Устройство для измерения параметров шумового сигнала

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ШУМОВОГО СИГНАЛА , содержащее последовательно соединенные детектор огибающей и детектор наименьщих значений, а также регистратор и генератор тактовых импульсов, подключенный к первому управляющему входу детектора наименьших значений, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения параметров нерегулярной импульсной компоненты шумового сигнала, в него введены детектор наибольших значений, элемент задержки, три синхронных интегратора, три синхронных детектора, два сумматора, детектор нуля, триггер, ключ и генератор меандра, выход детектора наименьших значений через прследовательно соединенные первый синхронный интегратор и первый синхронный детектор подключен к первому входу реристратора, второй управляющий вход детектора наименьших значений через элемент задержки подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход детектора огибаюшей подключен к прямому входу первого сумматора и через последовательно соединенные детектор наибольших значений, первый и второй управляющие входы которого соединены с соответствующими управляющими входами детектора наименьших значений, и второй синхронный интегратор - к прямому входу второго сумматора, инверсные входы сумматоров подключены к выходу первого синхронного интегратора, выход первого сумматора через последовательно соединенные ключ, третий синхронный интегратор и второй синхронный детектор подключен ко второму входу регистратора, выход второго думматора через третий синхронный де§ тектор подключен к третьему входу регистратора , а через последовательно сое (Л диненные детектор нуля и триггер - к управляющему входу ключа, выход генератора меандра соединен с управляющими входами синхронных интеграторов и синхронных детекторов. 2. Устройство поп. 1, отличающееся тем, что детектор наибольших значений содержит диод, анод которого является входом детектора наибольших значений, конденot сатор и два, дополнительных ключа, сигнальные входы которых соединены с катодом диоN3 N3 да, выход первого дополнительного ключа является выходом детектора наибольших значений, конденсатор подключен параллельно второму дополнительному ключу, а управляющие входы первого и второго дополнительных ключей являются соответственно . первым и вторым управляющими входами детектора наибольщих значений.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

g g Н 04 В 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3486849/18-09 (22) 25.08.82. (46) 15.12.83. Бюл. № 46 (72) А. П. Барабанов, А. А. Горбачев, В. И. Данилов, В. П. Иванов, 1О. И. Модеев и К. С. Станкевич (71) Горьковский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский радиофизический институт (53) 621.396.96 (088.8) (56) 1. Смит Ф. Г. Пульсары. М., <сМир», 1979.

2. Авторское свидетельство СССР № 441678, кл. Н 04 В 15/00, 1973 (прототип) . (54) (57) 1. УСТРОЛСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ШУМОВОГО СИГНАЛА, содержащее последовательно соединенные детектор огибающей и детектор наименьших значений, а также регистратор и генератор тактовых импульсов, подключенный к первому управляющему входу детектора наименьших значений, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения параметров нерегулярной импульсной компоненты шумового сигнала, в него введены детектор наибольших значений, элемент задержки, три синхронных интегратора, три синхронных детектора, два сумматора, детектор нуля, триггер, ключ и генератор меандра, выход детектора наименьших значений через последовательно соединенные первый синхронный интегратор и первый синхронный детектор подключен к первому входу регистратора, второй управляющий вход детектора наименьших значений через элемент задержки подключен к вы. SU„„1061272 А ходу генератора тактовых импульсов, выход детектора огибающей подключен к прямому входу первого сумматора и через последовательно соединенные детектор наибольших значений, первый и второй управляющие входы которого соединены с соответствующими управляющими входами детектора наи. меньших значений, и второй синхронный интегратор — к прямому входу второго сумматора, инверсные входы сумматоров подключены к выходу первого синхронного интегратора, выход первого сумматора через последовательно соединенные ключ, третий синхронный интегратор и второй синхронный детектор подключен ко второму входу регистратора, выход второго сумматора через третий синхронный детектор подключен к третьему входу регистратора, а через последовательно соединенные детектор нуля и триггер — к управляющему входу ключа, выход генератора меандра соединен с управляющими входами синхронных интеграторов и синхронных детекторов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что детектор наибольших значений содержит диод, анод которого является входом детектора наибольших значений, конденсатор и два, дополнительных ключа, сигнальные входы которых соединены с катодом дио.да, выход первого дополнительного ключа является выходом детектора наибольших значений, конденсатор подключен параллельно второму дополнительному ключу, а управляющие входы первого и второго дополнительных ключей являются соответственно . первым и вторым управляющими входами детектора наибольших значений.

1061272

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, а именно к устройствам, предназначенным для радиоастрономических измерений, и может быть использовано в составе модуляционного радиометра

5 для измерения параметров гауссовои и импульсной компонент шумового сигнала с малыми характерными временами импульсной составляющей.

Известно устройство для измерения параметров регулярных импульсных сигналов, 1о содержащее модуляционный радиометр и накопитель (1) .

Однако это устройство не позволяет с достаточной точностью измерять параметры нерегулярных импульсных компонент с мальгми характерными временами.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения параметров шумового сигнала, содержащее последовательно соединенные детектор огибающей и детектор наименьших значений, регистратор и генератор тактовых импульсов, подключенный к первому управляющему входу детектора наименьших значений (2).

Однако известное устройство для измерения параметров шумового сигнала, 25 осуществляя измерение гауссовой компоненты шумов, не обеспечивает измерения параметров нерегулярной импульсной компоненты.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем измере- З11 ния параметров нерегулярной импульсной компоненты шумового сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения параметров шумового сигнала, содержащее последовательно соединенные детектор огибающей и де- З5 тектор наименьших значений, а также регистратор и генератор тактовых импульсов, подключенный к первому управляющему входу детектора наименьших значений, введены детектор наибольших значений, элемент задержки, три синхронных интегратора, три синхронных детектора, два сумматора, детектор нуля, триггер, ключ и генератор меандра, выход детектора наименьших значений через последовательно соединенные первый синхронный интегратор и первый 45 синхронный детектор подключен к первому входу регистратора, второй управляющий вход детектора наименьших значений через элемент задержки подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход детектора огибающей подключен к прямому входу первого сумматора и через последовательно соединенные детектор наибольших значений, первый и второй управляющие входы которого соединены с соответствующими управляющими входами

55 детектора наименьших значений, и второи синхронный интегратор — к прямому входу второго сумматора, инверсные входы сумматоров подключсны к выходу первого синхронного интегратора, выход первого сумматора через последовательно соединенные ключ, третий синхронный интегратор и второй синхронный детектор подключен ко второму входу регистратора, выход второго сумматора через третий синхронный детектор подключен к третьему входу регистратора, а через последовательно соединенные детектор нуля и триггер к управляющему входу ключа, выход генератора меандра соединен с управляющими входами синхронных интеграторов и синхронных детекторов, кроме того, детектор наибольших значений содержит диод, анод которого является входом детектора наибольших значений, конденсатор и два дополнительных ключа, сигнальные входы которых соединены с катодом диода, выход первого дополнительного ключа является выходом детектора наибольших значений, конденсатор подключен параллельно второму дополнительному ключу, а управляющие входы первого и второго дополнительных ключей являются соответственно первым и вторым управляющими входами детектора наибольших значений.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства для измерения параметров шумового сигнала.

Устройство содержит детектор 1 огибающей, детектор 2 наименьших значений, детектор 3 наибольших значений, первый 4 и второй 5 сумматоры, первый 6, второй 7 и третий 8 синхронные интеграторы, первый 9, второй 10 и третий 11 синхронные детекторы, регистратор 12, генератор 13 тактовых импульсов, элемент 14 задержки, детектор 15 нуля, триггер 16, клнрч 17, генератор 18 меандра, при этом детектор 3 наибольших значений содержит диод 19, конденсатор 20, первый 21 и второй 22 дополнительные ключи.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 13 тактовых импульсов формирует периодическую последовательность импульсов с периодом Т и длительностью

1,». Период Т определяется условием

Т, = (3 — 4) Г, где С вЂ” интервал корреляции исследуемого процесса, а длительность, импульсов определяется условием

PL» «7»

Элемент 14 задержки сдвигает последовательность импульсов на время, равное длительности импульса.

При поступлении на вход устройства шумового сигнала, имеющего гауссову и импульсную компоненты, детектор 1 огибающей выделяет огибающую этого сигнала.

Напряжение огибающей поступает на сигнальные входы детекторов 2 и 3 и на прямой вход первого сумматора 4. Детек1061272

3 тор 2 наименьших значений и детектор .3 наибольших значений осуществляют на интервале Т, измерение и фиксацию соответственно наименьшего и наибольшего значений напряжения огибаюшей смеси гауссова шума и импульсной компоненты. Происходит это следуюшим образом.

В начале очередного интервала измерения на управляющий вход второго дополнительного ключа 22 детектора 3 наи- 1Р больших значений поступает импульс с элемента 14 задержки, при этом второй дополнительный ключ 22 замыкается на время < «Tq и через него разряжается конденсатор 20. Затем конденсатор 20 „ заряжается через диод 19 до напряжения, равного значению напряжения на выходе детектора 1. Уменьшение напряжения на выходе детектора 1 не приводит к уменьшению напряжения на конденсаторе 20, так как диод 19 в цепи разряда конденса-2р тора при этом запирается, увеличение напряжения на выходе детектора 1 приводит к дальнейшему росту напряжения на конденсаторе 20. Таким образом, в конце интервала измерения Т напряжение на конденсаторе 20 оказывается равным наибольшему на данном интервале Т напряжению на выходе детектора 1. В конце интервала

Т< измерения на управляющий вход первого дополнительного ключа 21 поступает импульс с генератора 13 тактовых импульсов.зр

Первый дополнительный ключ 21 замыкается и измеренное на данном интервале наибольшее значение напряжения огибающей поступает на вход второго синхронного интегратора 7. Поскольку детектор 3 обладает высокой чувствительностью к им-З пульсной компоненте сигнала, напряжение на его выходе пропорционально пиковым значениям смеси гауссовой и импульсной компонент.

4Р

Одновременно детектор 2 наименьших значений аналогичным образом осуществляет выбор и фиксирование наименьшего значения огибающей входного сигнала на каждом интервале Т, измерений. Поскольку длительность входных импульсов45 не превышает интервала Т, то чувствительность детектора 2 по отношению к ним мала. Поэтому на выходе детектора 2 при сутствует сигнал, обусловленный только гауссовой компонентой. Первый синхрон-, ный интегратор 6 усредняет выходной сигнал детектора 2. Напряжение с выхода первого синхронного интегратора 6, пропорциональное средней мошности гауссовой компоненты, демодулируется первым синхронным детектором 9 и поступаету на первый вход регистратора 12. Второй синхронный интегратор 7 усредняет выход. ной сигнал детектора 3. Все три синхронных интегратора имеют одинаковые постоянные времени Ю, определяемые условием ((f1, с< "Г где Т2 — интервал наблюдений (постоянная времени интегратора модуляционного радиометра).

Напряжение на выходе второго синхронного интегратора 7 пропорционально пиковой мощности смеси гауссовой и импульсной компонент. Напряжение с выхода второго сумматора 5, пропорциональное пиковой мощности импульсной компоненты, .демодулируется третьим синхронным детектором ll и поступает на третий вход регистратора 12. Коэффициенты передачи детекторов 2 и 3 выбираются такими, чтобы лри наличии на входе сигнала только с гауссовой компонентой напряжение на выходе второго сумматора 5 было равно нулю. Напряжение на выходе первого сумматора 4 пропорционально разности огибающей входного сигнала и напряжения с выхода первого синхройного интегратора 6. Сигнал с выхода второго сумматора 5 поступает на вход детектора 15 нуля, который формирует случайную последовательность импульсов, определяемую временем, в течение которого уровень сигнала на выходе второго синхронного интегратора 7 превышает уровень сигнала на выходе первого синхронного интегратора 6. Передним фронтом импульса с детектора 15 нуля запускается, а задним фронтом срывается триггер 16, управляющий ключом 17.

Ключ 17 выделяет на интервале Т наблюдений временные интервалы, соответствующие присутствию во входном сигнале импульсной компоненты. В эти интервалы времени напряжение с выхода первого сумматора 4 через ключ 17 поступает на третий синхронный интегратор 8, где усредняется. Демодулированный сигнал с выхода второго синхронного детектора 10, пропорциональный средней мощности импульсной компоненты, поступает на второй вход регистратора 12.

Генератор 18 меандра осуществляет в модуляционном радиаметре управление модулятором, установленным на входе высокочастотного усилительного тракта радиометра, и предназначен также для фор- мирования опорных напряжений в синхронных интеграторах 6 — 8 и синхронных детекторах 9 — 11. Частота F мендра определяется словием

У

F >)aF, гдедà — ширина спектра флуктуаций параметров устройства.

При поступлении на вход устройства сигнала только с гауссовой компонентой напряжение на выходе второго сумматора 5

1061272

Составитель Н. Калинин

Редактор Н.. Киштулинен Техред И. Beðåñ Корректор О. Билак

Заказ 10060/58 Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 равно нулю и сигнал на третьем входе регистратора 12 отсутствует. При нулевом сигнале на выходе второго сумматора 5 разомкнут ключ 17, при этом сигнал с выхода первого сумматора не поступает на второй вход регистратора 12. На первый вход регистратора 12, как и в первом случае, поступает сигнал,. пропорциональный средней мощности гауссовой компоненты.

Ь

Таким образом, в предлагаемом устройстве наряду с измерением средней мощности гауссовой компоненты шумового сигнала реализовано измерение пиковой и средней мощности импульсной компоненты, что позволяет расширить функциональные возможности устройства и обеспечить анализ тонкой структуры радиоизлучения космических источников (звезд, туманностей, пульсаров и т. д.).