Устройство для измерения дисперсии

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для измерения относительного уровня дисперсии случайного сигнала с релеевским законом распределения плотности вероятности. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит пороговый блок 1, ключ 2, два счетчика 3 и 10, регистр 4, два блока 5 и 7 вычисления логарифма , три блока деления 6, 8 и 11 и синхронизатор. Работа устройства основана на измерении времени пребывания сигнала с шумом и только шума выше порогового уровня за заданное время измерения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДФ СТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4439508/24 (22) 25,04,88 (46) 15.03.91. Бюл. и 10 (72) Л,С.Василевский, А.Г.Сколыгин и В,А.Смирнов (53) 683.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 1275470, кл. G 06 F 15/36, ° 1985, Авторское свидетельство СССР 9 1173426, кл. С 06 G 7/52, 1985 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИСПЕРСИИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть ис„„SU„„16 5197 А1 (gg)g С 06 F 15/36 пользовано для измерения относитель ного уровня дисперсии случайного сигнала с релеевским законом распределения плотности вероятности, Цель изобретения — повышение точности. Устройство содержит пороговый блок 1, ключ 2, два счетчика 3 и 10, регистр

4, два блока 5 и 7 вычисления логарифма, три блока деления 6, 8 и 11 и синхронизатор. Работа устройства основана на измерении времени пребывания сигнала с шумом и только шума выше порогового уровня за заданное время измерения . 1 ил .

1635197

Изобретение относится к вычисли1 тельной технике и может быть использовано для измерения относительного уровня дисперсии случайного сигнала с релеевским законом распределения плотности вероятности, Цель изобретения — повышение точности °

На чертеже изображена структурная схема устройства для измерения дисперсии.

Устройство для измерения диспер-, сии содержит пороговый блок 1, ключ

2, первый счетчик 3, регистр 4, вто- 15 рой блок 5 вычисления логарифма, первый блок 6 деления, первый блок 7 вычисления логарифма, второй блок 8 деления, синхронизатор 9, второй счетчик 10, третий блок 11 деления, 2р вход 12 запуска, вход 13 окончания работы и тактовый вход 14.

Устройство реализует следующий алгоритм.

Выражение для вероятности единич- 25 ного превышения порога шумовым процессом на выходе линейного детектора, где шумы подчиняются релеевскому закону распред ления, имеет вид

Х, 30

P =е —-О 2Q (1) где Х вЂ” величина nop)>ra на выходе линейного детектора; б — средняя мощность шумов на выходе линейного детектора.

В случае, когда на входе детектора к мощности собственных шумов 5,„ добавляется мощность шума внешнего

40 источника Q „, вероятность единичного выброса над порогом Х

2Гб Gt,) 25 (I ) (2)

1 ш ))

) 2 2 45 где h =G /G — отношение мощностей и ш внешнего шума и собственного шума приемника, р и о N (3) (4) При большом числе равноточных ис- 50 пытаний N относительная частота появления некоторого события сходится к вероятности этого события, т,е. где п — частота выбросов шума над о порогом Х, при N испытаниях; п — частота выбросов смеси шум

1 плюс помеха над порогом Х при N испытаниях.

Учитывая (3) и (4), составим систему двух уравнений

Х е

2(7 по (8 °

11

|, (5) 6(иь) и, N из которой найдем искомую величину отношения мощностей внешнего шума и собственного шума приемника (б) На первом этапе измерений с выхода приемника исследуемой радиотехнической системы поступает смесь шумового сигнала из шума от внешнего шумового источника и собственного шума приемника, Амплитуда выборок смеси шумового сигнала и шума Л, сравнивается с определенным пороговым уровнем U

Относительный порог К выбирается из условия

К

Я где бы

Uo N г

2(G (. ы) и Д (7) — дисперсия шумового сигнала и шума соотК = )2).G)0 2,)8. (8) Если в результате сравнения выпол1 няется условие

А(,(с +ц ()о то подсчитывается число выборок п8, превысивших пороговый уровень на определенном интервале измерения Т. При этом подсчитывается общее количество опросных выборок N, На втором этапе измерения с выхода приемника исследуемой радиотехнической системы поступает только собственный шум приемника. Этот режим можно обеспечить, например, механическим или электронным отключением антенны от приемника, электронным замыканием входа приемника на землю или ветственно.

Выражение (7) справедливо для релеевского распределения суммарного случайного процесса при п <,, N.

Принимая n, = 0,1N, получим

1635197 временной селекцией выходного сигнала приемника, когда прием сигнала отсутствует.

Амплитуда выборок собственных шу-.

5 мов приемника А на втором этапе измерения сравнивается с пороговым уров— нем U . При выборе относительного порога К при работе по собственным шумам приемника можно воспользоваться 10 выражением (8) на том основании, что, если оно удовлетворяет условию п (( ((N, оно тем более удовлетворяет условию п <(N, поскольку и (n<, Если в результате сравнения выполняется условие

А „ Ц то подсчитывается число выборок и р 1 превысивших порог на том же интерва- 20 ле измерения Т. По измеренным значениям п„, по и N по формуле (6) подсчитывают относительную (пронор— мированную к шумам) дисперсию случайного сигнала. 25

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства параллельным двоичным кодом поступают выборки случайного входного процесса с релеевс- 30 ким законом распределения плотности вероятности, На первом этапе измерения (при работе радиотехнической системы в режиме внешнего приема) в качестве случайного процесса исполь35 зуется смесь сигнала внешней помехи и собственного шума приемника, Выборки измеряемого сигнала поступают на пороговый блок 1, где их амплитуда

А сравнивается с пороговым уровнем 40

U Если в результате сравнения в блоке 1 выполняется условие А, о то вырабатывается импульс, который поступает на ключ 2. На первом этапе измерений ключ 2 открывается от строб- 45 импульса длительности Т (Т вЂ” время измерения), который формируется в синхронизаторе 9, В результате с выхода ключа на счетчик 3 поступают импульсы превышения выборками порогового уровня за интервал измерения Т.

Количество подсчитываемых импульсов на этом этапе обозначим через и<, Считывание содержимого счетчика 3 происходит по сигналу разрешения на считывание, поступающему с синхронизатора

9 на соответствующий вход счетчика и имеющему вид короткого импульса.

На втором этапе измерения (при работе радиотехни ческой системы в режиме отсутствия внешнего приема) в качестве случайного процесса используется только собственный шум приемника, В этом случае выборки от собственных шумов приемника А поступаюУ щие на блок 1 сравниваются с тем же пороговым уровнем 11 . Если в результате сравнения в блоке 1 выполняется условие А; U „,то вырабатывается импульс, который затем поступает на ключ 2. Ключ 2 на втором этапе измерения открывается строб-импульсом длительности Т, который также формируется в синхроннзаторе 9. Количество подсчитываемых счетчиком 3 импульсов в этом случае обозначим через и

Для подсчета количес-.ва опросньй выборок (N) за время Т служит счетчик 10, на счетный вход которого с блока 9 поступает пачка импульсов с периодом повторения импульсов в пачи

«e Ai . Время появления пачки определяется импульсом конца работы. Информация с выхода счетчика 3 параллельным д в оич ным к одом и о с т упа ет на входы делителя 6, причем на один вход непосредственно, а <а другой — через регистр 4, Регистр 4,позволяет запомнить информацию о и < на время, позволяющее совместить ее с временем прихода информации î п . Деление в блоке 6 и дальнейшая обработка проис,ходят по сигналу "Считывание, поступающему на соответствующий вход регистра 4 с синхронизатора 9 и имеющему вид короткого импульса. Информация с выхода регистра 4 и выхода счетчика 10 параллельным двоичным кодом поступает на блок 11 деления.

Результаты деления блока 6 в виде отношения II, = n<,/по и блока 11 в виде отношения ) — N/n < поступают на соответствующие блоки 7 и 5, в которых ",и, преобразуются к виду

Y < — — 1п $ и Y = 1n " . Результаты преобразования поступают на выходной делитель 8 для получения отношения

h = Y

"Сброс", формируемым в синхрониэаторе

9 и поступающим с некоторой задержкой по отношению к соответствующим сигналам разрешения считывания, Формула изобретения

Устройство для измерения дисперсии, содержащее пороговый блок, ключ и 1635197

Составитель Е.Куртин

Редактор А. Лежнина Техред А. Кравчук Корректор В. Гирняк

Заказ 757 Тираж 408 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 два счетчика, причем выход порогового блока соединен с информационным входом ключа, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены синхронизатор, регистр, три блока деления и два блока вычисления логарифма, причем информационный вход 10 порогового блока является информационным входом устройства, выход первого счетчика подключен к информационному входу регистра и входу делителя первого блока деления, выход которого через первый блок вычисления логарифма соединен с входом делимого второго блока деления, выход которого является выходом устройства, выход регистра подключен к входу делимого перво- 70 го блока деления и входу делителя третьего блока деления, выход котороro через второй блок вычисления логарифма соединен с входом делителя второго блока деления, первый выход синхронизатора подключен к управляющему входу ключа, второй выход синхронизатора подключен к счетному входу второго счетчика, выход которого соединен с входом делимого второго блока деления, третий и четвертый выходы синхронизатора подключены соответственно к входу считывания и входу сброса первого счетчика, пятый выход синхронизатора соединен с входом сброса второго счетчика, шестой выход синхронизатора соединен с входом считывания регистра, тактовый вход синхронизатора является тактовым входом устройства, вход запуска и вход окончания работы синхронизатора являются соответственно входом запуска и входом окончания работы устройства.