Устройство для измерения средней частоты случайного процесса

 

СОЮЗ COBETGHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11),(51) G Ol R 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4458304/21 (22) 11.07.88 (46) 23 Ol 91. Бюл. Р 3 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) В.M.Баранов, Ю.К.Казаков, A.Н,Моргунов и Ю.B.Морозов (53). 621.317 (088.8) (56) Радиоэлектронные устройства. Вып. 1, — Рязанский радиотехнический

1 институт, 1976, с. 25. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ ЧАСТОТЫ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты узко2 полосных случайных процессов. Цель изобретения — повышение точности из. мерения, достигаегся за счет компенсации смещения в оценке частоты, обусловленной действием шумовой помехи с равномерным энергетическим спектром в корректоре 4, введенном в устройство вместе с полосовым фильтром 2 и блоком 3 оценки отношения сигнал/шум, Устройство также содержит вход l, фильтр 5 оценки, измерители 6,7,10 мощности, полосовой фильтр 9, делители напряжений 12,15, 16, схему разности 11, перемножитель

18 напряжений, сумматоры 13,14, датчик 17 опорных напряжений. 2 з.п. ф — лы, 1 ил.

1622829

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты узкополосных случайных процессов.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет компенсации смещения в оценке частоты, обусловленной действием шумовой помехи с равномерным энергетическим 10 спектром.

На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения средней частоты случайного процесса.

Устройство содержит вход l,поло- 15 совой фильтр 2, блок 3 оценки отношения сигнал/шум, корректор 4,фильтр

5 оценки, измерители 6 и 7 мощности и делитель 8 напряжений.

В устройстве вход фильтра 5 оцен- 20 ки подключен к выходу полосового фильтра 2, вход которого является входом устройства, к которому подключен первый вход блока 3 оценки отношения сигнал/шум, а выход второго измерителя 7 мощности подключен к второму входу блока 3 оценки отношения сигнал/шум, выход которого подсоединен к второму входу корректора

4, первый вход которого подключен к 30 выходу делителя 8 напряжений, ири этом выход корректора 4 является выходом устройства.

Кроме того, блок 3 оценки отношения сигнал/шум содержит последовательно включенные фильтр 9 нижних частот, вход которого является первым входом блока 3 оценки отношения сигнал/шум, третий измеритель 10 мощности, схему 11 разности и второй 40 делитель 12 напряжений, выход которого является выходом блока 3 оценки отношения сигнал/шум, а второй вход схемы 11 разности является вторым входом блока 3 оценки отношения сигнал/шум, выход третьего измерителя 10 мощности подключен к второму входу второго делителя 12 напряжений. Корректор 4 содержит первый 13 и второй 14 сумматоры, третий 15 и четвертый 16 делйтели напряжений,датчик 14 опорных напряжений и перемножитель 18 напряжений, первый вход которого является первым входом корректора 4, выходом которого являе ся выход перемножителя 18 напряжений, к второму входу которого подключен выход третьего делителя 15 на«ряжений, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого 13 и второго 14 сумматоров, первые входы которых объединены и являются вторым входом корректора 4, при этом первый и второй выходы датчика 17 опорных напряжений подключены соответственно к вторым входам первого 13 и второго 14 сумматоров через четвертый делитель

16 напряжений, второй вход которого подключен к выходу перемножителя

18 напряжений.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал в виде смеси шума с равномерным спектром и узкополосного случайного процесса, частота которого подлежит измерению, поступает на вход устройства. Полосовой фильтр

2 формирует рабочий частотный диапазон измерителя и одновременно увеличивает отношение сигнал/шум, повышая точность измерения, на выходе делителя 8 напряжений имеется напряжение, пропорциональное средней частоте случайного r.ðoöåññà, смещенной в результате действия шумов в полосе рабочего . астотного диапазона измерителя. С помощью фильтра 9 нижних частот и измерителя 10 мощности блока 3 оценки отношения сигнал/шум производится оценка мощности шума, а на выходе схемы 11 разности формируется оценка мощности сигнала, эти оценки в виде напряжений подаются соответственно на первый и второй входы делителя 12 напряжений, на выходе которого, а следовательно, и на выходе блока 3 оценки отношения сигнал/шум формируется напряжение, пропорциональное P /P . .В основу раС Ш боты корректора 4 положена оценка влияния двух факторов . энергетических характеристик ?с/Р и рассогласоваld ння между центральной частотой рабочего диапазона Яо и реальной частотой сигнала g . .На выходе первого

9 сумматора 13 формируется напряжение, учитывающее влияние отношения сигнал/ щум для случая отсутствия рассогласования частот Я = Я а на выходе о 8 второго сумматора 14 формируется напряжение, учитывающее отношение сигнал/шум для случая рассогласования частот при реальном измерении (Q а

H Qо ). На выходе третьего делителя

15 напряжений формируется корректирующее напряжение, уигавляющее рабо1622829

55 той перемножителя 18 напряжений, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное средней частоте сигнала с учетом соотношения

5 мощностей сигнала и шума и степени рассогласования центральной и измеряемой частот. Датчик напряжений служит для задания исходных напряжений, пропорциональных центробежной частоте (), и коэффициента К о о

Ыо/а3 1

Структура весового фильтра зависит от алгоритма оценки средней частоты входного случайного процесса. Алгоритм оценки средней частоты входного процесса представлен средневзвешенной частотой, т.е . зависимостью г+S

JV. ß GZ(MдЮо)d Я

0cp f С„(Я,Я )дЯ

< н где Я, — Я вЂ” диапазон работы измерителя;

С,1(Я„ Яо) — спектральн»я плотность входного процесса.

При действии аддитивнсй помехи со спектральной плотностью С(Я)

U оценка средневзвешенной ч»стогы входного процесса составит н личину

ыв (С ((, ) () 1 30

А (")о ср1ю >в

t (cÄ(u,и,>+с<и>,Jaи

" Ям

O + -л - л) оср (,)

Oq,1 +

Pсc где q = — — — — отношение сигпал/

Рш шум по мощности;

Ио — средневзвешенная 40 л частота шума;

6) о <о- средневзвешенная частота полезного сигнала.

На выходе перемножителя 18 име- 45 ет место оценка средневзвешенной частоты полезного сигнала. Для коррекл тировки Я о необходимо обеспечить л л выработку отношения Яо /63о . Цепь выход 13 — вход 16 обеспечивает 50 подачу напряжения с выхода перемнотеля 13, соответствующего оценке на выходе делителя 16 для выработки из указанного отношения

4.,, Я о,„при этом на другой вход

1делителя ) 0 напря ..ения 16 подается постоянное напряжение с датчика л

17, соответс.н юшее (д оы, для бело О н

ro шума Я ош

Введением блока 3 оценки и корректора оценка средневзвешенной частоты полезного сигнала с аддитинл ным шУмом ) c 1 полУчаемаЯ íà выходе известного устройства, переводится на выходе корректора ч в оценку средневзвешенной частоты полезного л сигнал» (Д „и тем самым исключается сшибка, обусловленная шумовой помехой с равномерным энергетическим спектром. i ñ р м у л а и з о б р е т е н и я

I . Устройс-,но для измерения средней частоты случ»йного процесса,содержащее фильтр оценки, первый и второй измерители мощности и делитель напряжений, при этом фильтр оценки через первый измеритель мощности подключен к первому входу делителя напряжений, » вход фильтра оценки подключен к входу второго измерителя мощности, выход которого подключен к второму входу делителя напряжений, о т л и ч » ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения при действии шумовой помехи, н него введены ..олосовой Филь rp, блок оценки отношения снгнал/шум и корректор, при этом нхсд фильтра оценки подключен к ньхсду полосового филь.гра, вход ко- является н..одом устройства, к которому подключен верный вход блока оценки отношения сигнал/шум, а выход второго измерителя мощности подключен к нторому входу блока оценки отношения сигнал/ шум, выход которого подсоединен к второму входу корректора, первый вход которого подключен к выходу делителя напряжений, при этом выход корректора является выходом устройства.

2. Устройство по и. l, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок оценки отношения сигнал/шум содерл, т последовательно нключенные ф .ьтр нижних частот, вход которого является первым входом блока оценки отношения сигнал/шум, измеритель мощности, блок разности и второй делитель напряжений, выход которого является выходом блока оценки отношения сигнал/шум, а второй вход блока разности является вторым входом блока оценки отношения сигнал/шум, выход измерителя мощности подключен

1622829 к второму входу напряжений. второго делителя

Составитель В.Новоселов

Редактор И.Шмакова Техред М.Моргентал Корректор С,Черни

Заказ 109 Тираж Подписное

ЗЯБЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина,10!

3. Устройство по п.1 о т л и° j

5 ч а ю щ е е с я тем, что корректор содержит первый и второй сумматоры, первый и второй делители напряжений, датчик опорных напряжений и перемножитель напряжений, первый вход которого является первым входом корректора, выходом которого является выход перемножителя напряжений, к второму входу которого подключен выход первого делителя напряжений, первый и второй выходы которого подключены соответственно к выходам первого и второго сумматоров, первые входы которых объединены и являются вторым входом корректора, при этом первый и второй выходы датчика опорных напряжений подключены соответственно к второму входу первого сумматора и второму входу второго сумматора через второй делитель напряжений, второй вход которого подключен к выходу перемножителя напряжений.