立體聲調制器測量結果的不確定度評定

【摘 要】 立體聲調制器是對立體聲音頻信號進行調制的專用設備，是立體聲廣播發射系統的重要組成部分，其音頻輸出端的關鍵參數頻率和電壓直接影響著立體聲調制器的測量結果。本文以頻率計和交流數字電壓表對立體聲調制器音頻輸出端的頻率和電壓參數測量為例，進行立體聲調制器測量結果的不確定度評定。

【關鍵詞】 不確定度 計量 立體聲調制器 頻率 電壓

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.11.013

隨著無線電通信技術的飛速發展，立體聲調頻廣播技術越來越成熟，對設備性能要求也越來越高，其關鍵環節就是要解決好調頻前的信號處理部分。立體聲調制器作為實現該功能的專用設備，對立體聲廣播發射過程有著非常重要的作用[1]。立體聲調制器的使用量大、應用廣泛，尤其是汽車電子產品生產企業在研發、測試、生產、檢驗等各個環節對于立體聲調制器的計量需求日益增長，頻率和電壓作為其音頻輸出端的關鍵參數的測量結果的準確程度直接影響立體聲調制器的測量結果，從而影響對產品計量性能的判斷。因此，本文對立體聲調制器的頻率和電壓的測量結果進行了不確定度評定。

1 概述

目前世界上大多數國家（包括中國）都采用的是調幅——調頻制，又叫做導頻制的立體聲調頻廣播制式[2]。在調頻立體聲發射中，聲音在空間上被分成兩路音頻信號，分別為左聲道信號和右聲道信號，左、右聲道相加形成主信道信號，左、右聲道相減形成副信道信號。由主、副信道信號組成立體聲合成信號[3]，作為調頻立體聲廣播的基帶信號。本文以頻率計和交流數字電壓表對立體聲調制器音頻輸出端的頻率和電壓參數為例，進行立體聲調制器測量結果不確定度評定。

2 立體聲調制器頻率測量結果不確定度評定

2.1 建立測量模型，列出不確定度傳播律

數字模型：

[F][=F1+δF]

式中：[F]——實測值，Hz；

[F1]——頻率計讀數，Hz；

[δF]——頻率計測量誤差影響量，Hz。

方差公式：

[u2（F）][=c12u2（F1）+c22u2（δF）]

傳播系數：

[c1=?F?F1=1]，[c2=?F?δF=1]

2.2 測量不確定度的來源及評定

2.2.1 頻率計讀數引入的標準不確定度分量[u（F1）]

[u（F1）]來源主要是測量重復性，通過連續測量得到一組測量列，采用A類方法進行評定。

對一臺立體聲調制器在輸出為1kHz時進行測量，連續測量10次，得到測量值0.996kHz、0.996kHz、0.996kHz、0.996kHz、0.997kHz、0.997kHz、0.997kHz、0.997kHz、0.998kHz、0.998kHz。

平均值[F]=0.9968kHz

由測量數值得單次測量實驗標準差：

[s=][m=110（xm-xm）10-1]

[s=][7.9×10-4kHz]

[u（F1）][= 7.9×10-4kHz]

2.2.2 標準器測量誤差引入的標準不確定度分量[u（δF2）]

[u（δF）]主要來源于標準器的測量誤差（即最大允許誤差），采用B類方法進行評定。

頻率計的最大允許誤差為[±1×10-7]，服從于均勻分布，[k=3]，則：

[u（δF）][=6×10-8kHz]

2.3 合成標準不確定度的評定

2.3.1 合成標準不確定度的計算

[u（F）][=u2（F1）+u2（δF）]

[u（F）][=7.9×10-4kHz]

2.3.2 擴展不確定度的確定

取[k=2]，則：

[U=2×7.9×10-4kHz=15.8×10-4kHz≈16×10-4][kHz]

立體聲調制器頻率測量結果不確定度為：

[Urel][=16×10-4/1×100%≈0.2%]

3 立體聲調制器幅度測量結果不確定度評定

3.1 建立測量模型，列出不確定度傳播律

數學模型：[V][=V1+δV]

式中：

[V]——實測值，V；

[V1]——交流數字電壓表讀數，V；

[δV]——交流數字電壓表測量誤差，V。

方差公式：

[u2（V）][=c12u 2（V1）+c22u2（δV） ]

傳播系數：

[c1=?V?V1=1]，[c2=?V?δV=1]

3.2 測量不確定度的來源及評定

3.2.1 交流數字電壓表讀數引入的標準不確定度分量[u（V1）]

[u（V1）]來源主要是測量重復性，通過連續測量得到一組測量列，采用A類方法進行評定。

對一臺立體聲調制器在輸出1VPP時進行測量，連續測量10次，得到一組測量值0.708V、0.708V、0.708V、0.709V、0.708V、0.708V、0.708V、0.708V、0.709V、0.708V。

平均值[V]=0.708V

由測量數值得單次測量實驗標準差：

[s=][m=110（xm-xm）10-1]

[s]=0.00042V

[u（V1）]=0.00042V

3.2.2 標準器測量誤差引入的標準不確定度分量[u（δV2）]

[u（δV2）]主要來源于標準器的測量誤差（即最大允許誤差），采用B類方法進行評定。

交流數字電壓表的最大允許誤差為±（0.06%×讀數+0.03%×量程），服從于均勻分布，[k=3]，則：

[u（δV2）][=5.2×10-4V]

3.3 合成標準不確定度的評定

3.3.1 合成標準不確定度的計算

[u（V）][=u2（V1）+u2（δV2）]

[u（V）][=6.7×10-4V]

3.3.2 擴展不確定度的確定

取[k=2]，則：

[U=][2×6.7×10-4V≈2×10-3V]

4 結論

立體聲調制器是對立體聲音頻信號進行調制的專用設備，是立體聲廣播發射系統的重要組成部分，其音頻輸出端的關鍵參數頻率和電壓直接影響著立體聲調制器的測量結果。本文以頻率計和交流數字電壓表對立體聲調制器音頻輸出端的頻率和電壓參數測量為例，進行了立體聲調制器測量結果不確定度評定，評定方法嚴謹有效，結果客觀合理，為立體聲調制器的計量校準結果提供了可靠的依據。

參考文獻

[1]陳澤虎，倪林，嚴杰.一種調頻廣播數據接收顯示系統的設計[J].電視技術，2014，38（15）.

[2]余尚林，宗瑞朝.副載波技術在應急廣播系統的應用[J].電視技術，2014，38（10）.

[3]郝程鵬，胥文彬，楊璠.用DSP實現導頻制立體聲編碼器[J].北京廣播學院學報（自然科學版），2002，9（1）.

作者簡介

王玥，工程師，畢業于東北大學，工學碩士，目前于遼寧省計量科學研究院從事無線電檢測工作。

（責任編輯：張曉明）