RU2310871C2 - Method for estimating frequency distortions - Google Patents
Method for estimating frequency distortions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2310871C2 RU2310871C2 RU2005134683/28A RU2005134683A RU2310871C2 RU 2310871 C2 RU2310871 C2 RU 2310871C2 RU 2005134683/28 A RU2005134683/28 A RU 2005134683/28A RU 2005134683 A RU2005134683 A RU 2005134683A RU 2310871 C2 RU2310871 C2 RU 2310871C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- value
- frequency
- amplitude
- distortions
- frequency characteristic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Dc Digital Transmission (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 классический способ оценки частотных искажений, состоящий в определении амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) K(ω) четырехполюсника [Розенберг В.Я. Радиотехнические методы измерения параметров процессов и систем. M.: Издательство комитета стандартов, мер и измерительных приборов, 1970, стр.123-124], позволяет судить о вносимых частотных искажениях по результатам измерения максимального отклонения функции K(ω) от некоторого среднего значения. Так определяют неравномерность АЧХ, а количественной оценкой неравномерности и вносимых искажений является коэффициент частотных искажений М(ω). Оценка частотных искажений, полученная вышеуказанным образом, малоинформативна, так как не учитывается форма АЧХ, а определяются лишь точки, максимально удаленные от идеальной АЧХ, имеющей плоский вид. Относительное усиление 
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 определении амплитудно-частотной характеристики четырехполюсника, согласно изобретению выбирают опорное значение амплитудно-частотной характеристики, каждое значение амплитудно-частотной характеристики уменьшают на величину опорного значения, затем из полученной величины выделяют ее абсолютное значение, полученную таким образом величину, являющуюся функцией частоты, интегрируют в пределах диапазона исследуемых частот, после чего измеряют значение величины, полученной в результате интегрирования, измеренное значение является оценкой частотных искажений.The technical result is achieved by the fact that in the method for assessing the frequency distortions of a four-terminal network, which consists in determining the amplitude-frequency characteristic of a four-terminal network, according to the invention, a reference value of the amplitude-frequency characteristic is selected, each value of the amplitude-frequency characteristic is reduced by the value of the reference value, then it is extracted from the obtained value the absolute value obtained in this way, a value that is a function of frequency, is integrated within the range of the studied frequencies, p after which the value of the value obtained as a result of integration is measured, the measured value is an estimate of the frequency distortions.
Технический результат достигается тем, что в способе оценки частотных искажений четырехполюсника, состоящем в определении амплитудно-частотной характеристики четырехполюсника, согласно изобретению выбирают опорное значение амплитудно-частотной характеристики, каждое значение амплитудно-частотной характеристики уменьшают на величину опорного значения, затем полученную величину возводят в квадрат, полученную таким образом величину, являющуюся функцией частоты, интегрируют в пределах диапазона исследуемых частот, после чего измеряют значение величины, полученной в результате интегрирования, измеренное значение является оценкой частотных искажений.The technical result is achieved by the fact that in the method for estimating the frequency distortions of a four-terminal network, which consists in determining the amplitude-frequency characteristic of a four-terminal network, according to the invention, a reference value of the amplitude-frequency characteristic is selected, each value of the amplitude-frequency characteristic is reduced by the value of the reference value, then the resulting value is squared the value obtained in this way, which is a function of frequency, is integrated within the range of the studied frequencies, after which the measurement the value of the value obtained as a result of integration is measured, the measured value is an estimate of the frequency distortions.
В частном случае опорное значение выбирают на участке амплитудно-частотной характеристики, соответствующем минимальным искажениям.In the particular case, the reference value is selected on the plot of the amplitude-frequency characteristic corresponding to the minimum distortion.
Технический результат достигается тем, что в способе оценки частотных искажений четырехполюсника, состоящем в определении амплитудно-частотной характеристики четырехполюсника, согласно изобретению находят среднее значение амплитудно-частотной характеристики, каждое значение амплитудно-частотной характеристики уменьшают на величину среднего значения, затем из полученной величины выделяют ее абсолютное значение, полученную таким образом величину, являющуюся функцией частоты, интегрируют в пределах диапазона исследуемых частот, после чего измеряют значение величины, полученной в результате интегрирования, измеренное значение является оценкой частотных искажений.The technical result is achieved by the fact that in the method for estimating the frequency distortions of a four-terminal network, which consists in determining the amplitude-frequency characteristic of a four-terminal network, according to the invention, the average value of the amplitude-frequency characteristic is found, each value of the amplitude-frequency characteristic is reduced by the average value, then it is extracted from the obtained value the absolute value obtained in this way, a value that is a function of frequency, is integrated within the range of the studied frequencies, according to after which the value of the value obtained as a result of integration is measured, the measured value is an estimate of the frequency distortions.
Технический результат достигается тем, что в способе оценки частотных искажений четырехполюсника, состоящем в определении амплитудно-частотной характеристики четырехполюсника, согласно изобретению находят среднее значение амплитудно-частотной характеристики, каждое значение амплитудно-частотной характеристики уменьшают на величину среднего значения, затем полученную величину возводят в квадрат, полученную таким образом величину, являющуюся функцией частоты, интегрируют в пределах диапазона исследуемых частот, после чего измеряют значение величины, полученной в результате интегрирования, измеренное значение является оценкой частотных искажений.The technical result is achieved by the fact that in the method for estimating the frequency distortions of a four-terminal network, which consists in determining the amplitude-frequency characteristic of a four-terminal network, according to the invention, the average value of the amplitude-frequency characteristic is found, each value of the amplitude-frequency characteristic is reduced by the average value, then the resulting value is squared the value obtained in this way, which is a function of frequency, is integrated within the range of the studied frequencies, after which I measure t is the value of the value obtained by integration, the measured value is an estimate of the frequency distortion.
Сущность изобретения поясняется графическим материалом. На фиг.1 приведен график, иллюстрирующий принцип измерения частотных искажений. На фиг.2 и 3 показаны функциональные схемы различных вариантов измерителей частотных искажений.The invention is illustrated graphic material. Figure 1 shows a graph illustrating the principle of measuring frequency distortion. Figure 2 and 3 shows the functional diagrams of various options for measuring frequency distortion.
Фиг.1 содержит график АЧХ К(ω), представляющий собой пример АЧХ усилителя звуковых частот; постоянный уровень К(ω0)=К0, равный коэффициенту усиления на некоторой выбранной частоте ω0.Figure 1 contains a graph of the frequency response of K (ω), which is an example of the frequency response of an amplifier of sound frequencies; a constant level of K (ω 0 ) = K 0 equal to the gain at some selected frequency ω 0 .
Функциональная схема по фиг.2 содержит генератор 1 тестового сигнала, тестируемый усилитель 2 с подключенной нагрузкой RL, спектроанализатор 3, блок 4 вычитания, блок 5 выделения модуля и интегратор 6. Выход генератора 1 соединен со входом тестируемого усилителя 2, выход которого соединен со входом спектроанализатора 3, выход которого подключен к первому входу блока 4 вычитания, второй вход которого служит для подачи на него фиксированного напряжения, выход блока 4 вычитания соединен со входом блока 5 выделения модуля, выход которого соединен со входом интегратора 6, выход ρ которого служит выходом измерителя.The functional diagram of figure 2 contains a test signal generator 1, a test amplifier 2 with a connected load R L , a spectrum analyzer 3, a subtraction unit 4, a module allocation unit 5 and an integrator 6. The output of the generator 1 is connected to the input of the tested amplifier 2, the output of which is connected to the input of the spectrum analyzer 3, the output of which is connected to the first input of the subtraction unit 4, the second input of which serves to supply a fixed voltage to it, the output of the subtraction unit 4 is connected to the input of the module selection unit 5, the output of which is connected to input of the integrator 6, the output of which is ρ yield meter.
Функциональная схема по фиг.3 содержит генератор 7 тестового сигнала, тестируемый усилитель 8 с подключенной нагрузкой RL, спектроанализатор 9, блок 10 вычитания, квадратор 11 и интегратор 12. Выход генератора 7 соединен со входом тестируемого усилителя 8, выход которого соединен с входом спектроанализатора 9, выход которого подключен к первому входу блока 10 вычитания, второй вход которого служит для подачи на него фиксированного напряжения, выход блока 10 вычитания соединен со входом квадратора 11, выход которого соединен со входом интегратора 12, выход γ которого служит выходом измерителя.The functional diagram of figure 3 contains a
В качестве показателя оценки вносимых частотных искажений может быть принят функционал ρ(K(ω)), определяющий расстояние между сравниваемыми величинами К(ω) и К(ω0)=К0:The functional ρ (K (ω)), which determines the distance between the compared quantities K (ω) and K (ω 0 ) = K 0, can be taken as an indicator of the estimation of introduced frequency distortions:
где [ω1; ω2] - диапазон рабочих частот исследуемого четырехполюсника.where [ω 1 ; ω 2 ] is the range of operating frequencies of the studied four-terminal network.
Физическую суть величины ρ(K(ω)) легко понять, если обратиться к фиг.1. Суммарная площадь заштрихованных участков функции К(ω), выбранных относительно опорной величины K(ω0), численно равна значению функционала ρ(K(ω)), призванного учесть всю совокупность частотных искажений, зависящую как от размеров диапазона [ω1; ω2], так и от того, как сильно она отклонилась от уровня К0. Опорную величину К0 целесообразно выбирать на относительно линейном участке АЧХ, где искажения минимальны.The physical essence of ρ (K (ω)) is easy to understand if we turn to figure 1. The total area of shaded sections of the function K (ω), selected relative to the reference value K (ω 0 ), is numerically equal to the value of the functional ρ (K (ω)), designed to take into account the entire set of frequency distortions, which depends on the size of the range [ω 1 ; ω 2 ], and from how much she deviated from the level of K 0 . It is advisable to choose the reference value K 0 in a relatively linear section of the frequency response, where distortion is minimal.
Для практических расчетов значений ρ(K(ω)) по известному виду К(ω) удобно вычислять интеграл от модуля разницы K(ω) и постоянного уровня К0, как это показано в выражении (1). Таким образом задается последовательность действий над первичным сигналом, необходимая для получения оценки ρ(K(ω)). Если в качестве первичного сигнала, несущего информацию об АЧХ исследуемого четырехполюсника, принять аналоговый сигнал K(t), отображающий функцию К(ω) как развертку во времени, то для оценки уровня частотных искажений его следует уменьшить на постоянную К0, затем выделить абсолютное значение от полученной разности и далее проинтегрировать в пределах действия этого сигнала [t1; t2]For practical calculations of the values of ρ (K (ω)) from the known form K (ω), it is convenient to calculate the integral of the absolute value of the difference K (ω) and the constant level K 0 , as shown in expression (1). Thus, the sequence of actions on the primary signal is set, which is necessary to obtain the estimate ρ (K (ω)). If we take the analog signal K (t), which displays the function K (ω) as a time scan, as the primary signal that carries information about the frequency response of the studied four-terminal network, then to estimate the level of frequency distortions it should be reduced by a constant K 0 , then select the absolute value from the received difference and further integrate within the limits of this signal [t 1 ; t 2 ]
Методы получения величины K(t), повторяющей по форме кривую К(ω), широко известны и отличаются простотой реализации. Например, при соединении выхода свип-генератора со входом исследуемого четырехполюсника, выход которого подключен ко входу амплитудного демодулятора, будет получен измеритель АЧХ, выходное напряжение которого - выходное напряжение демодулятора - будет определять форму АЧХ в некотором масштабе.Methods for obtaining the value of K (t), repeating the shape of the curve K (ω), are widely known and are simple to implement. For example, when connecting the output of the sweep generator with the input of the four-terminal under study, the output of which is connected to the input of the amplitude demodulator, an AFC meter will be obtained, the output voltage of which - the output voltage of the demodulator - will determine the shape of the AFC on a certain scale.
Принцип функционирования измерителя (фиг.2), реализующего вышерассмотренный способ (п.1 формулы изобретения) в аналоговой форме, достаточно прост и состоит в формировании спектроанализатором 3 сигнала K(t), отображающего функцию К(ω) как развертку во времени и далее вычисление величины p(K(t)) согласно последней формуле. Вычисление ρ(К(t)), включая вычисление подынтегрального выражения, происходит последовательно в блоках 4, 5 и 6. Следует подчеркнуть, что при выполнении операции вычитания в блоке 4 необходимо соблюдать единый масштаб представления величин, поступающих на его входы.The principle of operation of the meter (figure 2), which implements the above method (claim 1) in analog form, is quite simple and consists in the formation of a signal analyzer 3 signal K (t), displaying the function K (ω) as a time scan and then calculating quantities p (K (t)) according to the last formula. The calculation of ρ (K (t)), including the calculation of the integrand, occurs sequentially in blocks 4, 5, and 6. It should be emphasized that when performing the subtraction operation in block 4, it is necessary to observe a single scale of representation of the quantities arriving at its inputs.
Как особенность аналогового измерителя следует выделить характер сигнала K(t) на выходе спектроанализатора 3. Напряжение K(t) не должно повторяться многократно, если не предусмотрена возможность периодического сброса интегратора 6, в противном случае напряжение на выходе интегратора будет непрерывно расти. Следовательно, во время одного сеанса измерений на выходе спектроанализатора 3 напряжение K(t) должно появляться однократно в виде импульса с формой, отображающей K(ω). Реализовать подобное требование можно различными способами, зависящими от вида применяемого спектроанализатора и тестового воздействия. Например, если в качестве генератора 1 использовать свип-генератор, управляемый генератором пилообразного напряжения, то достаточно в качестве последнего применить фантастрон, работающий в ждущем режиме.As a feature of the analog meter, it is necessary to highlight the nature of the signal K (t) at the output of the spectrum analyzer 3. The voltage K (t) should not be repeated many times unless the integrator 6 can be periodically reset, otherwise the voltage at the integrator output will continuously increase. Therefore, during one measurement session at the output of the spectrum analyzer 3, the voltage K (t) should appear once in the form of a pulse with a shape that displays K (ω). Such a requirement can be implemented in various ways, depending on the type of spectrum analyzer used and the test effect. For example, if we use a sweep generator controlled by a sawtooth voltage generator as generator 1, then it is sufficient to use a standby phantron as the last one.
Тогда сеанс измерений будет начинаться с одиночного импульса, поступающего на запускающий вход фантастрона, и заканчиваться после окончания процесса формирования напряжения на выходе интегратора 6. Для начала нового сеанса интегратор 6 необходимо обнулить (на схеме цепи обнуления не показаны).Then the measurement session will begin with a single pulse entering the start-up input of the fantastron, and end after the end of the voltage generation process at the output of the integrator 6. To start a new session, the integrator 6 must be reset (zeroing circuits are not shown on the circuit diagram).
В случае полностью цифровой реализации измерителя при определении спектра методом дискретного преобразования Фурье необходимо предусмотреть однократное считывание выходных данных спектроанализатора 3.In the case of a fully digital implementation of the meter when determining the spectrum by the method of discrete Fourier transform, it is necessary to provide for a single reading of the output data of the spectrum analyzer 3.
Следующий вариант способа оценки частотных искажений (п.3 формулы изобретения) отличается от первого тем, что разность величин К(ω) и К(ω0) возводят в квадрат и таким образом избавляются от отрицательных значений перед началом интегрированияThe next version of the method for estimating frequency distortions (claim 3 of the claims) differs from the first in that the difference in the values of K (ω) and K (ω 0 ) is squared and thus eliminates negative values before starting integration
Измеритель, реализующий настоящий способ, показан на фиг.3, и вместо блока 5 выделения модуля содержит квадратор 11.The meter that implements the present method is shown in figure 3, and instead of the block 5 allocation module contains a
Процесс выбора опорного значения, удовлетворяющего заранее оговоренным условиям, можно заменить на вычисление среднего значения АЧХ, т.е. величиныThe process of selecting a reference value that satisfies the previously agreed conditions can be replaced by calculating the average frequency response, i.e. values
где 
В этом случае вместо функционалов (1) и (2) будем иметьIn this case, instead of functionals (1) and (2), we have
иand
Для реализации способов по п.п.5 и 6 формулы изобретения также используют устройства, показанные на фиг.2 и 3 соответственно. В первом случае в основе функционирования измерителя лежит алгоритм, описываемый выражением (3) (фиг.2), во втором случае (фиг.3) - описываемый формулой (4).To implement the methods according to claims 5 and 6, the devices shown in FIGS. 2 and 3, respectively, are also used. In the first case, the operation of the meter is based on the algorithm described by expression (3) (Fig. 2), in the second case (Fig. 3) - described by formula (4).
В представленных измерителях (фиг.2 и 3) на второй вход (нижний по схеме) блока вычитания подают либо опорное напряжение К0, либо среднее значение М[K(ω)] в зависимости от того, какой способ реализуется.In the presented meters (FIGS. 2 and 3), either the reference voltage K 0 or the average value M [K (ω)], depending on which method is implemented, is supplied to the second input (lower in the circuit) of the subtraction unit.
В цифровом исполнении измерителей все вышепоказанные операции выполняются над отсчетами, исходными для которых являются данные (амплитуды гармоник) с выхода спектроанализатора.In the digital version of the meters, all the above operations are performed on the samples, the source of which is the data (harmonic amplitudes) from the output of the spectrum analyzer.
Минимуму искажений должен соответствовать минимум вышеприведенных функционалов (1)-(4), а выполнение условия ρ(K(ω))=0 или γ(К(ω))=0 отвечает идеальной ситуации полного отсутствия частотных искажений. По аналогии с применяемым в теории усилителей термином - площадь усиления, функционалы, выражаемые (1) и (3), можно было бы считать площадью частотных искажений.The minimum of distortions should correspond to the minimum of the above functionals (1) - (4), and the fulfillment of the condition ρ (K (ω)) = 0 or γ (K (ω)) = 0 corresponds to the ideal situation of the complete absence of frequency distortions. By analogy with the term used in the theory of amplifiers, the gain area, functionals expressed by (1) and (3) could be considered the area of frequency distortions.
Измерение площади частотных искажений, например, в усилителях аудиосигналов в отличие от общепринятой оценки неравномерности АЧХ позволяет дать не формальную оценку отклонения АЧХ от идеальной, а получить количественный показатель, связанный с психофизиологическими особенностями слухового восприятия. Учет общих размеров, в частности ширины, возможных провалов и подъемов АЧХ позволяет связать степень заметности частотных искажений с их объективной технической оценкой, измеренной как значение функционала ρ(K(ω)) или γ(К(ω)).Measurement of the frequency distortion area, for example, in audio signal amplifiers, in contrast to the generally accepted estimate of frequency response unevenness, allows us to give not a formal estimate of the frequency response deviation from ideal, but to obtain a quantitative indicator related to the psychophysiological characteristics of auditory perception. Taking into account the general dimensions, in particular the width, possible dips and rises of the frequency response, we can relate the degree of noticeability of frequency distortions to their objective technical assessment, measured as the value of the functional ρ (K (ω)) or γ (K (ω)).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005134683/28A RU2310871C2 (en) | 2005-11-09 | 2005-11-09 | Method for estimating frequency distortions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005134683/28A RU2310871C2 (en) | 2005-11-09 | 2005-11-09 | Method for estimating frequency distortions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005134683A RU2005134683A (en) | 2006-02-20 |
| RU2310871C2 true RU2310871C2 (en) | 2007-11-20 |
Family
ID=36050884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005134683/28A RU2310871C2 (en) | 2005-11-09 | 2005-11-09 | Method for estimating frequency distortions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2310871C2 (en) |
-
2005
- 2005-11-09 RU RU2005134683/28A patent/RU2310871C2/en active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005134683A (en) | 2006-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104111432B (en) | The calibration of testing tool in extended operation range | |
| US8519719B2 (en) | System for complex impedance measurement | |
| US7532992B2 (en) | Measuring apparatuses and methods of using them | |
| US10408872B2 (en) | Data measurements and methods | |
| CN103841063A (en) | Amplitude flatness and phase linearity calibration for RF sources | |
| CN110907827B (en) | Motor transient distortion measuring method and system | |
| CN107991536B (en) | Temperature correction method and equipment for frequency domain dielectric response test | |
| Rolain et al. | A measurement-based error-vector-magnitude model to assess non linearity at the system level | |
| RU2013143105A (en) | METHOD FOR MEASURING PHYSICAL PARAMETERS OF MATERIAL | |
| RU2310871C2 (en) | Method for estimating frequency distortions | |
| US7834641B1 (en) | Phase-gain calibration of impedance/admittance meter | |
| CN116359824A (en) | Electric measurement correction method based on frequency domain | |
| JP2013544369A (en) | System frequency response test using continuous sweep frequency | |
| US7268530B1 (en) | Method to measure the mutual phase relationship of a set of spectral components generated by a signal generator | |
| RU2267794C1 (en) | Method of estimation of frequency distortions (versions) | |
| RU2241233C1 (en) | Method of evaluating frequency distortions (versions) | |
| KR101145267B1 (en) | System and method for measuring impedance and noise characteristic simultaneously, and a medium having computer readable program for executing the method | |
| RU2241234C1 (en) | Device for measuring frequency distortions (versions) | |
| Rolain et al. | Why are nonlinear microwave systems measurements so involved? | |
| JPH0339270B2 (en) | ||
| RU2241235C1 (en) | Frequency distortions meter | |
| RU2671299C2 (en) | Method and device for measuring parameters of underlying environment | |
| RU2499234C1 (en) | Method of controlling quality factor of piezoelectric resonators and apparatus for realising said method | |
| RU2294545C1 (en) | Device for measuring parameter of low frequency noise | |
| RU2520956C2 (en) | Digital meter of amplitude frequency response |