Устройство для исследования помехоустойчивости приемника видеосигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК А 15/70 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙЯОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,"А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ тор с7Мка(71) Северо-Западный заочный политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР 9 601696, кл. С 06 Г 15/00, 1978.Радиотехнические системы передачи информации. Ч.11. Методические указания к выполнению лабораторных работ. - Л., СЗПИ, 1978, с,24-29, рис.9.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПРИЕМНИКА ВИДЕОСИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к техническим средствам обучения, может быть использовано как наглядное пособие при изучении процессов, протекающих при фильтрации видеосигналов,ипринятии решений при обработке случайных сигналов, а также при исследовании приемников реальных радиотехнических систем. Целью изобретенияявляется расширение функциональныхвозможностей за счет оценки коэффициентов наклона реализации шума, Дляэтого в устройство, содержащее генератор видеосигналов 1, генераторшума 3, два делителя напряжения 2,и 4 коммутатор 9, фильтр 7, сумматор 5, дополнительно введены двегруппы делителей 2 и 4,коммута1 О, ключ 12, дешифраторы 17 и 1модуль 18 аналогового ввода, блок 8обработки и управления. 1 ил.напряжения, первым 9 и вторым 10коммутаторами, ,ш+п) усилителями11, - 11, 11 , - 11 , мощности,ключом 12. При этом блок 8 обработки и управления содержит общуюшину 13, объединяющую процессор 14,блок 15 памяти, дисплейный модуль16, первый 17 и второй 17 дешифраторы и модуль 18 аналогового ввода.Вход модуля 18 через ключ 12 соединен с выходом Фильтра 7, ш выходовпервого дегцифратора 7, через ш усилителей- 11, мощности соединены 40с управляющими входами первого коммутатора 9, выходы второго дешифратора17 через п усилителей 11,11 , мощности соединены с управляющими входами второго коммутатора 10.Управляющий вход ключа 12 соединенс выходом генератора 1 видеосигналов. Выход каждого из гц делителей2, - 2 напряжения соединен с соответствующим входом первого коммутатора 9. Выход первого коммутатора 9соедннен с первым входом слагаемогосумматора 5. Входы делителей 4соединены с выходом генератора 3 шума,Выход каждого из делителей 4- 4соединен с соответствующим входомвторого коммутатора 10, выход которого соединен с вторым входом слагаемого сумматора 5. 30 Изобретение относится к техническим средствам обучения, может быть использовано как наглядное пособие при изучении процессов, протекающих при фильтрации видеосигналов, и принятии регцений при обработке случайных сигналов, а также при исследовании приемников реальных радиотехнических систем,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет оценки коэффициентов наклона реализации шума.На чертеже представлен пример реа лизации устройства.Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 видеосигналов и первый делитель 2, напряжения, последовательно соединенные генератор 3 шума и второй целитель 4, напряжения, а также последовательно соединенные сумматор 5, предусилитель 6 и Фильтр 7, Устройство снабжено блоком 8 обработки и управления, 25 ,гп+п) делителями 2 - 2 , 4- 4 Устройство работает следующим образом.При подаче команды на исследование статистических характеристик шумового напряжения с дисплейного модуля 16 регистры дешифраторов 17 и 17 сбрасываются в нулевое состояние. При этом на регистр дешифратора 17, команд не поступают коды команд, Вследствие этого ни один из делителей 2 - 2, не подключается первым коммутатором 9 к входу сумматора 5, значит видеосигнал не поступает на вход предусилителя 6 и далее на фильтр 7. На регистр дешифратора 17 команд из блока 15 памяти поступает код команды, который через усилитель 1мощности подключает во втором коммутаторе 10 делитель 4, к второму входу сумматора 5. Таким образом, на вход пред- усилителя 6 поступает только шумовое напряжение с эффективным значением б, . Это шумовое напряжение с выхода Фильтра 7 в течение интерва-. ла действия сигнала через ключ 12 поступает на вход модуля 18 аналогового ввода. Управляющее напряжение, открывающее ключ, поступает на управляющий вход ключа 12 с выхода генератора 1 видеосигналов.На выходе модуля 18 шумовой сигнал преобразуется в цифровой с частотой выборок, определяемой из условияй = 20 ьГгде ЬР - верхняя частота спектрафлуктуаций шумового сигнала на выходе фильтра 7.оЦифровые отсчеты у, амплитуд шумового сигнала, число которых заинтервал Т длительности сигнала равсно 1 = Г Т = 20 ЬР Тпоступают вблок 15 памяти. Накопление цифрозыхоотсчетов у в блоке 15 памяти происходит в течение с = 5000-10000 цикловоткрывания ключа 12. После этого поформулам в каждом 1-м сечении в процессоре 14 производится оценка средней и среднеквадратичной амплитуд:1оу у(2)- коэффициент наклона выходного сигнала фильтра, зависящий от входной амплитудысигнала. где 35 Ясно, что при отсутствии видеосигнала в шуме коэффициент наклона 1 должен равняться нулю. Отсчеты амплитуд на выходе квазисогласованного фильтра в каждом 1-м цикле, по которым производится оценка коэффициента наклона реализации процесса, искажены действием шума. Поэтому задача оценки данного коэффициента 45 наклона по выборочным значениям амплитуд приводит к задаче регрессии. Из выражения 1,2) для каждого 1-го цикла можно записать 50У(1сс 11 + 2(с) где Е(с) - случайная компонента,отражающая влияние шумана выборочные значенияамплитуд на выходе фильтра. Значения у и 6; запоминаются в блоке 15 памяти,Вся зона рассеиванияОотсчетов у; амплитуд в каждом 1-м сечении разбивается процессором 14 на р равных интервалов. Частота отсчетов, оказавшихся в каждом интервале по ьсем циклам, определяет ординату гистограммы.Все ординаты гистограмм в каждом 1-м сечении запомина О ются в блоке 5 памяти. По командам с дисплейного модуля 6 на экран дисплея 1,или телевизора) выводятся одна из реализаций напряжения шума, значения у ,6; и графики гистограм" 5 мы в каждом -м сечении. Кроме того, в каждом 1-м цикле в процессоре производится оценка коэффициента наклона реализации процесса на выходе квазисогласованного фильтра, т.е. 20 оценивается форма выходного сигнала фильтра.При подаче на вход фильтра видеосигнала прямоугольной формы на выходе фильтра получают форму сигнала, 25 близкую к треугольной, удвоенной длительности. При этом Форму выходного сигнала на интервале длительности сигнала можно описать выражениемНаилучшие оценки параметров в задаче регрессии получают методом наименьших квадратов. Поэтому, учитывая выражение (3) и применяя метод наименьших квадратов, записывают функционал в виде+ у; (с, - с (4) Минимизируя (4), получают выраже"ние для оценки коэффициента наклонареализации процесса в 1-м цикле ввиде у у 1Е( (5) где Ьс = с; - с; = Сопзс.Время накопления цифровых отсчеОтов у, определяется из формулы Т = о Т где Т - период повторения видеосигналов на выходе генератора 1 сигналов. После накопления цифровых отсчетов по формулам 1,1) получают оценки у;, 6, и гистограммы в каждом -м сечении. Оценки коэффициента наклона получают в процессоре 14 по формуле (5) в интервале между 1-м иб (1+1) -м циклами. Эти оценкиэапо 3 минаются в блоке 15 памяти. По окончании времени накопления с помощью процессора 14 получают гистограмму коэффициента наклона реализации процесса на выходе квазисогласованного фильтра. По команде одна из реализаций на выходе фильтра и гистограммы могут быть выведены на экран дисплея. Все перечисленные операции проделывают для одного значения эффективного напряжения шума 6, . По окончании необходимого времени накопления и вычислений на дисплейный модуль 6 можно подать команду на исследование статистических характеристик шумового напряжения 6 фильтра, где 1 = 1,2п. При этом на регистры дешифраторов 17 и 17 команд каждый раз поступает сигнал сброса и затем на регистр дешифратора 17 поступает код команды, через усилитель 11, д мощности подключающий во втором коммутаторе 10делитель 4 к второму входу сумма" тора 5, Операции, протекающие нустройстве дальне, аналогичны описанным,Рассмотрим рабату устройства при подаче на вход фильтра 7 суммы видеосигнала и помехи, При подаче команды исследования статистических характеристик суммь видеосигнала и помехи при заданном эффективном напряжении шума 5 регистры дешифраторон 17, и 17 команд сбрасываются в нулевое состояние, Затем на регистр дешифратора 17, из блока 5 памяти поступает коп команды, которая через усилитель 1, мощности подключает в первом коммутаторе 9 делитель 2, к первому входу сумма тора 5,При этом на вход сумматора 5 поступает видеосигнал с амплитудой Б. На регистр дешифратора 17 из блока 15 памяти поступает код команды, которая через усилитель 11 ,) мощ нос ги подключает во втором коммутаторе 10 делитель 4к второму входу сумматора 5. Таким образом, на входе сумматора 5 образуется сумма прямоугольного видеосигнала с ампли- З 0 тудай И, и шума с эффективным напряжением 5 , 11 а выходе фильтра 7 получают в момент окончания действия сигнала в 1-и сечении отношение сигнал/помеха а . Сумма видеосигнала и шума с выхода фильтра 7 через ключ 12 поступает на вход аналогоного модуля 8. Далее с указанной смесью производятся операции, аналогичные операциям, производимым с одним шумовым сигналом. Полученные в результате этого оценки средней исреднеквадратичной амплитуд у, и Б, гистограмм у , коэффициентынаклона ," , гистограммзаносят ся в блок 15 памяти. По соответствующим командам эти данные, а также одна иэ реализаций суммы сигнала и шума с выхода фильтра 7, записанные в блоке 15 памяти, могут быть50 выведены на экран дисплея (или телевизора),Аналогично работает устройство по командам на исследование статистических характеристик суммы видеосигнала и кума при заданном эффективном напряжении шума 6 и подаче через делители 2 - 2, видеосигнала сласно выражению л лЯп) = Ь р + ср(б) лгде р = 1-р - оценка вероятнос р Бти пропуска сигнала;- фиксированные коэффициенты, выбираемые иэ условия относительной Ьис опасности ложных тревог и пропусковсигнала.Выражение ,6) по соответствующейкоманде может быть выведено такжен виде графика на экран дисплея какфункцияЕ(Ь,с) = Ь р, + с р(7) где Б - фиксированный порог.Таким образом, повышается наглядность в изучении протекающих н прием. нике процессов кваэисогласованной фильтрации сигнала на фоне помех за счет вывода на экран дисплея результатов фильтрации реализаций шума и суммы видеосигнала и шума при различных отношениях сигнал/помеха и амплитудами П 13 ,т,е при разных отношениях сигнал/помеха а а , По команде с дисплейного модуля 1 б на экран дисплея ныводятся гистограммы шума и суммы сигнала с шумом в К-м сечении, т.е. в момент окончания видеосигнала при одном или нескольких отношениях сигнал/помеха а,,а. Одновременно на экране дисплея показываются один или несколько пороговых уровней обнаружения Б. При этом.н процессоре 14 для каждой величины порогового уровня и полученных гистрограмм производится оценка вероятностей ложнойлтревоги р = Г Я) и правильного обнаружения сигналар гни а 1)окоторые также выводятся на экран дил л,сплея. Оценки,р и р при различных пороговых уровнях заносятся в блок 1,5 памяти, и по команде дисплейного модуля на экране дисплея для заданных отношений сигнал/помеха а, .астроятся графики зависимости среднего риска при обнаружении видеосигнала в приемнике сог1386617 Формула и з о б р е т е н и я45Устройство для исследования помехоустойчивости приемника видеосигналов, содержащее генератор видеосигналов, генератор. шума, два делителя напряжения, первый коммутатор,Составитель А.ПРедактор И,Николайчук Техред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко Заказ 1467/29 Тираж 704 ПодписноеВН 11 ИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производствено-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Ф показа искажения прямоугольнойформы видеосигнала при фильтрации,трансформации прямоугольной формы втреугольную. 5Расширение функциональных возможностей устройства достигается засчет оценки коэффициентов наклонареализаций на выходе квазисогласованного фильтра, т.е. оценки формы 10трансформированного видеосигнала навыходе фильтра при различных отношениях сигнал/помеха. При этом произведена оценка гистограммы коэффициента наклона при различных отношениях сигнал/помеха,Построение гистограмм на экранедисплея, варьирование пороговогоуровня обнаружения и связанная сэтим минимизация риска, показ соответствующих графиков, показ оптимального выбора порогового уровня углубляют изучение протекающих процессовв приемнике видеосигналов,Повышение производительности устройства за счет использования блокауправления позволяет в каждом режиме обрабатывать до 5000-10000 реализаций, что способствует статистической надежности получаемых оценокпомехоустойчивости приемника.Кроме того, осуществляются показ возможностей использования процессоров при обработке огромногомассива исходной информации в радио- З 5технических системах, представлениерезультатов статистической обработки в компактной форме геометрических образов-распределений и графиков на экране дисплея, автоматизация 4 Атрудоемких экспериментов при исследовании помехоустойчивости приемникавидеосигналов. сумматор и фильтр, причем выход ге"нератора видеосигналов соединен синформационным входом второго делителя напряжения, выход генератора шума соединен с информационным входомвторого делителя напряжения, выход первого коммутатора соединен с входом первого слагаемого сумматора, выход которогосоединен с входом фильтра, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения функциональныхвозможностей за счет оценки коэффициентов наклона реализации шума, внего введены блок обработки и управления, две группы делителей напряжения, второй коммутатор, ключ, модуль аналогового ввода, первый и второй дешифраторы, причем выход генератора видеосигналов соединен с информационными входами делителей напряжения первой группы и с управляющим входом ключа, выходы первогоделителя напряжения и делителей нап-ряжения первой группы соединены синформационными входами первого коммутатора, управляющие входы которогосоединены с выходами первого дешифратора, вход которого соединен с первым выходом блока обработки и управления, второй выход которого соединен с входом второго дешифратора, выходы которого соединены с управляющими входами второго коммутатора, выход которого соединен с входом второго слагаемого сумматора, выход фильтра соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с аналоговым входом модуля аналогового ввода, выход которого соединен с информационным входом блока обработки и управления, выход генератора шума соединен с информационными входами делителей напряжения второй группы, выходы второго делителя напряжения и делителей напряжения второй группы соединены с информационными входами второго коммутатора.ак