Способ определения отношения сигнал/шум радиосигнала

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в измерителях параметров сигналов, анализаторах спектра , панорамных радиоприемных устройствах . Согласно изобретению измеряют в элементарном участке анализа уровень спектральных составляющих радиосигнала, монотонно перемещают элементарный участок анализа от одной до другой границы исследуемого диапазона частот, одновременно с измерением уровней спектральных составляющих формируют массив отсчетов спектральных составляющих размером NN элементов, номера которых соответствуют определенным значениям частот исследуемого диапазона частот и расположены в порядке возрастания (или убывания) их положения на частотной оси, выделяют на краю сформированного массива элементарный участок анализа длиной 2М элементов, делят этот участок на две половины, первую из которых принимают за опорное окно, а вторую - за контрастное окно, определяют функцию контраста как отношение суммы элементов в контрастном и опорном окнах, сдвигают элементарный участок анализа по массиву спектральных составляющих от нижней границы до верхней с шагом в один элемент, при этом каждый раз определяют величину функции контраста сравнивают ее с порогом, фиксируют положение опорного окна при превышении величины функции контраста порога и запоминают номер крайнего левого элемента окна как границу спектра сигнала и сумму отсчетов спектральных составляющих опорного окна, продолжают перемещение контрастного окна до тех пор, пока величина функции контраста , вычисленная относительно запомненного значения суммы спектральных отсчетов опорного окна, не станет меньше порога, фиксируют положение контрастного окна и запоминают номер крайнего правого элемента как вторую границу спектра сигнала, соединяют опорное и контрастное окна в элементарный участок анализа и устанавливают его так, чтобы номер крайнего элемента опорного окна был на единицу больше номера крайнего элемента контрастного окна в его зафиксированном положении , продолжают передвижение элементарного участка анализа как описано выше, при наличии других сигналов, положение границ их спектров запоминают, определяют ширину спектра радиосигналов как разность частот, соответствующих номерам зафиксированных элементов окон, для каждого радиосигнала определяют среднее значение шума в двух дополнительных окнах, расположенных смежно с верхней и нижней границами спектра радиосигнала и равными каждое полуширине спектра радиосигнала , определяют отношение сигнал/шум как отношение средней мощности спектральных отсчетов в пределах найденных границ радиосигнала к найденной средней мощности шума. 3 ил. ел с ч1 00 о ч ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 R 29/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

l 0Ч2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4857302/21 (22) 07,05.90 (46) 15.07.92. Бюл. ¹ 26 (71) Ростовский научно-исследовательский институт радиосвязи (72) B,Ì,Косарев, В.В,Задорожный и Г,А.Лисоченко (53) 621,317.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 800902, кл. G 01 R 29/26, 1979.

Ткаченко А.П„Кириллов.В.И, Техника телевизионных измерений,. — Минск: Высшая школа, 1976, с. 59-63, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ШУМ РАДИОСИГНАЛА (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в измерителях параметров сигналов, анализаторах спектра, панорамных радиоприемных устройствах. Согласно изобретению измеряют в элементарном участке анализа уровень спектральных составляющих радиосигнала, монотонно перемещают элементарный участок анализа от одной до другой границы исследуемого диапазона частот, одновременно с измерением уровней спектральных составляющих формируют массив отсчетов спектральных составляющих размером NN элементов, номера которых соответствуют определенным значениям частот исследуе- мого диапазона частот и расположены в порядке возрастания (или убывания) их положения на частотной оси, выделяют на краю сформированного массива элементарный участок анализа длиной 2М элементов, делят этот участок на две половины, первую из которых принимают за опорное окно, а вторую — за контрастное окно, определяют функцию контраста как отношение суммы элементов в контрастном и опорном окнах, сдвигают элементарный участок анализа по

„„Я „„1748095 А1 массиву спектральных составляющих от нижней границы до верхней с шагом в один элемент, при этом каждый раз определяют величину функции контраста сравнивают ее с порогом, фиксируют положение опорного окна при превышении величины функции контраста порога и запоминают номер крайнего левого элемента окна как границу спектра сигнала и сумму отсчетов спектральных составляющих опорного окна, продолжают перемещение контрастного окна до тех пор, пока величина функции контраста, вычисленная относительно запомненного значения суммы сйктекктрал ьных отсчетов опорного окна, не станет меньше ) порога, фиксируют положение контрастного окна и запоминают номер крайнего правого элемента как stopye границу спектра сигнала, соединяют опорное и контрастное окна в элементарный участок анализа и устанавливают его так, чтобы номер крайнего элемента опорного окна был на единицу больше номера крайнего элемента контрастного окна в его зафиксированном поло- 4 жении, продолжают передвижение элементарного участка анализа как описано СО выше, при наличии других сигналов, поло-: С) жение границ их спектров запоминают, on- cO ределяют ширину спектра радисситнаеее уЛ как разность частот; соответствующих номерам зафиксированных элементов окон, для каждого радиосигнала определяют среднее значение шума вдвухдополнительных окнах, расположенных смежно с верхней и нижней границами спектра радиосигнала и равными каждое полуширине спектра радиосигнала, определяют отношение сигнал/шум как отношение средней мощности спектральных отсчетов в пределах найденных границ радиосигнала к найденной средней мощности шума. 3 ил, 1748095

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в измерителях параметров сигналов, анализаторах спектра, панорамных радиоприемных, устройст-. вах,цля измерения отношения сигнал/шум радиосигналов.

Известен способ измерения отношения сигнал/шум радиосигнала, при котором анализируют статистические свойства центрированного входного сигнала в моменты времени с выбранным интерваяом, сравнивают центрированный сигнал с нулевым уровнем; вырабатывают знаковый сигнал одной полярности при превышении центрираванным сигналом нулевого уровня и противоположной полярности, при непревышении нулевого уровня, сравнивают полярности знаковых сигналов для вы: бранных интервалов времени. подсчитывают число совпадений полярностей знакового сигнала, общее число совпа. дений полярностей знакового числа и общее число совпадений полярности, определяют отношение числа Совпадений nciлярностей к общему числу сравнений. полученное отношение подвергают нелинейному.преобразованию по закону, обратному произведению функции Бесселя и экспоненты.

Недостатком этогю способа является невозможность, измерений в случае, если в исследуемом диапазоне частот одновре. менно присутствуют несколько сигналов, разнесенных по частоте, Измеренная величина отношения сигнал/шум будет значи тельно меньше истинной, измеренной в согласованной полосе, поскольку радиосигналы будут занимать не ace полосу иссле, дуемых частот.

Известен способ измерения отношения сигнал/шум, наиболее близкий к предлагаемому и принятый за прототип, при котором выделяют пиковое значение радиосигнала, выделяют-три участка анализа спектра радйосигнала, причем в первом уровень спектральных составляющих шума меньше

: уровня спектральных составляющих радиосигнала, измеряют уровни спектральных составляющих радиосигнала в упомянутых участках и находят величину отношения сигнал/шум путем сравнения пикового уровня радиосигнала с найденным тремя уровня. ми.

Недостатком этого способа является невозможность измерений в случае, если в исследуемом диапазоне частот одновременно присутствуют несколько сигналов, . разнесенных по частоте. Измеренная величийа отношения сигнал/шум будет изменяться непредсказуемым образом при изменении частот радиосигналов.

Цель изобретения — расширение области применения, заключающееся в обеспе5 чении измерения отношения сигнал/шум нескольких радиосигналов с заранее неизвестной шириной спектра, одновременно . присутствующих в исследуемом диапазоне. частот и разнесенных по частоте.

10 Для достижения указанной цели предлагается способ измерения отношения сигнал/шум радиосигналов, при котором измеряют в элементарном участке анализа уровень спектральных составляющих ради15 осигнала; измеряют в другом элементарном участке анализа уровень спектральных со-ставляющих шума и находят величину отношения сигнал/шум по соотношению найденных величин.

20 Согласно изобретению, монотонно перемещают элементарный участок анализа от одной до другой границы исследуемого диапазона частот, одновременно с измерением уровней спектральных составляющих

25 формируют массив отсчетов спектральных составляющих размером NN элементов, но мера которых соответствуют определенным значениям частот исследуемого диапазона частот и расположены в порядке возраста30 ния (или убывания} их положения на частотной оси, выделяют на краю сформированного массива элементарный участок анализа длиной 2М элементов, делят этот участок на две половины, первую иэ

35 которых принимают за опорное окно, а вторую — эа контрастное окно. определяют функцию контраста как отношение суммы элементов в контрастном и опорном окнах, сдвигают элементарный участок анализа по

40 массиву спектральных составляющих от нижней границы до верхней с шагом в один элемент, при этом каждый раз определяют величину функции контраста и сравнивают ее с порогом, фиксируют положение опор45 ного окна при превышении величины функции контраста порога и запоминают номер. крайнего левого элемента окна как границу спектра сигнала, запоминают сумму отсчетов спектральных составляющих опорного

50 окна при превышении значения функции контраста порога, продолжают перемещение контрастного окна до тех пор, пока величина функции контраста, вычисленная относительно запомненного значения сум55 мы спектральных отсчетов опорного окна, не станет меньше порога, фиксируют положение контрастного окна и запоминают номер крайнего правого элемента как вторую границу спектра сигнала, соединяют опорное и контрастное окна в элементарный уча1748095 сток анализа и устанавливают его так, чтобы номер крайнего элемента опорного окна был на единицу больше номера крайнего элемента контрастного окна в его зафиксированном положении. Продолжают передвижение . элементарного участка анализа как описано выше, при наличии других сигналов, положение границ их спектров запоминают, определяют ширину спектра радиосигналов как разность частот, соответствующих номерам зафиксированных элементов окон, для каждого радиосигнала определяют среднее значение шума в двух дополнительных окнах, расположенных смежно с верхней и нижней границами спектра радиосигнала и равными каждое полушарие спектра радиосигнала, определяют отношение сигнал/шум как отношение средней мощности спектральных отсчетов в пределах найденных границ радиосигнала к найденной средней мощности шума, На фиг, 1 изображена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг, 2 — функциональная схема вычислителя; на фиг. 3 — функциональная схема алгоритма работы устройства.

Способ содержит следующие операции: устанавливают порог функции контраста; определяют количество частот настройки NN тракта РП, равное частному от деления полосы анализируемого диапазона частот на шаг перестройки, причем шаг перестройки равен полосе пропускания фильтра тракта РП; осуществляют с помощью тракта РП последовательный спектральный анализ исследуемого диапазона частот и формируют массив отсчетов спектральных составляющих размером NN, номера элементов которого, соответствуют определенным значениям частот исследуемого диапазона частот и расположены в порядке возрастания (или убывания) их положения на частотной оси; выделяют на краю сформированного массива элементарный участок анализа длиной 2М элементов; делят этот участок на две половины, первая из которых является опорным окном, а вторая — контрастным окном; определяют функцию контраста как отйошение суммы отсчетов спектральных составляющих в контрастном и опорном окнах; сдвигая элементарный участок анализа по исследуемому диапазону частот от нижней его границы до верхней с шагом s один

10 порога;

20 . в элементарный участок анализа и устанав25

30 частот (ФНЧ), аналого-цифровой преобра50 зователь (АЦП) 5, первый формирователь 6, вычислитель 7 и индикатор 8. Второй выход

40 элемент, каждый раз определяют значение функции контраста и сравнивают ее с порогом; запоминают номер крайнего левого элемента опорного окна как границу спектра сигнала, запоминают сумму отсчетов спектральных составляющих опорного окна при превышении значения функции контраста порога; продолжают перемещение контрастного окна до тех пор, пока значение функции контраста, вычисленное отйосительно запомненного значения суммы сйектральных отсчетов опорного окна; не станет меньше запоминают при этом ноМер крайнего правого элемента контрастного: окна как вторую границу спектра сигнала; соедйняют:он и контрастное окна ливают его так, чтобы номер крайнего левого опорного окна был на единицу больше крайнего правого элемента контрастного окна; продолжают передвижение элементарного участка анализа как описано, при наличии других сигналов номера частот, соответствующих границам их спектров, также запоминают; определяют ширину спектра радиосигналов как разность частот, соответствующих запомненным границам спектров; для каждого радиоСигйала определяют среднее значение шума в двух дополнительных окнах, расположенных смежно с верхней и нижней границами спектра радиосигнала и равнымй каждое полуширине сйектра радиосигнала, определяют отношение сигнал/шум как отношение средней мощности спектральных отСчетов в пределах найденных границ радиосигнала к найденной средней мощности шума. Устройство для реализации предлагаемого способа (фиг. 1) содержит последовательно соединенные смеситель 1, вход которого является входом устройства, усилитель 2 промежуточной частоты (УПЧ), амплитудный детектор 3, фильтр 4 нижних

АЦП 5 подключен к второму входу вычислителя 7, второй выход которого через второй формирователь 9 подключен к второму входу АЦП 5, третий вйход вйчислителя 7 через синтезатор 10 частоты подключен к второму входу смесителя 1.

Одна из возможных схем вычислителя 7 (фиг, 2) выполнена на основе микропроцессорного комплекта серии 580 и содержит

1748095 тактовый генератор 11, процессор 12, контроллеры 13 — 16, дешифраторы 17-21, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 22, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 23, формирователь 24, шину адреса 5 (ША), шину данных (ШД) и шину управления (ШУ)

Устройство (фиг, 1) работает. следующим образом.

Синтезатор 10 частот под управлением 10 вычислителя 7 перестраивается, тем самым изменяя настройку УПЧ 2 от нижней до верхней частоты исследуемого диапазона частот. На каждой частоте настройки fi берется отсчет АЦП 5 U(fj) код которого поступает на 15 вычислитель 7 и запоминается в ОЗУ 23.

Выделяют опорное окно, содержащее отсчеты спектральных составляющих с номерами частот от k до М+3 — 1, и контрастное . окно со спектральными составляющими с 20 номерами частот ото+) до 2M+k — 1. Определяют функцию контраста L(k) как отношение суммы спектральных составляющих в опорном и контрастном окнах

k+ M +1- 25 . ро(}») = „ Я LI(fi)

° 1=k

k + 2 IVI — 1 р,(}») = 7 U(fi) .30

L(k) = р0/Р}

Определяют функцию контраста L)k), сдвигая упомянутые окна от нижней границы массива до верхней с шагом в один элемент и каждый раз сравнивают ее с порогом 35

Z0.

При превышении порога L(k) > = ZO запоминают номер частоты крайнего левого отсчета спектральных составляющих опорного окна как границу спектра сигнала 40

k»j = k и сумму отсчетов спектральных составляющих опорного окна po(k ). Продолжают перемещение контрастного окна, определяя для каждого k выполнение условия

L(k) > = Z0. Запоминают k8 = k+M-1 как вто45 рую границу сигнала при нарушении этого условия, Определяют нижнюю.

k»») и )с )верхнюю границы каждого j-го сигнала, существующего в диапазоне, каждый раз запоминают эти величины в ОЗУ. После 50 того, как достигнут верхнюю границу массива, определяют ширину спектра j-го сигнала F) =I»») — k»») и определяют отношение сигнал/шум Q) по формуле

Q) - Ао)/А1), 55 где

kb)

Ао, =, }, О(1})

I = k»») kÄ kv) Г)/2

A1)=Õ + Х ®

k»») + I-)/2 I = } н

Предлагаемый способ обеспечивает измерение отношения сигнал/шум нескольких радиосигналов, одновременно существующих в исследуемом диапазоне частот, за счет последовательного анализа исследуемого диапазона частот и определения функции контраста, Формула изобретения

Способ определения отношения сигнал/шум радиосигнала, при котором измеряют в элементарном участке анализа уровень спектральных составляющих радиосигнала, измеряют в другом элементарном участке анализа уровень спектральных со-. ставляющих шума и находят величину отношения сигнал/шум по соотношению найденных величин, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, заключающейся в обеспечении измерения отношения сигнал/шум нескольких радиосигналов с заранее неизвестной шириной спектра, одновременно присутствующих в исследуемом диапазоне частот и,разнесенных по частоте, монотонно перемещают элементарный участок анализа от одной до другой границы исследуемого диапазона частот, одновременно с измерением уровней спектральных составляющих формируют массив отсчетов спектральных составляющих размером NN элементов, номера которых соответствуют определенным значениям частот исследуемого диапазона частот и расположены в порядке возрастания их положения на частотной оси, выделяют на краю сформированного массива элементарный участок анализа длиной 2М элементов, делят этот участок на две половины, первую из которых принимают за опорный участок, а вторую —. за контрастный, определяют функцию контраста кэк отношение суммы элементов в контрастном и опорном участках, сдвигают элементарный участок анализа по массиву спектральных составляющих от нижней границы до верхней с шагом в один элемент, при этом каждый раз определяют величину функции контраста и сравнивают ее с порогом, фиксируют положение опорного участка при превышении величины функции контраста порога и запоминают номер край-. него левого элемента участок кэк границу спектра сигнала, запоминают сумму отсчетов спектральных составляющих опорного участка, продолжают перемещение контрастного участка до тех пор, пока величина функции контраста, вычисленная относительно запомненного значения суммы спек1748095

10 трал ьных отсчетов опорного участка, не станет меньше порога, фиксируют положение контрастного участка и запоминают номер крайнего правого элемента как вторую границу спектра сигнала, соединяют опорный и контрастный участки в элементарный участок анализа и устанавливают его так, чтобы номер крайнего элемента опорного окна был на единицу больше номера крайнего элемента контрастного участка в его зафиксированном положении, продолжают передвижение элементарного участка анализа, как описано выше, при наличии других сигналов, положение границ их спектров запоминают, onределяют ширину спектра радиосигналов как разность частот, соответствующих номерам зафиксированных элементов участков для каждого радиосиг5 нала, определяют среднее значение шума в двух дополнительных участках, расположенных смежно с верхней и нижней границами спектра радиосигнала и равными каждое полуширине спектра радиосигнала, 10 определяют отношение сигнал/шум как отношение средней мощности спектральных отсчетов в пределах найденных границ радиосигнала к найденной средней мощности шума.

Составитель В. Задорожный

Редактор М. Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор Т. Палий

Заказ 2503 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101