كيفية اختيار مولد إشارات لتطبيقات الاختبار الصوتي والفيديو

دور مولدات الإشارة في اختبارات الصوت والفيديو

ومولد الإشارة هو حجر الزاوية في أي من أجهزة اختبار الكترونيات، وهو يخلق إشارات كهربائية خاضعة للمراقبة الدقيقة تستخدم كبش فداء للاختبارات المضخمة، والمستقبلات، والمصفوفات، وسلاسل النقل بأكملها، وفي التطبيقات السمعية، تحفز هذه الإشارات الموسيقى أو الكلمات أو الاختبارات لتقييم الاستجابة للترددات، والتشويه، والضوضاء، والنطاق الدينامي، وبالنسبة لنظم الفيديو، ينتج مولدات إشارات اختبارات القياسية مثل الحرق الألوان.

وبدون مصدر إشارة موثوق، يكاد يكون من المستحيل وصف سلوك النظام في ظل ظروف معروفة، ويوفر المولد مدخلات قابلة للتكرار، من حيث درجة المراجع، مما يتيح لك فصل الجهاز تحت الاختبار من عدم اليقين المصدري، وسواء كنت تصمم وصلة صوتية جديدة، أو تعطل وصلة فيديو، أو التحقق من تركيبة للموقع، فإن مولد الإشارة الصحيح يؤثر تأثيرا مباشرا على سرعة وثقة قياساتك.

أنواع مولدات الإشارة

ولا تبنى جميع المولدات الاشارة على حد سواء، حيث يحدد هيكل التكنولوجيا والنواتج تحديداً السيناريوهات التي تخدمها على أفضل وجه، ففهم الفئات الرئيسية يساعد على تضييق المجال قبل التعمق في المواصفات التفصيلية.

مولدات الوظائف

المولدات الكهربائية هي الأكثر شيوعاً وأسعاراً، وهي تنتج موجات دورية أساسية: صين، مربع، مثلث، منحدر، نبض، نبضات التردد تتراوح عادة بين بضعة مليهرتز وعشرات من الميغاهرتز، وهذه الوحدات تبرز في إطار عمل فيديو مسموع ذي تردد منخفض، مثل معدل المولدات الحديثة للاختبارات المتضخمة أو التي تخترق موجة دقيقة واحدة من الكيماويات

وبالنسبة للاختبارات ذات التركيز الصوتي، فإن مولداً كهربائياً يعمل به تشوهات متجانسة منخفضة جداً - أقل من 0.1 في المائة - هو عامل حاسم، وبعض المولدات ذات المهام العالية تحقق مستويات الـ THD+N في نطاق الـ 100 دي بي، وهو ما يناسب قياس المكونات السمعية العالية القيمة.

مولدات الموجات التعسفية

وتتجاوز المولدات الموجية التعسفية الإشارات الدورية، فهي تتيح لك تحديد أي شكل معدّل باستخدام تعريف العينات، وغالباً ما يكون ذلك بحل عمودي يتراوح بين 12 و16 قطعة، وبمعدلات العينات يصل إلى مئات من الميغابولات في الثانية، ويُعد الفريق العامل المعني بالعمليات غير القياسية من أجل وضع تسلسلات اختبارات سمعية معقدة (مثلاً اختبارات السائل المُعدي أو الضوضاءة) وتوليد إشارات غير مُعدية.

وعند اختيار فريق عامل، يولى الاهتمام إلى عمق الذاكرة الموجية (كم من النقاط التي يمكنك تخزينها) والقدرة على التتابع، وبالنسبة لتطبيقات الفيديو، فإن القدرة على توليد إطار كامل من بيانات تحديد المعايير أو بيانات السكك الحديدية ذات التعريفات العالية مع فترات الفرز الصحيحة أمر أساسي.

مولدات فيدو باترن

المولدات المولدة للفيديو المتخصصة هي مصممة الغرض لفحص عرض التلفزيون والحواسيب، وهي تنتج مركباً متماثلاً، وعنصراً (YPbr)، وجهاز SDI (التفاعل الرقمي)، وجهاز HDMI، وأجهزة إرسال الإشارات، وتنتج هذه المولدات أنماطاً اختبارية مثل قضبان لون الشاشة، وأجهزة الرمادي، وعناصر الحركة لتقييم التوحيد الكيميائي، وخط،

وبالإضافة إلى الأنماط الأساسية، توفر المولدات المتقدمة للفيديو محركات صوتية مدمجة، وسدّات مغلقة، وحقن البيانات الوصفية (مدى ديناميكي عال)، أما بالنسبة لمرافق البث أو ما بعد الإنتاج، فلا بد من مولد يدعم معايير متعددة للفيديو (PAL، وNTSC، و1080p، و4K).

مولدات الإشارة

ومن أجل اختبار أجهزة معالجة الفيديو، أو توزيع التلفزيون الكابل، أو وصلات صوتية لاسلكية، يلزم مولد إشارة الترددات الترددية، وتغطي هذه الوحدات الترددات من عدد قليل من الكيلورتز إلى عدد من أجهزة التصوير المغنطيسي، وتشمل مصادر داخلية للتعديلات من أجل التصوير المميت، والتشويه، والبث الصوتي، وأحياناً جهاز الفيديو الأساسي نفسه، وتستخدم هذه الوحدات لتصوير إشارات البث فوق الهواء أو أجهزة البث الكابل.

المواصفات الرئيسية لتقييم

بمجرد أن تعرف نوع المولدات الذي يناسب تطبيقك، توجه الانتباه إلى المعايير الكمية التي تحدد الأداء.

التواتر والارتفاع

وبالنسبة للاختبارات السمعية، فإن المولد الذي يغطي 20 هرتز إلى 20 كيلوهرتز هو الحد الأدنى، غير أن العديد من التطبيقات المهنية تتجاوز هذا النطاق: المكونات فوق الصوتية في الصوت الرقمي، أو الترددات الصوتية دون الصوتية المستخدمة في المواءمة دون مستوى المواظب، والمولد الذي يصل إلى 0.1 هرتز، وما يصل إلى 100 كيلوهرتز، يوفر قاعة رئيسية لهذه المهام.

وبالنسبة للفيديو، فإن نطاق الترددات أقل عن النطاق الصوتي للزوارق، وأكثر عن معدل ساعات الصلح، فعلى سبيل المثال، تتطلب إشارة رقم 1080p60 ساعة بيكسيل تبلغ نحو 148.5 ميغاهرتز، ويجب أن يكون المولد قادرا على إنتاج ساعة ثابتة منخفضة الطراز في تلك الترددات، والتحقق من استقرار الترددات المحددة (التي كثيرا ما يتم التعبير عنها في أجزاء لكل مليون برميل، ومعدل للشيخوخة، نظرا إلى أن هذه العوامل تؤثر على الاتساق الطويل الأجل.

السعة والنواتج

ويحدد حجم الناتج مستوى الإشارة المحقّقة في نظام الـ دي تي، إذ أن معظم المولدات توفر مجموعة من الطاحونة إلى 10 فولتات من طراز V الذروة إلى البقايا في حمولة 50 أو 75 أو 75 أوم، وقد تتطلب النواتج السمعية والمتوازنة (XLR أو TRS) قدرة أكبر على دفع النواتج، أما بالنسبة للفيديو، فيكفل للمولد أن يوصل مستويات الفولطية الصحيحة لكل معيار (مثل: 700).

وتتطلب بعض التطبيقات نواتج متباينة أو دفعة سريعة جداً لتحفيز مسارات الكابلات الطويلة.

وفرة الوفرة والتخثر

إن تواتر موجة التوليد هو مصدر قلق رئيسي بالنسبة للصوت، والبحث عن التشويه المتجانس الكامل بالإضافة إلى مواصفات الضوضاء (THD+N) ونسبة 0.01 في المائة (-80 دي بي) مقبولة بالنسبة لمعظم العمل الصوتي، ولكن قياسات الدقة تتطلب سعة 0.001 في المائة (-100 دي بي).

وبالنسبة للفيديو، تشمل القياسات الهامة جليس (عدم استقرار الوقت)، والكسب المتباين، والمرحلة التفضيلية، ونسبة الإشارة إلى الأرقام) وينبغي أن يحقق مولد الفيديو درجة تقل عن 0.2 وحدة (مقاطعات) لامتثالها من قبل شعبة التنمية البشرية/نظام المعلومات الإدارية.

القدرات المتحركة

ويوسع التعديل نطاق فائدة مولد الإشارة، وتشمل النماذج الأساسية نظام إدارة القذائف وتشويه الأعضاء التناسلية للإناث؛ وتعرض وحدات أكثر تقدماً نظاماً للضغط والمسح النبضي، ومؤسسة FSK.() أما بالنسبة للصوت، فإن القدرة على تطبيق مظروف متحرك (تريمولو) أو تعديل التردد (فيبراتو) تستخدم لاختبار الحامضات، والمجسات الجاهزة للتشفير الرأسي.

إذا كان اختبارك ينطوي على وصلات التردد الراديوي ابحث عن مولد يمكن أن ينتج كل من الطفرة المطلوبة و إشارات التدخل التعسفي لقياسات التشويه المانع للاختزال

الناتج

ومن الضروري أن تتطابق مع تخلف إنتاج المولدات مع مدخلات نظام المعلومات الإدارية المتكامل، إذ أن معظم مولدات الإشارات تتيح اختيار 50 جهازا (ممثلا لإذاعة الترددات والفيديو العالي السرعة) أو 75 جهازا (معدا للبث بالفيديو وأجهزة الصوت) ويوفر بعضها 600 قطعة من التطبيقات السمعية القديمة، ويضاهي الاختراق غير السليم الدلائل المؤدية إلى التأمل، والأخطاء الكمية، والرد على الترددات.

الاعتبارات السمعية - البصرية

وعندما تختار مولداً للصوت، تصبح بعض المعاني حرجة إلى ما يتجاوز المواصفات العامة.

انخفاض النواتج

ويجب أن يكون تشويه المولد نفسه أقل بكثير من تشويه الـ دي تي لتلافي أخطاء القناع بالقياس، واختيار مولد كهربائي بمواصفات ثلاثية الأبعاد + وطنية أفضل من أفضل جهاز تنوي اختباره، وعلى سبيل المثال، يتطلب قياس درجة عالية من الـ دي سي بـ THD+N - 100 دي بي مولداً يقل عن 110 دي بي.

النواتج المتوازنة وغير المتوازنة

وكثيرا ما تستخدم معدات الصوت المهني أجهزة اتصال متوازنة من طراز XLR أو من نظام ترايس لرفض الضوضاء، وينبغي لمولدك أن يقدم هذه الأجهزة الرفض السليم للصوت المشترك، كما أن بعض المولدات توفر ناتجا عائما يمكن أن يُشكل على أنه متوازن أو غير متوازن، كما تتحقق من أن الناتج يمكن أن يدفع الكابلات الطويلة (600 أو أقل حجما) دون استجابة تواتر مهين.

ستيرو والمرحلة التراكمية

وكثيرا ما يتطلب اختبار السمع طريقتين تربطهما علاقة متحكم فيها بدقة (مثلا، الربط بين الحرف L/R، والفرق بين الشاشات) ابحث عن مولد له نواتج مزدوجة مستقلة أو متزامنة، مع تسوية مرحلة إلى درجة صفر-1، وهذا أمر أساسي لقياس التخاطب، والتسلسل التدريجي، والتصوير الاستبدادي.

الاعتبارات المتعلقة بالفيديو والتطبيق

وتخدم مولدات إشارات الفيديو مجموعة مختلفة من الطلبات، تركز على التوقيت، ودعم الشكل، وتنوع نمط الاختبار.

معايير الفيديو والمكونات

تحديد معايير الفيديو التي تحتاجها: مركب، ملازم مكون (YPbPr)، SDI (SD، HD، 3G، 12G)، HDMI (التحويلات من 1.4 إلى 2.1)، DisplayPort، وربما DVI. Each has its own electrical and timingsumations. The power must lock to an external reference (genlock) if multiple devices are coincidehronized electronic support.

تولدات الدورية

وتتطلب الاختبارات الفعالة للفيديو مكتبة شاملة للأنماط، وتشمل الأنماط الأساسية ما يلي:

• البارات الملوّثة (SMPTE, full-field RGB)
• منحدر رمادي )١٠ درجات أو ١٢ درجة(
• لوحة المنطقة (اختبار الاستجابة لحالات التواتر)
• الحرق المتعدد (فحص النطاق الترددي)
• عناصر الانتقال (التشويش، الثبات)
• أنماط التوحيد (الميدان النكهة، النافذة)

تحقق إذا كان المولد يسمح بخلق أنماط تقليدية عن طريق برامجيات أو تحديثات في إطار برامجيات الحاسوب، ويمكن لبعض النماذج استيراد ملفات فيديو خام أو خام، مما يجعلها قابلة للتكيف مع الاحتياجات المتخصصة للاختبار.

التوقيت أداء جليسة

ويمكن أن تسبب أخطاء توقيت الفيديو مثل جليسة الارتباك، والشارات، وفقدان المزامنة، ويورد مولد الفيديو الجيد مُنتجاته من حيث المُتَنَقَرِّع الكلي (TJ) والمُنَقِّر المحدد (DJ). وبالنسبة لـ 3G-SDI، فإن معيار الاتحاد الدولي للاتصالات السلكية واللاسلكية - T يتطلب من المُتَحدِّث أقل من 0.3 UI.

التواصل والتكامل

ولا توجد مولدات للإشارة في عزلة؛ بل يجب أن تدمج مع نظام الاختبار الخاص بك.

النواتج المتطورة

وتشمل الموصلات المشابهة المشتركة بين شركة BNC (الأجهزة الأكثر فقراً)، وRCA phono، وXLR، وقطع طرفية، وللاطلاع على السمعة، يمكن تحويل الناتج بين المتوازن (XLR) وغير متوازن (الوكالة الثورية المركزية أو شركة BNC عبر جهاز تكييف)، وبالنسبة للفيديو، فإن شركة BNC هي معيار للوصلات المركبة والمتصلة بالشركة، بينما تستخدم شركة HDMI جهازاً للوصلات.

الأشكال الرقمية

وكثيرا ما تشمل المولدات الحديثة مركب USB وEthernet (LAN) وGPIB (IEE-488) لأغراض المراقبة عن بعد، ويوفر هذا المصرف اتصالا سهلا بشركة PC من أجل خلق موجات، ويتيح الشبكة الإلكترونية التشغيل الآلي القائم على الشبكة ومراقبة الأجهزة المتعددة عن طريق أوامر شركة SCPI.

التحكم عن بعد والتألق

إذا كان اختبارك آليا (يستخدم البيتون أو لابفيو أو ما شابهه)، التحقق من أن المولد يدعم مجموعة شاملة من أوامر مركز مراقبة السلامة البحرية وأن السائقين متاحون، وبعض المولدات توفر واجهة شبكية للتشكيل بدون برامجيات خارجية.

البرمجيات والمستعملون

ويمكن أن يؤثر سهولة استخدام اللوحة الأمامية والبرامج الحاسوبية المصاحبة تأثيراً كبيراً على الإنتاجية، إذ إن من الأفضل أن يكون هناك لون كبير يحتوي على عرض موجي وملاحة محركة بالقائمة على أساس رقمي أساسي وعرض صغير، وبالنسبة للتسلسلات المعقدة، فإن القدرة على تخزين وتذكر أجهزة التجهيز أمر أساسي، ويمكن أن تبسط المرافق المعيارية للاختبارات التي تعمل على تركيب أجهزة موصلة، وأن تؤدي إلى إحداث حر في إنتاج موجات متتالية، وسجلة بيانات.

Portability, Power, and Environmental Factors

إذا سافرت بين المختبرات أو المنشآت الميدانية، اعتبروا وحدة منصة لا تكون ثقيلة للغاية (دون 5 كيلوغرامات) أو نموذج محمول أصغر، وتتحققون من احتياجات الطاقة: فمعظم المولدات الحديثة تقبل مدخلات عالمية من طراز VAC، ولكن الوحدات التي تعمل بالبطارية للعمل الميداني متاحة أيضا، كما أن نطاق الحرارة ومسألة التسامح الرطوبة إذا كان المولد سيستخدم في بيئات غير مكيفة.

معايرة ومستقبل

ومع مرور الوقت، تنجرف جميع المولدات الاشارة - تبحث عن نماذج ذاتية مبنية أو معيار خارجي عن طريق مرجع (مثل 10 ميغاهيرتز روبيديوم أو منظف موزع على النظام العالمي لتحديد المواقع) ويُعتبر أن فترة المعايرة (من سنة واحدة أو سنتين) وتوافر مختبر معايرة معتمدا مهمة للامتثال لمعايير مثل إيزو 125.

خاتمة

إن اختيار مولد الإشارة الصحيح للاختبارات السمعية والفيديو يتطلب تبادلا دقيقا بين نطاق الترددات، ونقاء الإشارة، ومرونة الوصل، والميزانية، بدءا من مراجعة سيناريوهات الاختبار النموذجية: هل تقوم في المقام الأول بقياس التشويه الصوتي؟ المولدات ذات الترددات العالية جدا والمتغيرة هي تركيزك، هل تُقنّم وصلات الفيديو الرقمية؟

يمكن أن تستثمر في مولد إشارة يوفر نتائج موثوقة ومكررة لسنوات، وذلك من أجل مواصلة القراءة، أن تتشاور مع مذكرات التطبيقات المفصلة من الجهات المصنعة الرئيسية مثل Keysight و