Устройство для определения отношения сигнал-шум сигналов с фазовой модуляцией

 

Изобретение относится к радиотехнике и служит для повышения точности измерения отношения сигнал-шум. Устройство содержит полосовой фильтр 1, детектор 2, аналого-цифровой преобразователь 3,. коммутаторы 4 и 8, сумматор 5, квадраторы 6 и 9, блок 7 вычитания, перемножитель 10, делитель 11 и вычислитель 12 отношения сигнал-шум, индикатор 13 и блок 18 синхронизации. Введение перемножителя 14, фиксатора 15 низких частот, формирователя 16 и злемента 17 задержки исключает влияние паразитной амплитудной модуляции. 4 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСОУБЛИН ьц 4 G 01 H 29/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1287048 (21) 4084211/24-21 (22) 07.07.86 (46) 15.02.88. Бюл. У 6 (72) В.В.Задорожный, В.М.Косарев и А.А.Крикун (53) 621 ° 317.757(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1287048, кл. С 01 К 29/26, „„SU„„1374154 А 2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ-ШУМ СИГНАПОВ С ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ (57) Изобретение относится к радиотехнике и служит для повышения точности измерения отношения сигнал-шум.

Устройство содержит полосовой фильтр

1, детектор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, коммутаторы 4 и 8, сумматор 5, квадраторы 6 и 9, блок

7 вычитания, перемножитель 10, делитель 11 и вычислитель 12 отношения сигнал-шум, индикатор 13 и блок 18 синхронизации. Введение перемножителя 14, фиксатора 15 низких частот, формирователя 16 н элемента 17 задержки исключает влияние паразитной амплитудной модуляции. 4 ил.

1374154

Изобретение относится к области радиотехники и может быть испольэова" но в радиоприемных .устройствах для определения отношения сигнал/шум в полосе канального фильтра, например для оценки возможного качества последующей демодуляции.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем исключения влияния паразитной амплитудной модуляции.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства определения отношения сигнал-шум; на фиг. 2— функциональная схема блока синхронизации; на фиг. 3 — эпюры напряжений в различных точках устройства;, на фиг. 4 - график зависимости m /D от с . 20

Устройство для определения отношения сигнал-шум (СШ) содержит последовательно соединенные полосовой фильтр 1, вход которого является входом устройства, детектор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, первый. коммутатор 4, сумматор 5, первый квадратор 6, выход которого соединен с первым входом блока 7 вычитания, к выходу аналого-цифрового преобразователя подключены последовательно соединенные второй коммутатор 8, второй квадратор 9 и умножитель 10, выход которого соединен с вторым входом блока 7 вычитания. Вы" од блока 7 вычитания через делитель

lI и вычислитель 12 отношения сигнал/ шум, подключен к индикатору 13. К выходу полосового фильтра 1 подключены йоследовательно соединенные второй умножитель 14, фильтр 15 низких частот и формирователь 16, выход которого соединен с первым управляющим входом аналого-цифрового преобразователя 3. К выходу полосового фильтра45

1 подключен элемент 17 задержки, выход которого подключен к второму входу второго перемножителя 14. Выходы блока 18 синхронизации соединены: первый - с входами управления перво- 50 го коммутатора 4, сумматора 5, перво.

ro квадратора 6, блока 7 вычитания, второй выход — с вторым входом управления аналого-цифрового преобразователя 3 и входом управления второго квадратора 9, а третий — с входами управления второго коммутатора

8, делителя ll и вычислителя 12 отношения сигнал/шум.

Аналого-цифровой преобразователь

3 содержит последовательно соединенные блок 19 выборки и хранения, вход которого является входом преобразователя .3, преобразователь 20 напряжение - частота, четвертый коммутатор 21, выход которого является выходом аналого-цифрового преобразователя 3.

Одна из воможных схем блока 18 синхронизации содержит последовательно соединенные счетчик 22 до N u триггер 23, инвертирующий и неинвертирующий выходы которого являются соответственно первым и третьим выходами блока 18 синхронизации, а также формирователь 24, вход которого объединен с входом счетчика 22 и является входом блока 18, а выход является вторым выходом блока 18, Измерение отношения сигнал/шум с помощью устройства основано на использовании статистических свойств смеси узкополосного шума X(t)=

=А(Ь)соя(в,t+e(t)) и сигнала S(t)=

=Есоя(u t, огибающая которой

U(t) =LE +А (t)+2EA(t) cos 8 (4 ) 3 (1) имеет плотность вероятности, распределенной по обобщенному закону Ðåлея.

Для цифровых ФМ сигналов огибающая сигнала U(t) после ПФ имеет паразитную амплитудную модуляцию, показанную на фиг. За. Время нарастания огибающей известно и зависит от постоянной фильтра . Ошибку измерения огибающей в 5Х дает измерение, проведенное через время 2,99 1 от момента t .

В устройстве отсчет огибающей берется через определенное время после скачка фазы.

При приеме цифровых ФМ-сигналов с разной скоростью передачи полосу фильтра 1 необходимо изменять для обеспечения фильтрации сигнала иэ помех с минимальными его искажениями, при этом полоса пропускания 2nf фильтра берется порядка 2nf=-1/ "где ц — длительность элементарного импульса передачи.

Поэтому одновременно с изменением полосы пропускания фильтра 1 в формирователе 16 изменяется задержка с которой управляющий импульс поступает на вход блока 18 и управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 3.

1374154

m „Е(1+q) Х,(q /2 )+qI, (q/

= f1+q )- (((1+ ) Х,(q/2) следующим образом. Коммутатор 4 открывается импульсами, поступающими с первого выхода блока 18 ° По передним фронтам этих импульсов сбрасывается в "0" сумматор 5 и первый квадратор 6. 3а время первого цикла в сумматоре 5 формируется сумма N пачек импульсов с выхода аналого-цифрового преобразователя 3. По задним фронтам управляющих импульсов, поступающих с первого выхода блока 18, закрывается первый коммутатор 4 и начинается работа первого квадратора 6. Импульсы с выхода первого квадратора 6 записываются на вход блока

7 вычитания, выполненного, например, в виде реверсивного счетчика, а также в делитель ll °

Во время второго цикла второй коммутатор открывается импульсами, по40

45 — р 50

i и х,-(х;)

\-! !=! (4)

55 (Z.õ,.) N(N- ) и (и х,.-(Q х, ) ) Диаграммы напряжений на первом и втором (после элемента 17 задержки) входах перемножителя 14 показаны на фиг. Зб,в (без учета амплитудных искажений в полосовом фильтре).

Напряжение на выходе фильтра 15 .изменяется скачком от U äî U в момент скачка фазы принимаемого сигнала, как показано на фиг. 3 (без учета амплитудных искажений в полосовом фильтре). Импульсы с фильтра 15 низкой частоты поступают на формирователь 16, который осуществляет задержку момента перескока фазы на время 3„, зависящее от полосы установленного полосового фильтра. Сформированные таким образом управляющие имЗависимость m /D от q (фиг. 4) была рассчитана на ЭВМ, функции Бесселя были представлены рядом. Таким об1 разом, находя m, и D огибающей смеси сигнала с шумом, можно найти q. Этот принцип реализован в предлагаемом устройстве, где отношение m „/Р находится после линейного детектора, далее найденному значению ставятся в соответствие с заданной точностью значения кривой по формуле (2).

Оценки среднего значения m» и дисперсии D» при N измерениях находятся следующим образом:

М !!

-(х,-) J, (3) где X i=1 2,...,И вЂ” значения 1!1 от-! счетов огибающей процесса (1).

С учетом выражения (3) оценку левой части выражения (2) можно представить

Устройство работает следующим образом.

После селекции в полосовом фильтре 1 сигнал поступает на линейный пульсы поступают на первый управляющий вход преобразователя 3, тем самым разрешая взять выборку из огибающей сигнала устройству выборки-хранения. Этот импульс поступает также на вход блока 18 синхронизации.

Длительность задержки элемента 17 задержки не должна превьппать длительности элементарного импульса передачи цифрового ФИ-сигнала.

Для обобщенного закона Релея отношение квадрата первого момента огибающей и дисперсии огибающей выражается зависимостью, которая однозначно зависит от входного отношения сигнал/шум q=E /2bX, 2)) ехр(-q/2)1 (2)

+qI, (q/2 )1 ехр(-q/2.) 1 детектор сигнала 2, где выделяется его огибающая. Частота импульсов на выходе аналого-цифрового преобразователя 3 прямо пропорциональна величине огибающей в момент взятия выборки блоком 19. Выборка берется по импульсам, поступающим с формирователя 16. Коммутатор 21 открывается на время t„,è пропускает на выход аналого"цифрового преобразователя 3 количество импульсов, соответствующее величине огибающей в момент выборки.

Измерение отношения сигнал/шум проходит sa два цикла. Во время первого

Ч цикла находится величина (Х.) ф

1374154

Фиг.2 ступающими с третьего выхода блока

18. Количество импульсов в каждой пачке возводится в квадрат во втором квадраторе 9 и умножается на N в умножителе 10. Далее эти импульсы поступают на вход блока 7 вычитания, который представляет собой вход суммирования упомянутого реверсивного счетчика. По передним фронтам импуль- 10 сов, поступающих с третьего выхода блока 18, сбрасываются в "0" блок 7 вычитания и делитель 11, а по эаднимвычислитель 12 отношения сигнал/ шум, и начинает работу делитель 11, на второй вход которого поступает

М N разность И, Х.-(X .) с блока 7

2 вычитания. Делитель 11 в течение следующего цикла формирует численное значение отношения, поступающее затем на вычислитель 12 отношения сигнал/шум, который представляет собой преобразователь одного кода в другой на основе постоянных запоминающих устройств, в котором запомнены значения функции (21 зависимости между величиной отношения m /D и величиной отношения сигнал/шум с заданной точностью.

Блок 18 синхронизации работает с следующим образом.

На его вход поступают импульсы управления с входа формирователя 16, счетчик 22 отсчитывает N импульсов и перебрасывает триггер 23, прямой выход которого является первым выходом блока 18, а инвертирующий выход является третьим выходом блока 18.

По переднему фронту тактового импульса срабатывает формирователь 24, выдающий на второй выход блока 18 импульсы длительностью t

Формула изобретения

Устройство для определения отношения сигнал-шум сигналов с фаэовой модуляцией по авт. св. Р 1287048, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, введены элемент задержки и последовательно соединенные второй перемножитель, фильтр низкой частоты, формирователь, причем вход элемента задержки соединен с входом второго.перемножителя и с выходом полосового фильтра, а выход — с вторым входом второго перемножителя, управляющий вход формирователя соединен с управляющим выходом полосового фильтра, выход формирователя соединен с первым управляющим входом аналого-цифрового преобразователя и с входом блока синхронизации.

1374154

m,/Р

Составитель Н.Михалев

Редактор Н.Швыдкая Техред Л.Сердюкова Корректор О. Кундрик

Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 570/41

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4