Как высчитать задержку телевизионного сигнала
Перейти к содержимому

Как высчитать задержку телевизионного сигнала

  • автор:

Метод измерений и калибровки задержек сигнала в передатчиках стандарта DVB-T2 Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Карякин В. Л., Карякин Д. В., Морозова Л. А.

Статья посвящена разработке метода измерений и калибровки задержек сигнала в передатчиках сети SFN , имеющих значительный разброс временных задержек обработки информационного сигнала (ИС) при возможном разбросе задержек ИС в каналах связи от Центра мультиплексирования до входов возбудителей передатчиков. Рассматривается методика измерения задержек ИС в каналах передачи данных с использованием мобильного отечественного анализатора Беркут-Е1. Отмечается, что данная методика важна для тех операторов, которые имеют в составе сетей спутниковые и радиорелейные каналы, а также компоненты компьютерных сетей нового поколения NGN (Nev Generation Networks), которые также вносят задержку при передаче информации. Подчеркивается возможность оценки вариации задержки с использованием анализатора Беркут-Е1, что особенно важно для анализа эфирных сетей передачи данных с переменной задержкой. В частности, в случае переключения приема с Регионального центра мультиплексирования на Федеральный центр, а также при возможном использовании компьютерных сетей передачи данных в цифровом ТВ вещании. Разработан способ измерений задержек и их калибровки в передатчиках сети SFN , имеющих значительный разброс временных задержек обработки информационного сигнала при возможном разбросе задержек сигнала в каналах связи от Центра мультиплексирования до входов возбудителей. Предложена схема измерений и калибровки результирующих временных задержек в модуляторах передатчиков стандарта DVB-T2 . С целью выравнивания результрующих временных задержек информационого сигнала на входе модуляторов включены управляемые линии задержки (УЛЗ). Диапазон возможных изменения задержек в УЛЗ определяется величиной разброса сетевых задержек и задержек обработки ИС в модуляторах передатчиков, включенных в состав SFN сети. Приведены временные диаграммы, поясняющие методику измерения результирующих задержек в модуляторах. Результаты данной работы позволят успешно реализовать предложенный авторами ранее алгоритм настроек передатчиков одночастотной сети, обеспечивающий фазовую синхронизацию информационного сигнала в передатчиках одночастотных сетей цифрового ТВ вещания и позволяющий значительно упростить технологию пусконаладочных работ сетей SFN в стандарте DVB-T2 .

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Карякин В. Л., Карякин Д. В., Морозова Л. А.

Фазовая синхронизация информационного сигнала в передатчиках одночастотных сетей цифрового ТВ вещания стандарта DVB-T2

Методы ТВ вещания в стандарте DVB-T2 со вставкой регионального контента
Физический смысл применения сетевой задержки цифрового потока для DVB-T2

Оценка эффективности обработки цифрового телевизионного сигнала для коррекции интерференционных искажений в одночастотных сетях ТВ-вещания

Предварительная оценка качества SFN dvb-t города Владивостока
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Метод измерений и калибровки задержек сигнала в передатчиках стандарта DVB-T2»

Метод измерений И калибровки задержек сигнала в передатчиках стандарта РУБ-Т2

Ключевые слова: всеть БГЫ, йУБ-Т2, поток Т2-М1, способ калибровки временных задержек, метки времени, синхронизация информационного

Статья посвящена разработке метода измерений и калибровки задержек сигнала в передатчиках сети SFN, имеющих значительный разброс временных задержек обработки информационного сигнала (ИС) при возможном разбросе задержек ИС в каналах связи от Центра мультиплексирования до входов возбудителей передатчиков. Рассматривается методика измерения задержек ИС в каналах передачи данных с использованием мобильного отечественного анализатора Беркут-Е1. Отмечается, что данная методика важна для тех операторов, которые имеют в составе сетей спутниковые и радиорелейные каналы, а также компоненты компьютерных сетей нового поколения NGN (Nev Generation Networks), которые также вносят задержку при передаче информации. Подчеркивается возможность оценки вариации задержки с использованием анализатора Беркут-Е 1, что особенно важно для анализа эфирных сетей передачи данных с переменной задержкой. В случае переключения приема с Регионального центра мультиплексирования на Федеральный центр, а также при возможном использовании компьютерных сетей передачи данных в цифровом ТВ вещании. Разработан способ измерений задержек и их калибровки в передатчиках сети SFN, имеющих значительный разброс временных задержек обработки информационного сигнала при возможном разбросе задержек сигнала в каналах связи от Центра мультиплексирования до входов возбудителей. Предложена схема измерений и калибровки результирующих временных задержек в модуляторах передатчиков стандарта DVB-T2. С целью выравнивания результрующих временных задержек информационого сигнала на входе модуляторов включены управляемые линии задержки (УЛЗ). Диапазон возможных изменения задержек в УЛЗ определяется величиной разброса сетевых задержек и задержек обработки ИС в модуляторах передатчиков, включенных в состав SFN сети. Приведены временные диаграммы, поясняющие методику измерения результирующих задержек в модуляторах. Результаты данной работы позволят успешно реализовать предложенный авторами ранее алгоритм настроек передатчиков одночастотной сети, обеспечивающий фазовую синхронизацию информационного сигнала в передатчиках одночастотных сетей цифрового ТВ вещания и позволяющий значительно упростить технологию пусконаладочных работ сетей SFN в стандарте DVB-T2.

действительный член академии Телекоммуникаций и информатики, д.т.н., профессор кафедры «Радиосвязи, радиовещания и телевидения» Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики, Самара, vt@karyakin.ru

кт.н., специалист компании Juniper Nefworcs, dm@karyakin.ru

кт.н, доцент кафедры «Экономики и организации производства» Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики, г. Самара, morozova@rcf.ru

Большинство радиотелевизионных центров РФ в настоящее время уже оснащено передатчиками отечественных и зарубежных производителей. Во многих регионах осуществляется тестовое вещание в стандарте второго поколения DVB-T2. Однако при переходе от локального вещания к вещанию в одночастотных сетях (SFN — Single Frequency Network) возникают проблемы, связанные с синхронизацией передатчиков [1-5].

В работе [6] предложен метод, обеспечивающий фазовую синхронизацию информационного сигнала в передатчиках БРЫ сети. Метод представлен в виде алгоритма настроек передатчиков, имеющих значительный разброс временных задержек информационного сигнала в модуляторах возбудителей передатчиков, а также при возможных его задержках в каналах связи от Центра мультиплексирования до входов возбудителей.

Сформулированы требования к предлагаемому методу настройки передатчиков. Настройка передатчиков, входящих в состав одно-частотной сети, должна обеспечить равенство временных задержек, не превышающих двух секунд, на всех передатчиках в полном соответствии с выбранной относительной меткой времени, устанавливаемой в формирователе транспортного потока Т2-М1.

Отмечается в [6], что при большом разбросе задержек необходимо ввести дополнительные статические задержки на программном или аппаратном уровне для выравнивания разброса задержек в модуляторах передатчиков, а также возможного разброса задержек информационного сигнала в каналах связи.

Цель настоящей статьи — разработка метода измерений и калибровки задержек сигнала в передатчиках сети БРЫ, имеющих значительный разброс временных задержек обра-

ботки информационного сигнала (ИС) при возможном разбросе задержек ИС в каналах связи от Центра мультиплексирования до входов возбудителей.

1. Измерения задержек ИС

в каналах передачи данных

Проблема задержки распространения сигнала, так или иначе, затрагивает все спутниковые системы связи. Наибольшей задержкой обладают системы, использующие спутниковый ретранслятор на геостационарной орбите. В этом случае задержка, обусловленная конечностью скорости распространения радиоволн, составляет примерно 250 мс. Одним из возможных приборов для измерения задержек в системах передачи данных является мобильный отечественный анализатор Беркут-Е1.

Измерения задержки (RTD — Round-Trip Delay) представляет собой базовую опцию анализатора Беркут-Е1 и не требует установки дополнительных опций.

Эта опция важна для тех операторов, которые имеют в составе сетей спутниковые и радиорелейные каналы, а также компоненты компьютерных сетей нового поколения [4] NGN (Nev Generation Networks), которые также вносят задержку при передаче информации.

Измерения задержки выполняются обычно по шлейфу (рис. 1) одним прибором.

При измерениях задержки в передаваемый поток вставляются временные метки.

Анализатор Беркут-Е1 позволяет не только измерить среднюю задержку распространения, но и оценить ее вариацию. Для этого в меню измерения задержки фиксируются три значения:

— текущее время задержки;

— минимальная задержка за время измерения;

— максимальная задержка за время измерения.

Оценка вариации задержки особенно важна для анализа систем передачи с переменной задержкой, в частности, при изменении задержек при переключении приема с регионального центра мультиплексирования на федеральный центр, а также при возможном использовании компьютерных сетей передачи данных, в частности, сетей NGN.

2. Калибровка результирующих

временных задержек в модуляторах

передатчиков стандарта DVB-T2

Настройка передатчиков, входящих в состав одночастотной сети, должна обеспечить

равенство временных задержек [6], не превышающих двух секунд, на всех передатчиках в полном соответствии с выбранной относительной меткой времени, устанавливаемой в формирователе транспортного потока Т2-М1.

Оценка сетевых задержек на входе возбудителя и итоговых задержек в модуляторах должна обеспечивается измерителем с визуальной индикацией результатов измерений.

При большом разбросе задержек необходимо ввести дополнительные статические задержки на программном или аппаратном уровне, выровняв, таким образом, разброс задержек в модуляторах передатчиков, а также возможный разброс задержек информационного сигнала в каналах связи.

На рис. 2 представлена схема измерений и калибровки результирующих временных задержек в модуляторах передатчиков стандарта РУВ-Т2

Здесь МОД — модулятор передатчика; УЛЗ — управляемая линия задержки; ТУМ — тракт усиления мощности; АНТ — антенна; ДНЧ — детектор низких частот; ДВЧ — дтектор высоких частот; ИЛИ — логическая схема «или»; УК — управляемый ключ; ГНЧ — генератор низких частот; ОСЦ — осцилограф.

С целью выравнивания результрующих временных задержек информационого сигнала на входе модуляторов включены управляемые линии задержки (УЛЗ). Диапазон возможных изменения задержек в УЛЗ определяется величиной разброса сетевых задержек и задержек обработки ИС в модуляторах передатчиков, включенных в состав БРИ сети.

Для измерения результирующих задержек каждый из передатчиков комплектуется на аппаратном или программном уровне управляемым ключом (УК), формирующем на входе передатчика из поступающего потока данных низкочастотные (НЧ) видеоимпульсы со скважностью значительно превышающей единицу (О >1). Управление ключом осуществляется с помощью низкочастотного генератора (ГНЧ), который задает длительность видеоимпульсов и частоту их следования, т.е. скважность О.

В результате на выходе модулятора формируются высокочастотные (ВЧ) радиоимпульсы со скважностью, задаваемой ГНЧ.

Сформированный сигнал подается на детекторы огибающих видео и радиоимпульсов, соответственно, на входе — на низкочастотный детектор (ДНЧ), а на выходе — на высокочастотный детектор (ВЧД).

Импульсы с выходов первого и второго детекторов поступают на логическую схему «ИЛИ», к выходу которой подключен осциллограф (ОСЦ), позволяющий измерять результирующую временую задержку Т информационного сигнала в модуляторе передатчика (рис.3).

Воспользовавшись предложенным в [6] методом настройки передатчиков, обеспечивающим фазовую синхронизацию информационного сигнала в передатчиках одночастотных сетей цифрового ТВ вещания стандарта РУВ-Т2, а также представленным в данной статье спосо-

Рис. 2. Схема измерений и калибровки результирующих временных задержек в модуляторах передатчиков стандарта РУВ-Т2

Рис. 3. Временные диаграммы, поясняющие методику измерения результирующих задержек в модуляторах

бом измерения результирующих задержек, нетрудно провести калибровку передатчиков, предназначенных для работы сети БРЫ второго поколения.

По завершению настройки передатчиков БРЫ сети, обеспечивающей их синхронную работу, в соответствии с представленным в [6] алгоритмом можно перейти к анализу качества ТВ вещания в зоне обслуживания.

1. Разработан способ измерений задержек и их калибровки в передатчиках сети БРЫ, имеющих значительный разброс временных задержек обработки информационного сигнала при возможном разбросе задержек сигнала в каналах связи от Центра мультиплексирования до входов возбудителей.

2. Предложена схема измерений и калиб-

ровки результирующих временных задержек в модуляторах передатчиков стандарта РУВ-Т2.

3. Результаты данной работы позволят успешно реализовать алгоритм настроек передатчиков одночастотной сети [6], обеспечивающий фазовую синхронизацию информационного сигнала в передатчиках одночастотных сетей цифрового ТВ вещания и позволяющий значительно упростить технологию пусконала-дочных работ сетей БРЫ в стандарте РУВ-Т2.

1. Корякин ВЛ. Технология эксплуатации систем и сетей цифрового телевизионного стандарта йУВ-Т2: Монография. — М: СОЛОН-ПРЕСС, 2014. — 158 с.

2. Колиновский ДА, Корякин В.Л, Корякин ДВ, Сидоренко О.И. Синхронизация передатчиков од-ночастотной сети стандарта йУВ-Т2 // Инфокомму-никационные технологии, том 12, №4, 2013. — С. 86-90.

3. Корякин В.Л., Корякин Д.В., Косенко С.Г. Технологии цифрового ТВ вещания в мультисервис-ных сетях передачи данных: Монография/ Под ред. В.Л. Карякина. — Самара: ПГУТИ, 2014. — 234 с.

4. Колиновский ДА., Корякин В.Л, Корякин ДВ, Короткое ДИ. Проблемы синхронизации передатчиков одночастотной сети стандарта йУВ-Т2 // Сборник докладов Международного научно-технического семинара «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов в инфокоммуника-циях «СИНХРОИНФО 2014». — Воронеж, 2014.

5. Корякин В.Л, Корякин Д.В, Морозово Л.А Фазовая синхронизация информационного сигнала в передатчиках одночастотных сетей цифрового ТВ вещания стандарта йУВ-Т2 // Сборник докладов Международного научно-технического семинара «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов в инфокоммуникациях «СИНХРО-ИНФО 2014». — Воронеж, 2014.

Method of measuring and calibration delays signal to in transmitters DVB-T2 standard

Vladimir Karyakin, member of the Academy of Telecommunications and Informatics, Doctor of Technical Sciences, professor Department of «Radio communication, broadcasting and television», Povolzhsky State University of Telecommunications and Informatics, Samara.vl@karyakin.ru

Dmitry Karyakin, candidate of Technical Sciences, a specialist company Juniper Networcs, Moscow.dm@karyakin.ru

Lyudmila Morozova, candidate of Technical Sciences, Associate Professor of «Economics and Organization of Production» Povolzhskiy State Universtty of

Telecommunications and Informatics, Samara.morozova@rcf.ru

Article is devoted to developing a method for measurement and calibration delays signal in transmitters network SFN, with significant time delays spread information signal processing with the possible delay spread communications channels from the multiplexing Center to the input transmitters. Method for measuring signal delays in data transmission channels is considered using the mobile analyzer Berkut-El. It is noted that this method is important for those operators that are composed of networks of satellite and radio relay channels, as well as components of computer networks NGN, which also introduces a delay in the transmission of information. Emphasize the possibility of delay variation estimation using the analyzer BERcut-El, which is especially important for the analysis of data networks with variable delay. In particular, in the case of switching reception Regional Centre multiple^ng Federal Center, as well as the possible use of computer data networks in digital TV broadcasting. A method of delay measurements and their calibration transmitters network SFN, with considerable variation of time delays in processing the information signal possible delay spread of the signal in the communication channels from the Center multiplewng to the input transmitters. Scheme proposed measurements and calibration time delays modulators transmitters DVB-T2. In order to align the time delay information input signal modulators include controlled delay line. The range of possible changes delay in the lines is determined by of network delays and delays in signal processing modulators transmitters included in the SFN network. Shows timing charts for explaining a technique for measuring delay in the modulators. The results of this work will help to successfully implement the proposed algorithm of the authors earlier settings SFN transmitters prodding phase synchronization information signal transmitters in single frequency networks and digital TV broadcasting technology that dramatically simplify commissioning SFN networks in standard DVB-T2.

Keywords: network SFN, DVB-T2, flow T2-MI, a method of calibrating the time delays, time mark, synchronization information signal. References

1. V. Karyakn. Technology exploitation of systems and networks of digital tele^sion standard DVB-T2: monograph. M: Solon Press, 2014. 158 p.

2. D. Kalinowski, V. Karyakin, D. Karyakin, O. Sidorenko. Synchronization SFN transmitters standard DVB-T2 / Information and Communication Technologies, Vol 11, No4, 2013. P 86-90.

3. V. Karyakin, D. Karyakin, S. Kosenko. Technology of digital TV broadcasting in multiservice data networks: monograph. Samara: PGUTI, 2014. 234 p.

4. D. Kalinowski, V. Karyakin, D. Karyakin, D. Korotkov. Synchronization problems SFN transmitters standard DVB-T2. Collected reports of the International Scientific and Technical Seminar «System synchronization, forming and signal processing in information communications » SINHROINFO 2014″. Voronezh, 2014.

5. V. Karyakin, D. Karyakin, L Morozova. Phase synchronization information signal transmitters in single frequency networks for digital TV broadcasting standard DVB-T2 / Collected reports of the International Scientific and Technical Seminar «System synchronization, forming and signal processing in information communications «SINHROINFO 2014». Voronezh, 2014.

Измерение задержки распространения E1 (PDL)

Мультисервисный анализатор Greenlee DataScout 1G позволяет проанализировать задержку распространения сигнала (PDL) в диапазоне от 0 до 2-х секунд с разрешением 1 мсек. Для анализа PDL в передаваемую тестовую последовательность вставляется метка, которая позволяет определить разницу во времени между моментами отправки метки и ее регистрации на приеме.

После настройки прибора в меню «Настройки», зайдите в меню тестирования задержки распространения (Propagation Delay), нажав PDL в верхнем меню E1. После этого, подключите E1 Tx и E1 Rx к закольцованной тестируемой цепи и запустите процесс тестирования. Результирующая задержка в миллисекундах будет отображаться на экране.

Измерение задержки подтверждения

2. Закольцовывание сигнала

× Товар добавлен в корзину
× В выбранный Вами день и время Вам позвонит наш сотрудник!

Выберите направление, по которому Вы хотите переговорить:

Заземление и молниезащита

Оборудование для диагностики в сфере энергетики

Оборудование для монтажа и диагностики линий связи, WI-FI, оптики

Аудио-видео решения и телефония

× Выберите тему и отправьте нам сообщение!

Vkontakte Telegram Twitter

© 1997 — 2024 «СвязьКомплект» (ООО «КаталогСервис», ОГРН: 1097746354474)
× Войти и заказать
Согласие на обработку персональных данных

Настоящим вы предоставляете свои персональные данные для получения заказанных вами на нашем веб-сайте товаров, информационных материалов или услуг. Вы также даете согласие на обработку ваших персональных данных, включая: сбор, хранение, обновление, использование, блокирование и уничтожение. Настоящее согласие дается вами на весь период эксплуатации веб-сайта и может быть отозвано вами в любой момент. Для отзыва вашего согласия направьте соответствующее распоряжение в письменной форме по адресу обратной связи, указанному на сайте. В случае отзыва настоящего согласия вы теряете статус зарегистрированного пользователя веб-сайта и все связанные с этим статусом привилегии по всем программам сайта.

Возникновение отражений

Передача сигнала между различными приборами кабельной системы с помощью коаксиального кабеля может быть эффективной только в том случае, если, кроме прочих условий, выполняется условие согласования импеданса всех элементов системы. Импедансом (impedance) называется полное сопротивление элемента системы по входу или выходу. К элементам кабельной системы относятся различные пассивные приборы (ответвители, делители) и усилители; а также сам коаксиальный кабель. Следовательно, условие согласования импеданса означает, что собственные входные в выходные сопротивления всех активных и пассивных приборов должны быть равны сопротивлению кабеля. Поскольку для кабельных систем передачи стандартное значение сопротивления кабеля принято равным 75 Ом, то и все приборы в системе должны иметь входные и выходные сопротивления, равные номинальному значению 75 Ом.

Точка кабельной системы, в которой происходит более или менее резкое изменение сопротивления, т.е. нарушается условие согласования импеданса, называется нерегулярностью. Нарушение условия согласования импеданса в кабельной системе вызывает появление отражений. Рассмотрим реальную ситуацию, когда сигнал передается по кабельной системе, включающей несколько отрезков коаксиального кабеля и несколько приборов (ответвителей, делителей, усилителей). Допустим, что в этой системе есть точки нерегулярностей, в которых полное сопротивление отклоняется от номинального значения. Местоположение этих точек пока не уточняется, поскольку важен сам факт их присутствия в системе. Физические свойства электромагнитного сигнала таковы, что, приходя в точку нерегулярности, сигнал отражается от этой точки. При этом возникает сразу две проблемы. Во-первых, часть энергии сигнала, передаваемая в нужном, прямом направлении теряется и, следовательно, эффективность передачи уменьшается. Во-вторых, отразившаяся часть сигнала, распространяясь по кабельной системе в обратном направлении, будет создавать помехи полезному первичному сигналу.

Нерегулярности могут образовываться в точках подключения кабеля к входу или выходу приборов, а также во внутренней структуре коаксиального кабеля. Нерегулярности во внутренней структуре кабеля возникают в том случае, когда кабель имеет внутренние дефекты, которые могут образоваться при производстве и прокладке кабеля. О наличии дефектов кабеля свидетельствуют резкие всплески в его амплитудно-частотной характеристике затухания. Если таких дефектов в кабеле нет, то сопротивление коаксиального кабеля можно считать примерно постоянным вдоль всего отрезка кабеля. Внутренние нерегулярности нормального кабеля незначительны и ими всегда можно пренебречь. Основные проблемы с отражениями появляются при включении в кабель каких-либо приборов, входной или выходной импеданс которых не равен полному сопротивлению кабеля. В этом случае избежать отражений не удается по двум причинам. Первая причина состоит в том, что добиться абсолютно точного равенства двух сопротивлений невозможно в принципе. Как бы близки по значению они не были, некоторое различие все-таки будет создавать слабую нерегулярность в точке их соединения. Реально здесь можно говорить только о допустимой несогласованности импеданса. Вторая причина носит чисто технологический характер. Даже при точном равенстве (предположим, что это возможно) сопротивления кабеля сопротивлению прибора появление отражения неизбежно, поскольку любое соединения кабеля с входом или выходом прибора выполняется при помощи резьбового кабельного разъема и каким бы качественным не был этот разъем, в точке соединения возникает нерегулярность. Это очевидно, поскольку в точке соединения задействованы сразу три устройства — кабель, вход прибора и разъем. Использование некачественных разъемов может испортить соединение и привести к сильному росту отражений.

Кроме этих отражений, очевидные отражения возникают на грубых нерегу-лярностях, таких как нетерминированное окончание кабеля или разрыв проводника кабеля. Для устранения отражений на нетерминированном окончании применяют специальные заглушки (терминаторы), имеющие сопротивление 75 Ом и устанавливаемые в свободное окончание кабеля. Роль заглушки та же — обеспечить равенство импедансов.

Поскольку отражения в кабельных системах неизбежны, влияние нежелательного отраженного сигнала на полезный сигнал и, в итоге на качество изображения, существует всегда. Задача разработчика состоит только в минимизации отраженной энергии или поддержании ее в допустимых пределах. Отражение вызывает в изображении тот же видимый эффект ореола или двойного контура, который возникает при многократном приеме одного и того же эфирного вещательного сигнала, отраженного от каких-либо препятствий. Отличие только в том, что влияние отражений в кабельных системах обычно не так заметно. Разберемся, каким образом отраженный сигнал влияет на работу кабельной системы.

В результате отражения от нерегулярности часть сигнала начинает распространяться по кабелю в противоположном направлении. Дойдя до входной точки начала данного участка системы, отраженный сигнал также может снова отразиться и снова изменит свое направление, на этот раз распространяясь уже в первоначальном прямом направлении, как и исходный сигнал. Следовательно, в конечную точку данного участка сети придут два абсолютно одинаковых сигнала, но, поскольку испытавший два отражения сигнал проходит более длинный путь (в три раза), чем исходный сигнал, отраженный придет туда с задержкой. Одинаковыми эти сигналы будут только по своей информационной нагрузке, но по амплитуде отраженный сигнал будет слабее. В результате поступления на вход телевизионного приемника абонента этих двух сигналов они оба будут детектированы и отображены на экране с некоторой разностью во времени. Это создаст эффект вторичного контура, смещенного горизонтально от оригинального изображения на величину, зависящую от времени задержки. На экране телевизора сперва «рисуется» первое оригинальное изображение, а затем второе задержанное изображение, которое слегка сдвинуто вправо по экрану. Насколько неприятным оказывается этот эффект для зрителя, зависит как от разности во времени между двумя изображениями, так и от амплитуды отражения. Когда задержка очень мала, то взаимное горизонтальное смещение двух изображений будет очень слабым и не заметным для зрителя, даже если отраженный сигнал имеют большую амплитуду, т.е. оба сигнала будут детектироваться и отображаться на экране, но они не будут смещены друг от друга настолько, чтобы восприниматься как два отдельных изображения.

Для оценки величины смещения примем горизонтальную линию телевизионного изображения (строку) за единицу времени, требующуюся для перемещения электронного луча по экрану слева направо. Используемый в России телевизионный стандарт SECAM устанавливает такую структуру кадра, при котором одна строка, исключая импульсы гашения и синхронизации, занимает 52,5 мкс. Если необходимо определить влияние задержки отраженного сигнала, то можно выразить ее в процентах от этого времени и сопоставить полученную величину с шириной экрана телевизора, чтобы получить значение смещения отраженного сигнала на экране в сантиметрах. Допустим, задержка составляет 0,4 % от 52,5 мкс (0,21 мкс), тогда при ширине экрана 25 дюймов (63,5 см) она выразится в смещении отраженного изображения относительно оригинального примерно на 0,2 мм.

Если отраженная энергия заключается только в какой-либо части спектра ТВ сигнала, то такое отражение называется эхом и оно будет влиять только на какой-либо компонент ТВ изображения. Если отраженная энергия присутствует во всем спектре ТВ сигнала, то явление называется собственно отражением и влияет оно на все составляющие воспроизводимого ТВ сигнала. Если отраженный сигнал распределен равномерно или почти равномерно по всему спектру телевизионного канала то на экране будет полностью воспроизводиться повторное изображение. Если нерегулярность такова, что создает отражение на частотах, занимающих только часть телевизионного спектра, то на экране появится эффект окантовки или двойного контура. Отражение или эхо всегда слабее (ниже по амплитуде), чем первичный сигнал. Когда несколько отражений одновременно присутствует в системе, обычно визуально преобладает какое-либо одно, а другие практически незаметны.

Степень повреждения телевизионного изображения зависит от совокупности двух факторов — амплитуды и задержки. Если задержка значительна, то отражение будет ясно различимо только при высокой амплитуде отраженного сигнала. Но если задержка очень мала, то даже отражение с большой амплитудой не будет создавать помех. Вообще восприятие задержки видеоинформации зрителем довольно сильно зависит от характера самой видеоинформации. Например, для алфавитно-цифровой информации отражение будет заметно гораздо сильнее, чем для быстро движущихся изображений и анимации.

Характер видеоинформации, амплитуду и временную задержку отражения трудно связать математически, поэтому на практике их связь как правило оценивается эмпирически, на основе опыта и наблюдений, т.е. с помощью субъективной оценки тестовых программ зрителями. На той же основе устанавливались стандарты для оценки влияния шума на телевизионное изображение. Эти тесты показывают, что отраженный сигнал с задержкой 500 не и уровнем на 30 дБ ниже амплитуды первичного сигнала ощущается средним зрителем, а сигнал с задержкой 500 не и уровнем на 20 дБ ниже первичного сигнала может восприниматься только некоторыми зрителями.

Величину отражений в системе передачи можно оценивать с помощью нескольких показателей, имеющих сходный физический смысл. Для оценки той доли энергии, которая была отражена от точки несовпадения импедансов (нерегулярности), было введено понятие возвратных потерь (return loss, RL). Коэффициент возвратных потерь, который также называется затуханием несогласованности — это отношение значений напряжения (или мощности) падающей и отраженной волн, которое рассчитывается по следующей формуле:

Возникновение отражений

Измеряется коэффициент возвратных потерь в децибелах. Из определения ясно, что коэффициент возвратных потерь должен быть максимален, поскольку, чем меньше отраженная энергия, тем большим числом будут выражаться возвратные потери. Чем больше возвратные потери прибора, тем более качественным является данный прибор. Допустим, что коэффициент возвратных потерь составляет 20 дБ. Это означает, любой поданный на вход этого прибора сигнал будет порождать отраженный сигнал, уровень которого на 20 дБ ниже уровня первоначального входного сигнала. Если бы возвратные потери были равны 0 дБ (наихудший случай), то это означало бы, что 100% подаваемой в кабель энергии отражается от входа прибора. Показатели возвратных потерь задаются производителем для любого прибора и кабеля в его технической спецификации.

Величина возвратных потерь для кабеля характеризуется параметром, называемым структурными возвратными потерями SRL, определение которого аналогично определению RL.

Другим показателем, с которым связана величина возвратных потерь, является коэффициент стоячей волны КСВ. В зарубежной литературе он называется SWR (standing wave ratio). Если возвратные потери были бы равны 0 дБ (наихудший случай), то SWR имеет бесконечную величину. Коэффициент возвратных потерь вычисляется через значение SWR по формуле:

Например, коэффициент возвратных потерь 21 дБ, приблизительно соответствует значению коэффициента стоячей волны 1,2. Общепринято, что КСВ пассивных коаксиальных приборов должен быть меньше 1,3.

Кроме величин RL и SWR для кабельной системы рассчитывают еще коэффициент отражения или отношение сигнал-отражение (отношение S/R), которое показывает, на какую величину в децибелах уровень первоначального сигнала превосходит уровень отраженного сигнала в той же точке. Отношение S/R рассчитывается, как правило, не для отдельного прибора, а для участка кабельной сети. Таким образом, отношение вычисляется как разность этих двух уровней следующим образом:

S/R = Sпад — Sотр

Коэффициент отражения измеряется тем же способом, но в процентах от уровня падающего сигнала. Далее рассмотрим отдельно возникновение отражений в коаксиальном кабеле и в точках подключения отрезков кабеля к приборам.

Классический метод учета влияния временных задержек сигналов в устройствах систем управления Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Самойлов Леонтий Константинович

Временные задержки в системе управления можно разделить на три группы: задержки в блоках ввода сигналов датчиков; задержки в модуле реализации алгоритма управления; задержки в блоках вывода сигналов исполнительных устройств. Влияние задержек можно рассматривать с учетом алгоритмов управления и отдельно в цепях прохождения сигналов к модулю реализации алгоритма управления. В статье рассматривается второй подход к оценке влияния задержек. Задержки в модуле реализации алгоритма управления могут суммироваться с задержками сигналов управления в одноименных блоках вывода. Временные задержки сигналов датчиков и исполнительных устройств в блоках системы управления можно или компенсировать, или учитывать их влияние на процессы управления. Существует классический метод компенсации влияния задержек, когда в цепи с задержками устанавливаются дополнительные устройства, называемые экстраполяторами. Экстраполяторы строятся на основе экстраполирующих полиномов, в частности, полинома Лагранжа. Платой за компенсацию влияния задержек являются дополнительные методические и инструментальные погрешности экстраполяторов, которые зависят от порядка используемого полинома. Эти погрешности добавляются к существующим погрешностям цепей системы управления , увеличивая общую погрешность системы. В работе обращается внимание на возможность плавного перехода от классического метода компенсации влияния задержек к методу учета их влияния, который по аналогии называется классическим. Экстраполяторы нулевого порядка представляют собой регистры, которые стоят на входах и выходах модуля реализации алгоритма управления, даже если в системе управления не обращается внимание на задержки сигналов. На основании этого вывода в работе предлагается классический метод учета влияния задержек: задержки считаются равными нулю, но в каждом канале блоков ввода вывода учитывается дополнительная погрешность, равная погрешности экстраполятора нулевого порядка за время задержки информации данного канала. Полученный результат позволяет проектировать систему управления с исходными данными, в которых учтено влияние задержек. Это исключает необходимость моделирования системы управления с задержками.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Самойлов Леонтий Константинович

Структурный подход к выбору частоты дискретизации сигналов датчиков и исполнительных устройств в системах управления

Динамическая погрешность устройств восстановления сигналов в системах управления

Итерационные алгоритмы выбора частоты дискретизации аналоговых сигналов в цифровых системах управления и контроля

Погрешности восстановления сигналов в системах управления и контроля
Адаптивный алгоритм компенсации эхо-сигналов в телекоммуникационных системах аудиообмена
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CLASSICAL METHOD OF THE ACCOUNT OF INFLUENCE TIME DELAYS OF SIGNALS IN DEVICES OF CONTROL SYSTEMS

Time delays in a control system can be divided into three groups: delays in blocks of input of signals of gauges; delays in the module of realisation of algorithm of management; delays in blocks of a conclusion of signals of actuation mechanisms. Influence of delays can be considered taking into account algorithms of management and separately in chains of passage of signals to the module of realisation of algorithm of management. In article the second approach to an estimation of influence of delays is considered. Delays in the module of realisation of algorithm of management can be summarised with delays of signals of management in the blocks of a conclusion with the same name. In control system blocks it is possible either to compensate time delays of signals of gauges and actuation mechanisms, or to consider their influence on managerial processes. There is a classical method of indemnification of influence of delays when in a chain with delays the additional devices named extrapolators are established. Extrapolators are under construction on the basis of extrapolating polynoms, in particular, Lagrange interpolation polynomial. A payment for indemnification of influence of delays are additional methodical and tool errors of extrapolators which depend on an order of a used polynom. These errors are added to existing errors of chains of a control system, increasing the general error of system. In work the attention to possibility of smooth transition from a classical method of indemnification of influence of delays to a method of the account of their influence which by analogy is called as classical is paid. Extrapolators a zero order represent registers which stand on inputs and exits of the module of realisation of algorithm of management even if in a control system the attention to delays of signals is not paid. On the basis of this conclusion in work the classical method of the account of influence of delays is offered: delays are considered equal to zero, but in each channel of blocks of input-output the additional error equal to an error of extrapolators of a zero order during a delay of the information of the given channel is considered. The received result allows to project a control system with initial data in which influence of delays is considered. It excludes necessity of modelling of a control system with delays.

Текст научной работы на тему «Классический метод учета влияния временных задержек сигналов в устройствах систем управления»

Раздел II. Системы управления, моделирование

КЛАССИЧЕСКИЙ МЕТОД УЧЕТА ВЛИЯНИЯ ВРЕМЕННЫХ ЗАДЕРЖЕК СИГНАЛОВ В УСТРОЙСТВАХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Временные задержки в системе управления можно разделить на три группы: задержки в блоках ввода сигналов датчиков; задержки в модуле реализации алгоритма управления; задержки в блоках вывода сигналов исполнительных устройств. Влияние задержек можно рассматривать с учетом алгоритмов управления и отдельно в цепях прохождения сигналов к модулю реализации алгоритма управления. В статье рассматривается второй подход к оценке влияния задержек. Задержки в модуле реализации алгоритма управления могут суммироваться с задержками сигналов управления в одноименных блоках вывода. Временные задержки сигналов датчиков и исполнительных устройств в блоках системы управления можно или компенсировать, или учитывать их влияние на процессы управления. Существует классический метод компенсации влияния задержек, когда в цепи с задержками устанавливаются дополнительные устройства, называемые экстраполяторами. Экстраполяторы строятся на основе экстраполирующих полиномов, в частности, полинома Лагранжа. Платой за компенсацию влияния задержек являются дополнительные методические и инструментальные погрешности экстрапо-ляторов, которые зависят от порядка используемого полинома. Эти погрешности добавляются к существующим погрешностям цепей системы управления, увеличивая общую погрешность системы. В работе обращается внимание на возможность плавного перехода от классического метода компенсации влияния задержек к методу учета их влияния, который по аналогии называется классическим. Экстраполяторы нулевого порядка представляют собой регистры, которые стоят на входах и выходах модуля реализации алгоритма управления, даже если в системе управления не обращается внимание на задержки сигналов. На основании этого вывода в работе предлагается классический метод учета влияния задержек: задержки считаются равными нулю, но в каждом канале блоков ввода — вывода учитывается дополнительная погрешность, равная погрешности экстраполятора нулевого порядка за время задержки информации данного канала. Полученный результат позволяет проектировать систему управления с исходными данными, в которых учтено влияние задержек. Это исключает необходимость моделирования системы управления с задержками.

Системы управления; учет задержек сигналов; экстраполяция нулевого порядка.

CLASSICAL METHOD OF THE ACCOUNT OF INFLUENCE TIME DELAYS OF SIGNALS IN DEVICES OF CONTROL SYSTEMS

Time delays in a control system can be divided into three groups: delays in blocks of input of signals of gauges; delays in the module of realisation of algorithm of management; delays in blocks of a conclusion of signals of actuation mechanisms. Influence of delays can be considered taking into account algorithms of management and separately in chains ofpassage of signals to the module of realisation of algorithm of management. In article the second approach to an estimation of influence of delays is considered. Delays in the module of realisation of algorithm of management can be summarised with delays of signals of management in the blocks of a conclusion with the same name. In control system blocks it is possible either to compensate time delays of signals ofgauges and actuation mechanisms, or to consider their influence on managerial processes. There is a classical meth-

od of indemnification of influence of delays when in a chain with delays the additional devices named extrapolators are established. Extrapolators are under construction on the basis of extrapolating polynoms, in particular, Lagrange interpolation polynomial. A payment for indemnification of influence of delays are additional methodical and tool errors of extrapolators which depend on an order of a used polynom. These errors are added to existing errors of chains of a control system, increasing the general error of system. In work the attention to possibility of smooth transition from a classical method of indemnification of influence of delays to a method of the account of their influence which by analogy is called as classical is paid. Extrapolators a zero order represent registers which stand on inputs and exits of the module of realisation of algorithm of management even if in a control system the attention to delays of signals is not paid. On the basis of this conclusion in work the classical method of the account of influence of delays is offered: delays are considered equal to zero, but in each channel of blocks of input-output the additional error equal to an error of extrapolators of a zero order during a delay of the information of the given channel is considered. The received result allows to project a control system with initial data in which influence of delays is considered. It excludes necessity of modelling of a control system with delays.

Control systems; the account of delays of signals; extrapolation of a zero order.

Введение. Современную систему управления на основе последовательной магистрали можно представить (рис. 1) как состоящую из n датчиков (Д), s исполнительных устройств (ИУ) и следующих блоков [1, 2]: блок ввода данных; блок вывода данных; блок управления; блок цифрового интерфейса ввода — вывода.

В этих блоках можно выделить: передающую часть блока ввода данных; приемную часть блока ввода данных; модуль реализации алгоритма управления; передающую часть блока вывода данных; приемную часть блока вывода данных.

Приемная часть блока ввода данных и передающая часть блока вывода данных чаще всего объединяются с модулем реализации алгоритма управления.

Состояние объекта управления определяется датчиками. Сигналы датчиков приходят на модуль реализации алгоритма управления с задержками, которые зависят от параметров датчиков, блока ввода данных и программы ввода (опроса) сигналов датчиков [3-5].

Блок ввода данных

Передающая часть блока ввода данных

Объект управления г Исполнительные-1 устройства

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *