Измерительная аппаратура, предназначенная для контроля характеристик телевизионных радиосигналов непосредственного вещания, сигналов в сетях коллективного телеприема, является необходимым инструментом в рамках каждого из этапов "эволюции" радиосигнала – формирования, передачи, приема и распределения (от "студии до абонента"). Измерительный прибор, как устройство, позволяющее проводить количественную оценку некоторого набора параметров сигнала, решает поставленные задачи в определенном диапазоне изменения характеристик сигнала (частота, мощность) с заданной техническими возможностями точностью (погрешностью). В некоторых случаях важно оценить не абсолютное значение параметра, а его изменение относительно некоторого уровня.

Для проведения измерений параметров телевизионного сигнала, не претендующих на высокую точность и в то же время дающих достаточно полную и необходимую информацию о телесигнале, разумно ограничиться использованием индикаторов — простых, универсальных и компактных измерительных устройств. Потребность в устройствах такого класса высока, что связано с их доступностью для широкого круга пользователей. Эти приборы относительно недороги, процесс проведения измерений с их помощью несложен.

Выпускаемые фирмой Planar (Россия, г. Челябинск) индикаторы уровня телевизионных сигналов ИТ-02М и ИТ-03 предназначены для оценки уровня несущей изображения телевизионного сигнала, измерения отношения уровня несущей изображения к уровню несущей звука, измерения отношения уровня несущей изображения к уровню шумовой составляющей. Индикатор ИТ-02М в комплексе с персональным компьютером образует спектроанализатор. Сопряжение этого прибора с IBM PC предоставляет дополнительные возможности проведения измерений: обработка результатов, редактирование режимов измерений, сохранение результатов, подготовка и оформление протокола измерений. В таблице 1 приведены технические характеристики измерителей ИТ-03 и ИТ-02М.

Индикатор Planar ИТ-03

Назначение и технические характеристики

Измеритель ИТ-03 (внешний вид прибора приведен на рис. 1) позволяет производить исследование телесигналов аналогового телевидения, а также может использоваться для оценки уровня радиосигнала с частотой, находящейся в диапазоне 46…865 МГц. Прибор позволяет определить следующие параметры телевизионного радиосигнала: уровень несущей изображения, выраженный в дБмкВ, отношение уровня несущей изображения к уровню несущей звука (в дБ), отношение уровня несущей изображения к уровню шумовой составляющей (в дБ). Индикатор ИТ-03 позволяет исследовать сигналы с уровнем от 30 дБмкВ до 80 дБмкВ. Разрешение по измеряемому уровню составляет 1 дБмкВ. Диапазон уровней измеряемых сигналов может быть расширен за счет использования калиброванного внешнего аттенюатора. В комплект поставки прибора входят точные аттенюаторы 20 дБ и 40 дБ.

Устройство имеет жидкокристаллический дисплей (16 символов х 2 строки), на котором индицируется значение измеряемой величины (уровень сигнала, отношение видео/аудио, отношение несущая/шум), частоты радиосигнала или номера телевизионного канала, состояние установки служебных параметров. Имеется возможность подсветки дисплея — постоянно (выбором соответствующей предустановки) и временно (в этом случае подсветка автоматически отключается, спустя 1,5-2 минуты). Ввод параметров/выбор функций прибора осуществляется с клавиатуры пленочного типа, расположенной на лицевой панели. На боковой панели расположены выключатель питания и разъем F-типа (female) — вход радиочастоты (75 Ом).

Результаты измерений могут быть сохранены во внутренней памяти индикатора — "записной книжке", емкость которой составляет 32 страницы (то есть могут быть запомнены 32 различных результата измерения). Процесс измерений с помощью индикатора ИТ-03 может быть автоматизирован — состояния характеристик сигнала, заданных в конфигурации "записной книжки", могут быть определены в автоматическом режиме.

В приборе предусмотрен режим экономичного энергопотребления. В этот режим, если он установлен, индикатор ИТ-03 переходит спустя 1,5-2 минуты с момента последнего нажатия на любую кнопку. Цикл обновления измеренных данных в этом случае составляет 1 с.

Питание индикатора ИТ-03 осуществляется от четырех NiCd (NiMH) аккумуляторов АА — 1,2 В/0,8 А-ч. Время непрерывной работы прибора в режиме без подсветки дисплея 4,5 часа. В измерителе предусмотрен контроль степени заряженности (остаточной емкости) батареи аккумуляторов. В режиме измерения параметров сигнала на дисплей выводится значение остаточной емкости (в процентах).

Индикатор ИТ-03 имеет корпус из пластика. Габаритные размеры прибора 100х200х40 мм и вес с аккумуляторами 0,5 кг. ИТ-03 размещается в удобном чехле из водоотталкивающей ткани.

Режимы работы и проведение измерений

Переключение между различными режимами производится с помощью префиксной клавиши SHIFT и последующим нажатием одной из клавиш рабочего режима.

1. Измерение уровня несущей изображения
   Режим включается кнопкой CHANNEL. В этом режиме на дисплей выводится значение частоты несущей изображения V (в МГц), уровень несущей изображения LEV, номер телевизионного канала. Вид ЖК-дисплея в этом режиме показан на рис. 2. Выбор нужного канала осуществляется прямым вводом с клавиатуры номера канала (для спецканалов S используется префиксная клавиша SPECIAL) или последовательным переходом с помощью клавиш "в"и "б". При удерживании клавиш последовательного перехода, номер канала будет изменяться автоматически. Если уровень сигнала превышает 80 дБмкВ, вместо измеряемой величины отображается знак ">". Уровень радиосигнала может отображаться и в "аналоговом" виде — полоска переменной длины (рис. 3). Начало такой шкалы соответствует 0 дБмкВ, цена деления шкалы — 1 дБмкВ.
2. Измерение уровня радиосигнала на произвольно выбранной частоте
   Режим включается кнопкой FREQ. В этом режиме на дисплей выводится значение выбранной радиочастоты F, уровень радиосигнала на этой частоте LEV, номер телевизионного канала, в диапазоне которого производятся измерения. Вид ЖК-дисплея в этом режиме показан на рис. 4. Настройка на нужную частоту производится так же, как и выбор номера телеканала (предыдущий пункт). Значение частоты при перестройке меняется с шагом 125 кГц. Значение частоты может быть введено с клавиатуры (в килогерцах или мегагерцах).
3. Измерение отношения уровней несущих изображения и звука
   Режим включается кнопкой VID/AUD. В этом режиме на дисплей выводится значение частоты несущей изображения V, отношение уровней несущих изображения и звука V/A, номер телевизионного канала. Вид ЖК-дисплея в этом режиме показан на рис. 5. Предполагается, что в этих измерениях частота несущей звука смещена относительно частоты несущей изображения на 6,5 МГц (стандарт D/K).
4. Измерение отношения уровней несущей изображения и шума
   Режим включается кнопкой CAR/NOI. В этом режиме на дисплей выводится значение частоты несущей изображения V, отношение уровней несущей изображения и шума C/N, номер телевизионного канала. Вид ЖК-дисплея в этом режиме показан на рис. 6.
5. Сохранение и просмотр результатов измерений
   1. Режим сохранения результата измерения в памяти прибора — "записной книжке" S включается в одном из режимов измерений (1-4) кнопкой MEMORY. Далее кнопками "в"и "б" выбирается номер страницы, на которой должны быть сохранены данные (от 1 до 32). Затем продолжительным повторным нажатием на кнопку MEMORY производят запись результата измерения.
   2. Режим просмотра сохраненных данных включается кнопкой NOTE. В этом режиме на дисплей выводятся параметры измерений (1-4) и номер страницы "записной книжки", где сохранен результат. Вид ЖК-дисплея в этом режиме показан на рис. 7.
   3. Режим автоматического обновления результатов измерений, сохраненных ранее, включается из режима просмотра сохраненных данных (5Б). После нажатия и удержания в этом режиме кнопки MEMORY, на экране дисплея появится надпись AUTO MEMORY (рис. 8). Если кнопку удерживать до погасания сообщения AUTO MEMORY, ИТ-03 произведет обновление тех замеров, которые были занесены в "записную книжку" (все страницы).
6. Редактирование служебных параметров

В этот режим прибор переводится с помощью кнопки OPTION.

Доступные для редактирования опции SPEAK (звуковая индикация нажатия кнопок клавиатуры), LIGHT (подсветка дисплея), SLEEP (таймер, управляющий переходом ИТ-03 в режим энергосбережения), MODE (вид отображения уровня радиосигнала на экране дисплея). Каждая из перечисленных опций выбирается соответствующей ей по названию кнопкой. Первые три параметра имеют возможные значения ON и OFF. Параметр MODE имеет возможные значения FIGURE (уровень радиосигнала отображается в виде десятичной цифры) и COLUMN ("аналоговый" индикатор уровня). Значение параметра выбирается с помощью кнопок "в"и "б". Вид ЖК-дисплея в этом режиме показан на рис. 9 (редактируется параметр MODE, его значение FIGURE).

Индикатор Planar ИТ-02M

Назначение и технические характеристики

Индикатор уровня телевизионного сигнала ИТ-02М (рис. 10) позволяет выполнять те же измерения, что и ИТ-03, но имеет дополнительные возможности. ИТ-02М позволяет исследовать сигналы с уровнем от 30 дБмкВ до 120 дБмкВ и имеет встроенный трехступенчатый аттенюатор 0 дБ, 20 дБ, 40 дБ. Значение уровня сигнала выводится на дисплей прибора с учетом установленного затухания аттенюатора. Прибор имеет более высокое, чем у ИТ-03, индицируемое разрешение по измеряемому уровню сигнала 0,1 дБмкВ.

Индикатор ИТ-02М позволяет провести простейшую сортировку сохраненных в памяти индикатора данных измерений. Для этого предусмотрена функция отыскания максимального значения уровня из сохраненных в "записной книжке" значений.

Устройство имеет ЖК-дисплей, такой же по характеристикам, что и у ИТ-03. На лицевой панели ИТ-02М расположены органы управления прибором — клавиатура (9 кнопок), ручка "Настройка" и радиочастотный входной разъем (75 Ом) BNC-типа. Число кнопок управления уменьшено по сравнению с имеющимися у ИТ-03. Большую часть функций решают кнопки РЕЖИМ и ПАМЯТЬ совместно с барабанным многопозиционным переключателем НАСТРОЙКА. На боковой панели индикатора ИТ-02М расположены 9-контактный разъем интерфейса RS-232 и разъем для подключения внешнего источника питания 11…15 В/0,25 А.

Питание индикатора ИТ-02М осуществляется от шести NiCd (NiMH) аккумуляторов АА — 1,2 В/0,8 А-ч или от внешнего источника питания постоянного тока. Время непрерывной работы прибора от аккумуляторов 4 часа. При подключении внешнего источника питания осуществляется подзаряд аккумуляторов независимо от текущего режима работы измерителя (включен или выключен). В ИТ-02М также предусмотрен контроль степени заряженности (остаточной емкости) батареи аккумуляторов. В режиме редактирования служебных параметров на дисплей выводится значение остаточной емкости (в процентах).

ИТ-02М имеет металлический корпус. Габаритные размеры прибора 160х85х155 мм и вес с аккумуляторами 1,5 кг. ИТ-02М размещается в чехле из водоотталкивающей ткани, снабженном плечевым ремнем.

Индикатор уровня телевизионного радиосигнала ИТ-02М при совместной работе с персональным компьютером IBM PC позволяет использовать его в качестве спектроанализатора. Программное обеспечение, поставляемое в комплекте с прибором, позволяет производить наблюдение спектра на экране монитора компьютера в диапазоне частот 46…865 МГц, производить наблюдение спектра в произвольно задаваемом частотном диапазоне (в пределах указанного), сохранять результаты измерений в различных форматах, создавать протокол измерений, редактировать содержимое "записной книжки" индикатора.

В соответствии с техническими возможностями индикатора ИТ-02М, можно определить два основных режима работы — автономный (собственно режим индикатора уровня радиосигнала определенной частоты и измерения параметров телевизионного радиосигнала) и режим спектроанализатора (в составе с IBM PC).

Автономный режим измерений

В основном работа в этом режиме совпадает с измерительными действиями с прибором ИТ-03 (режимы 1-6, описанные в разделе "ИТ-03 / Работа с прибором…"). Отметим имеющиеся отличия:

• индикация величины уровня радиосигнала, отношения V/A, отношения C/N дает 4 цифры на ЖК-дисплее (3 целых + один знак после запятой);
• индикация частоты в МГц с точностью 2 знака после запятой;
• на дисплей выводится значение установленного для данного измерения ослабления аттенюатора. На рис. 11 приведен вид ЖК-дисплея прибора, где хорошо видны перечисленные выше особенности (режим измерения LEV произвольно выбранной несущей радиосигнала F=101.5 МГц, ослабление аттенюатора 20 дБ);
• в режиме редактирования служебных параметров введена дополнительная опция SEARCH MAXIMUM. На рис. 12 приведен вид дисплея в этом режиме. На рис. 13 — результат поиска сигнала с максимальным уровнем, записанного в памяти прибора;
• определение остаточной емкости аккумулятора производится в режиме редактирования служебных параметров. На рис. 14 приведен вид дисплея ИТ-02М в этом режиме;
• многопозиционный переключатель НАСТРОЙКА выполняет следующие функции: в режиме измерений — перестройка частоты радиосигнала и телевизионного канала, в режиме работы с "записной книжкой" — переключение страниц, в режиме редактирования служебных параметров — выбор параметра (выбор значения производится кнопкой ПАМЯТЬ).

Была проведена сравнительная оценка точности измерений ИТ-03 и ИТ-02М (автономный режим). Источником телевизионного радиосигнала являлась комбинированная МВ-ДМВ антенна. Дополнительно параметры сигнала измерялись прибором MTD 110 (Televes, Испания). Результаты измерений приведены в таблице 2. Отклонения показаний индикаторов ИТ-03 и ИТ-02М от результатов измерителя MTD 110 в различных режимах измерений приведены в таблице 3.

Измеренный КСВН входов индикаторов ИТ-02М и ИТ-03 не превышал 1,2 в диапазоне частот 50…860 МГц.

Режим спектроанализатора

Для работы в этом режиме индикатор ИТ-02М подключается к последовательному порту IBM PC. На компьютер устанавливается программа IT02M (дискета с установочными файлами входит в комплект поставки измерителя ИТ-02М). Системные требования, предъявляемые к компьютеру:

• Intel Pentium 100 (или более производительный);
• ОС Windows 95;
• 16 МБ ОЗУ;
• последовательный порт, работающий на скорости 19 200 бод;
• 2,5 МБ свободного пространства на диске (10 МБ при установке);
• SVGA монитор и видеокарта, поддерживающая режим 256 цветов при разрешении 640х480 точек;
• манипулятор "мышь".

В наших экспериментах использовался Pentium 133/16MB. Источниками радиосигналов являлись комбинированная МВ-ДМВ антенна (диапазон частот 46-860 МГц) и выходной сигнал конвертора приемной системы MMDS (диапазон частот 650-765 МГц).

Общий вид окна работающей программы представлен на рис. 15. Окно программы содержит:

• меню и панель управления программой;
• панель строки состояния;
• панель диаграммы уровней несущих;
• панель отображения спектра сигнала;
• панель управления индикатором и контрольными точками.

Управление работой измерительного комплекса осуществляется с помощью системы меню.

Подменю ФАЙЛ (рис. 16) позволяет сохранить результаты измерений на диске, загрузить ранее сохраненные результаты измерений, выбрать вид отчета, распечатать отчет.

Вложенное в него подменю СОХРАНЕНИЕ ФАЙЛА позволяет выбрать вариант формата сохранения результатов измерений (рис. 17). Данные измерений можно сохранить в виде текстового файла (кодировка Windows). Файл содержит:

• общие параметры (состояние аттенюатора, частотные границы измеряемого спектра);
• параметры диаграммы уровней телевизионных каналов (канал — уровень сигнала);
• данные частотного спектра (номер частоты — значение уровня сигнала);
• описание частотных меток;
• параметры "записной книжки".

Кроме того, данные измерений можно сохранить в графическом формате BMP (диаграмма уровней телевизионных каналов — рис. 18 или графическое изображение частотного спектра в полосе обзора — рис. 19).

Другое вложенное в подменю ФАЙЛ меню ВИД ОТЧЕТА (рис. 20) позволяет определить содержание отчета, составив его из предлагаемых пунктов:

1. диаграмма уровней несущих изображения — рис. 21;
2. таблица уровней несущих изображения — рис. 22;
3. график спектра сигналов — рис. 23;
4. таблица спектра сигналов в установленном частотном диапазоне;
5. таблица уровней сигнала в контрольных точках;
6. данные "записной книжки".

Отчет может содержать также комментарий, распечатываемый сразу после заголовка. Программа позволяет сразу же распечатать отчет в заданной форме.

Подменю ПРИБОР позволяет установить режим обмена с индикатором ИТ-02М (непрерывно, однократно, прекратить). При первом запуске программы указывается номер коммуникационного порта, к которому подключен измеритель (рис. 24). Через это же подменю можно перейти к просмотру и редактированию "записной книжки" индикатора (рис. 25). Кнопки СЧИТАТЬ и ЗАПИСАТЬ позволяют получить содержимое "записной книжки" и передать новые значения параметров индикатору.

На панели диаграммы и графика можно установить интересующие границы частотного диапазона (рис. 26). Диапазон частот можно задать:

• вводом численных значений (программа их округлит до значений, кратных 0,125 МГц);
• выбором номеров телевизионных каналов из предлагаемого списка;
• перемещением движков под диаграммой уровней несущих.

Диаграмма каналов вне заданных частотных границ заштрихована на экране одним из основных цветов.

В строке состояния программы отображается информация о ходе обмена данными с ИТ-02М, название используемого COM-порта, значение уровня сигнала в частотной точке, определяемой положением указателя "мыши", когда он находится в поле панелей диаграммы уровней несущих или графика спектра.

Можно изменить масштаб представления на экране панелей диаграммы уровней несущих или графика спектра — рис. 27.

Программа позволяет изменить цвета диаграммы несущих и графика спектра. Могут быть заново определены цвета фона, сетки и самих графиков.

Автор признателен корпорации Дженерал Сателайт за предоставленные для тестирования индикаторы уровня телевизионного сигнала ИТ-02М и ИТ-03. Автор благодарен сотруднику той же фирмы Виктории Сильченко за организационную поддержку работы.