimate is the found rms value, reduced by the number of times equal to the measured average rectified value of the reference signal.
В частном случае опорный сигнал выбирают в полосе частот, располагающейся в средней части спектра выходного сигнала.In the particular case, the reference signal is selected in the frequency band located in the middle of the spectrum of the output signal.
Технический результат достигается также тем, что в устройство для оценки частотных искажений, содержащее генератор шума, выход которого является тестовым выходом устройства, согласно изобретению введены блок измерения средневыпрямленного значения опорного сигнала, блок измерения средневыпрямленных значений парциальных сигналов, группа вычитателей и функциональный преобразователь, выход которого является информационным выходом устройства, тестовым входом которого являются объединенные входы блока измерения средневыпрямленного значения опорного сигнала и блока измерения средневыпрямленных значений парциальных сигналов, первые входы вычитателей подключены к соответствующим выходам блока измерения средневыпрямленных значений парциальных сигналов, вторые входы вычитателей объединены и подключены к выходу блока измерения средневыпрямленного значения опорного сигнала, выходы вычитателей и блока измерения средневыпрямленного значения опорного сигнала подключены к соответствующим входам функционального преобразователя.The technical result is also achieved by the fact that in the device for evaluating frequency distortions containing a noise generator, the output of which is the test output of the device, according to the invention, a unit for measuring the average straightened value of the reference signal, a unit for measuring the average straightened values of the partial signals, a group of subtractors and a functional converter, the output of which is the information output of the device, the test input of which is the combined inputs of the unit of measurement of the average rectified the beginning of the reference signal and the unit for measuring the average rectified values of the partial signals, the first inputs of the subtractors are connected to the corresponding outputs of the unit for measuring the average rectified values of the partial signals, the second inputs of the subtractors are combined and connected to the output of the unit for measuring the average rectified values of the reference signal, the outputs of the subtractors and the unit for measuring the average rectified values of the reference signal are connected to the corresponding inputs of the functional converter.
В частном случае блок измерения средневыпрямленного значения опорного сигнала состоит из полосового фильтра и измерителя средневыпрямленного значения, вход которого соединен с выходом полосового фильтра, вход которого является входом блока, выходом которого является выход измерителя средневыпрямленного значения.In a particular case, the unit for measuring the average rectified value of the reference signal consists of a band-pass filter and a meter of average rectified value, the input of which is connected to the output of the band-pass filter, the input of which is the input of the block, the output of which is the output of the meter of average rectified value.
В частном случае блок измерения средневыпрямленных значений парциальных сигналов состоит из линейки полосовых фильтров и линейки измерителей средневыпрямленных значений, входы которых соединены с выходами соответствующих полосовых фильтров, входы которых объединены и являются входом блока, выходами которого являются выходы измерителей средневыпрямленных значений.In a particular case, the unit for measuring the average rectified values of partial signals consists of a line of bandpass filters and a line of meters of average rectified values, the inputs of which are connected to the outputs of the corresponding bandpass filters, the inputs of which are combined and are the input of the block whose outputs are the outputs of the meters of average rectified values.
Сущность изобретения поясняется графическим материалом. На фиг.1 приведен график, иллюстрирующий принцип измерения частотных искажений. На фиг.2 показана функциональная схема устройства для оценки частотных искажений.The invention is illustrated graphic material. Figure 1 shows a graph illustrating the principle of measuring frequency distortion. Figure 2 shows a functional diagram of a device for evaluating frequency distortion.
Фиг.1 содержит пример спектра G(ω) выходного сигнала исследуемого четырехполюсника 2, занимающего участок от ωmin до ωmax, который поделен на 11 равных частотных полос шириной Δω=Δω1=Δω2=...=Δω0=...=Δω10, сигнал в каждой из которых имеет средневыпрямленное значение U(Δω1), U(Δω2), ...U(Δω0), ...U(Δω10) соответственно. U(Δω0)=U0.Figure 1 contains an example of the spectrum G (ω) of the output signal of the studied
Функциональная схема по фиг.2 содержит генератор 1 шума, тестируемый усилитель 2 с подключенной нагрузкой RL, блок 3 измерения средневыпрямленного значения опорного сигнала, блок 4 измерения средневыпрямленных значений парциальных сигналов, группу 5 вычитателей и функциональный преобразователь 6. Выход генератора 1 соединен с входом тестируемого усилителя 2, выход которого соединен с объединенными входами блоков 3 и 4, первые входы вычитателей 5-1÷5-N подключены к соответствующим выходам блока 4, вторые входы вычитателей 5-1÷5-N объединены и подключены к выходу блока 3, выходы вычитателей 5-1÷5-N и блока 3 подключены к соответствующим входам функционального преобразователя 6, выход δ которого является информационным выходом устройства.The functional diagram of Fig. 2 contains a
Блок 3 измерения средневыпрямленного значения опорного сигнала состоит из полосового фильтра 7 и измерителя 8 средневыпрямленного значения, вход которого соединен с выходом полосового фильтра 7, вход которого является входом блока 3, выходом которого является выход измерителя 8.
Блок 4 измерения средневыпрямленных значений парциальных сигналов состоит из линейки полосовых фильтров 9-1÷9-N и линейки измерителей 10-1÷10-N средневыпрямленных значений, входы которых соединены с выходами соответствующих полосовых фильтров 9, входы которых объединены и являются входом блока 4, выходами которого является выходы измерителей 10.
В основе способа лежит идея сравнения средневыпрямленных значений сигналов, соответствующих различным участкам спектра выходного сигнала, в предположении, что спектр входного сигнала имеет постоянную спектральную плотность. Критерием оценки служит относительная величина δ, показывающая как отличаются средневыпрямленные значения U(Δωn) парциальных сигналов от средневыпрямленного значения U0 опорногоThe method is based on the idea of comparing the average rectified values of the signals corresponding to different parts of the spectrum of the output signal, assuming that the spectrum of the input signal has a constant spectral density. The evaluation criterion is the relative value δ, which shows how the average rectified values U (Δω n ) of partial signals differ from the average rectified value U 0 of the reference
где Δωn - полоса частот, которую занимает n-ый парциальный сигнал;where Δω n is the frequency band occupied by the nth partial signal;
n=1...N (N - целое натуральное число).n = 1 ... N (N is an integer natural number).
При отсутствии частотных искажений для всех n выполняется равенствоIn the absence of frequency distortion, for all n, the equality
U(Δωn)-U0=0,U (Δω n ) -U 0 = 0,
следовательно, δ=0. Отклонение АЧХ от горизонтальной прямой на любом из участков Δωn приведет к нарушению показанного равенства и результат δ будет отличным от нуля - случай наличия искажений. Причем с ростом неравномерности АЧХ увеличивается и δ.therefore, δ = 0. Deviation of the frequency response from the horizontal line in any of the sections Δω n will violate the shown equality and the result δ will be nonzero - the case of distortions. Moreover, with increasing non-uniformity of the frequency response, δ also increases.
Опорный сигнал выделяют из выходного сигнала исследуемого четырехполюсника путем назначения полосы частот Δω0 в пределах спектра G(ω) выходного сигнала, в которой по предположению и действует опорный сигнал (фиг.1). Выбор является сугубо условным. Полосу Δω0 можно выбрать как в средней части спектра G(ω), так и в любой другой, например, в аудиотехнике принято считать опорной полосу в окрестности 1 кГц (в той части частотного диапазона, где сигнал претерпевает минимальные изменения). Необходимым условием является лишь неизменность, при проведении измерений, полосы Δω0. Учитывая, что средневыпрямленное значение сигнала зависит от ширины полосы Δωn, то весь исследуемый частотный диапазон, при G(ω) - const для корректных сравнений, следует разбить на равные участки. Это обязательное условие, связанное со спектральными свойствами тестового сигнала, который в ограниченной полосе частот похож на белый шум. Количество полос N выбирают исходя из априорных сведений о вносимых искажениях и/или требуемой точности оценки искажений. Разумеется, с увеличением N возрастает и точность оценки. Однако увеличение числа полос N, ведущее к увеличению числа каналов измерения средневыпрямленных значений (фиг.2), должно быть обосновано. Например, в ситуации, когда исследуются цепи с монотонными спадами АЧХ на краях диапазона, вполне может оказаться достаточным и две полосы, охватывающие области спадов, плюс полоса опорного сигнала. Такой подход требует относительно небольших аппаратурных затрат и может с успехом использоваться для автоматизированного непрерывного слежения за состоянием многих применяемых на практике радиотехнических трактов, где, как правило, не требуется детальное исследование спектральных изменений, а необходимо лишь оценить, как в целом искажается сигнал.The reference signal is isolated from the output signal of the studied four-port network by assigning a frequency band Δω 0 within the spectrum G (ω) of the output signal, in which, by assumption, the reference signal is also active (Fig. 1). The choice is purely conditional. The band Δω 0 can be selected both in the middle part of the spectrum G (ω) and in any other one, for example, in audio technology it is customary to consider the reference band in the vicinity of 1 kHz (in that part of the frequency range where the signal undergoes minimal changes). A necessary condition is only the immutability, when taking measurements, of the strip Δω 0 . Considering that the average rectified value of the signal depends on the bandwidth Δω n , then the entire investigated frequency range, at G (ω) - const for correct comparisons, should be divided into equal sections. This is a prerequisite associated with the spectral properties of the test signal, which in a limited frequency band is similar to white noise. The number of N bands is selected based on a priori information about the introduced distortions and / or the required accuracy of the distortion estimates. Of course, with increasing N, the estimation accuracy also increases. However, an increase in the number of N bands, leading to an increase in the number of channels for measuring the average straightened values (Fig. 2), should be justified. For example, in a situation when the circuits with monotonic decays of the frequency response at the edges of the range are studied, two bands covering the decay areas, plus the band of the reference signal, may well be sufficient. Such an approach requires relatively small hardware costs and can be successfully used for automated continuous monitoring of the state of many radio paths used in practice, where, as a rule, a detailed study of spectral changes is not required, but it is only necessary to evaluate how the signal is distorted as a whole.
Для реализации способа служит устройство (фиг.2), принцип действия которого предусматривает:To implement the method is a device (figure 2), the principle of which provides:
- подачу на вход исследуемого четырехполюсника 2 тестового шумового сигнала с выхода генератора 1;- supply to the input of the studied
- выделение при помощи полосового фильтра 7 опорного сигнала и измерение его средневыпрямленного значения U0 в измерителе 8;- selection using the band-
- выделение в линейке полосовых фильтров 9 парциальных сигналов и измерение значений U(Δωn) в измерителях 10;- selection in the line of bandpass filters of 9 partial signals and the measurement of U (Δω n ) in
- получение разностей вида ΔUn=U(Δωn) - U0 в вычитателях 5;- obtaining differences of the form ΔU n = U (Δω n ) - U 0 in the
- вычисление в функциональном преобразователе величины δ - критерия оценки искажений.- calculation of the value δ in the functional transducer - a criterion for assessing distortions.
Каждый из полосовых фильтров линейки 9 настраивается на выделение полосы частот, соответствующей его порядковому номеру n согласно правилу: фильтр с полосой пропускания Δωn имеет центральную частоту ω0 (центральная частота делит полосу пропускания на две равные части). В примере, показанном на фиг.1, таких полос десять. Опорная полоса Δω0 (выделена штриховкой) с центральной частотой ω0 в число указанных полос не входит.Each of the bandpass filters of
В функциональном преобразователе 6 величина δ вычисляется по формулеIn
где ΔUn - сигнал, поступающий с выхода вычитателя 5-n.where ΔU n is the signal from the output of the 5-n subtractor.
Функциональный преобразователь 6 может быть реализован как на базе микропроцессора, так и на базе запоминающего устройства, осуществляющего аппаратно-табличный способ вычислений. Последний вариант предпочтителен при небольшом количестве полос и узком диапазоне изменения измеряемых величин.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006113375/28A RU2308042C2 (en) | 2006-04-20 | 2006-04-20 | Method and device for estimation of frequency distortion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006113375/28A RU2308042C2 (en) | 2006-04-20 | 2006-04-20 | Method and device for estimation of frequency distortion |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006113375A RU2006113375A (en) | 2006-08-10 |
RU2308042C2 true RU2308042C2 (en) | 2007-10-10 |
Family
ID=37059504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006113375/28A RU2308042C2 (en) | 2006-04-20 | 2006-04-20 | Method and device for estimation of frequency distortion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2308042C2 (en) |
-
2006
- 2006-04-20 RU RU2006113375/28A patent/RU2308042C2/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006113375A (en) | 2006-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7266358B2 (en) | Method and system for noise reduction in measurement receivers using automatic noise subtraction | |
US5818240A (en) | Method and system for measuring signal transfer characteristics in the presence of WOW, flutter and intermodulation distortion | |
US6316945B1 (en) | Process for harmonic measurement accuracy enhancement | |
CN105004937B (en) | Use the noise-figure measurement method of narrow-band compensation | |
US6252411B1 (en) | Method and apparatus for testing frequency-dependent electrical circuits | |
CN107786287A (en) | A kind of flatness calibration method and system | |
US9140730B2 (en) | Signal analysis apparatus and signal analysis method | |
US10591522B2 (en) | Measurement apparatus | |
US7640118B2 (en) | Measuring method for deciding direction to a flickering source | |
RU2308042C2 (en) | Method and device for estimation of frequency distortion | |
RU2305289C2 (en) | Method for analysis of frequency distortions and device for its realization | |
JP2013544369A (en) | System frequency response test using continuous sweep frequency | |
CN105445549B (en) | A kind of weak electromagnetic signal frequency spectrum measuring method | |
RU2315326C2 (en) | Method and device for measuring frequency distortions | |
CA1116740A (en) | Acoustic insulation measurement apparatus | |
US4344028A (en) | Testing device for low-frequency amplifiers | |
RU2310207C2 (en) | Device for measuring area of frequency distortions | |
RU2253873C2 (en) | Four-terminal network frequency characteristic analyzer | |
RU2328003C2 (en) | Frequency distortion estimation process and device | |
JP3416330B2 (en) | Adjacent channel leakage power measurement device for wireless devices | |
RU2310208C2 (en) | Multi-functional device for measuring frequency distortions | |
Woods et al. | Improving group delay measurement accuracy using the FM envelope delay technique | |
RU2266547C2 (en) | Method and device for visualization of signal's spectral changes | |
RU2414718C2 (en) | Method of measuring signal-to-noise ratio | |
SU809592A1 (en) | Device for evaluating communication channel quality |