Устройство для измерения отношения сигнал/шум

 

Использование: изобретение относится к радиотехническим измерениям и может быть использовано в связи, устройствах обработки информации. Сущность изобретения: входная смесь радиосигнала и шума поступает на вход полосового фильтра 1, после прохождения которого шумовая компонента приобретает свойства узкополосного процесса. Время задержки в линии задержки 2 выбирается так, что радиосигнал на первом ее выходе становится противофазным , а на втором - синфазным с входным радиосигналом с точностью до некоторого малого текущего недобега фазы, обусловленного отличием текущей частоты ЧМ радиосигнала от центральной частоты. на которую настроенё лихйя задержки 2, На выходе сумматора 3 выделяется некоррелированная сумма входного и задержанного шумовых процессов, а на выходе сумматора 4 - радиосигнал с удвоенной амплитудой и коррелированная сумма реализаций задержанного и входного шумовых процессов. В элементе вычитания 10 происходит компенсация шумовой компоненты и выделение полезного радиосигнала, который поступает на второй выход устройства. Блок фазовой автоподстройки 8 производит измерение текущего недобега фаз, а фазовращатель 9 осуществляет его компенсацию, обеспечивая поддержание необходимых фазовых соотношений радиосигналов на входах сумматоров 3 и 4 независимо от величины и знака девиаДмй частоты. Оценка уровня шумов производится детектором шума 5, а уровня сигнала - детектором сигнала 6, Измеритель отношения сигнал/шум 7 формирует оценку входного отношения сигнал/шум и обеспечивает ее выдачу из выход устройства для дальнейшего использования . 2 ил. (Л С отиаид ч 4. Ю со СП Сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИНЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 8 29/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPblTVIRM

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4871006/21 (22) 11.06.90 (46) 23.07.92 Бюл. ¹ 27 (72) Л.B.Ìîâ÷àí, B.Ã.Ñèäoðåíêî, Н.А.Колпаков и ",П.Бочкарев

- (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 808996, кл, 6 01 R 29/26; 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 883803, кл, G 01 R 29/26, 1980, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ШУМ (57) Использование: изобретение относится к радиотехническим измерениям и может быть использовано в связи, устройствах обработки информации. Сущность изобретения: входная смесь радиосигнала и шума поступает на вход полосового фильтра 1, после прохождения которого шумовая компонейта приобретает свойства узкополосного процесса. Время задержки в линии задержки 2 выбирается так, что радиосигнал на первом ее выходе становится противофазным, а на втором — синфазным с входным радиосигналом с точностью до некоторого малого текущего недобега фазы, обусловленного отличием текущей частоты. Изобретение относится к радйотехническим измерениям, связи и обработке информации и предназначено для измерения отношения сигнал/шум смеси радиосигна лов с шумами, а также для выделения ситна- лов из шумов.

Целью изобретения является повышение точности измерения отношенйя сйг-

„„. Ж„„1749853 А1

ЧМ радиосигнала от центральной частоты, на которую настро ена л*инйя"задержк-и 2, На выходе сумматора 3 выделяется некоррелированная сумма входного и задержанного шумовых процессов, а на выходе сумматора

4 — радиосигнал с удвоенной амплитудой и коррелированная сумма реализаций задержанного и входного шумовых процессов. В элементе вычитания 10 происходит компенсацйя шумовой компоненты и выделение полезного радиосигйала; ко горый поступает на второй выход устройства. Блок фазовой авгоподстройки 8 производит измерение текущего недобега фаз, а фазовращатель 9 осуществляет его компенсац,ло, обеспечивая поддержание необходимых фазовых соотношений радиосигналов на входах сумматоров 3 и 4 независимо от величины и знака девиации"частоты. Оценка уровня шумов производится детектором шума 5, а уровня сигнала - детектором сигнала

6. Измеритель отношения сигнал/шум 7 формирует оценку входного отношения сигнал/шум и обеспечивает ее выдачу на выход устройства для дальнейшего использования. 2 ил. нал/шум и выделения модулирующей функции радиосигналов из шумов.—

На фиг. f представлена структурная электрическая схема устройства для измерения отношения сйгнал/шум; на фиг. 2— структурная электрическая схема блока фазовой подстройки, Устройство для измерения отношения сигнал/шум содержит полосовой фильтр 1, 1749853

45 (3) 1 гк

2 Afnn

Разделение входного процесса

U.x=AsIï((ñî, =Ам}т+ р.)+п(i) (4) 50 при ЧМ и входного процесса !.3вх=А(1)з и(Np t + pp )+n(t) (5) при АМ, где pp — начальная фаза радиосигнала;

n(t) — реализацил шумового процесса;

ep — несущал частота радиосигнала;

A(t) — модулирующее напряжение при

АМ, на сигнальную и шумовую компоненты производится путем сложения входного (4) линию 2 задержки, выходы которой соединены соответственно с вторыми входами первого 3 и второго 4 сумматоров, детектор шума 5 и детектор сигнала 6, выходы которых подключены к входам измерителя атно- 5 шения сигнал/шум 7, блок 8 фаэовой автоподстройки, выход которого через фазовращатель 9 соединен с входом линии 2 задержки, элемент 10 вычитания, первый вход которого подключен к выходу первого 10 сумматора 3 и входу детектора 5 шума, второй вход — к выходу второго сумматора 4, а выход элемента 10 вычитания соединен с первым входом блока 8 фазовой автоподстройки и входом детектора 6 сигнала, выход 15 полосового фильтра 1 соединен с первыми входами сумматоров 3 и 4 и подключен к вторым входам фаэовращателя 9 и блока 8 фаэовой автоподстройки, Блок 8 фазовой автоподстройки содер- 20 жит фазовый детектор 11, к входам которого подключены выходы первого 12 и второго 13 ограничителей, входы которых являются входами блока фазовой автоподстройки, выход фазового детектора 11 через усили- 25 тель 14 и элемент 15 управления соединен с выходом блока фазовой автоподстройки.

Устройства длл измерения отношения сигнал/шум работает следующим образом.

Аддитивная смесь сигнала и шума по- 30 ступает на вход полосового фильтра 1, имеющего полосу пропускания, выбираемую иэ условия

Л1 = 2 Ьи (1) при частотной модуляции и из условия 35

4fnn =(4 — 6}Рм (2) при амплитудной модуляции, где

6 со — девиацил частоты;

F -верхнял частота в спектре модулирующего напряжения. 40

После прохождения через такой фильтр исходный шумовой процесс приобретает свойства узкополосного, т.е. времл его корреляции равно (8) или (5) и прошедших фазовращатепь 9 задержанных в линии 2 задержки радиосигналов.

Время задержки радиосигналов на первом выходе линии 2 задержки

Т0

t3) =(2 n — 1 } — о — I ЛТ! т к. (6)

2 а на втором выходе линии 2 задержки

1о

t32 = 2 n — — I ЛТ I -«Т к, 2 (7)

Тр

ПРИЧЕМ Г32 — т 3 = — (<тК, 2

2ю где Tp= — — период несущей частоты;

Щ п=1, 2, 3, ... — целые числа;

+. ЛT — максимальное значение изменения периода несущей частоты входного радиосигнала, вызванного девиацией частоты и при ЧМ и нестабильностью частоты при АМ, Период принимаемой частоты

Т ТО+ОТ, (9)

Кроме того, выполнение условия (2) приводит к тому, что

1 (2 — 3}Р т,е. время изменения модупирующего напряжения в 2-3 раза больше времени корреляции шумового процесса или времени задержки радиосигнала в линии 2.

Условие (6) обеспечивает получение входным напряже нием (4) или (5) на первом выходе линии 2 задержки фазового набега, кратного л — д к, изменяющего фазу радиосигнала на противоположную, а условие (7) — фазового набега на, втором выходе линии

2 задержки, кратного 2 л — д л, обеспечивающего его синфазность с входным напряжением, т.е. для ЧМ вЂ” радиосигнала:

U$3$=-As!a(((dp Ac0}t+pp -дл ))+

+A(t 3)) (1")

И.3г=Аз!п((в -h,m}t+p, -д г ))+

+ п(1 г32) (12) где д - текущее значение недобега фазы, обусловленное превышением текущим периодом входного сигнала времен г3) и 732 задержки, чо следует из условий (6) и (7) их выбора. Очевидно, что д.7г=О при приеме .сигнала с Т=Tp- ЬТ, и д т =- Ьк. 3, при приеме сигнала с

Т=Т +ЬТ.

8 сумматоре 3 происходит сложение входного (4) или (5) и задержанного (11) радиосигналов, поэтому напряжение на его выходе представляет собой сумму реализаций входного и задержанного шумовых процессов и небольшую по амплитуде составляющую радиосигнала, нескомпенсированную из-за наличия недобега фазы, 1749853

На выходе сумматора 4 в результате тройствадля регистрацииилииногоиспольсложения напряжений (4) или (5) и (12} фор- зования. мируется сумма радиосигнала, имеющего Устройство для измерения отношения амплитуду, близкую к удвоенной. и реализа- сигнал/шум обеспечивае повышение точций задержанного и входного случайных 5 ностей измерения отношения сигнал/шум и шумовых процессов, выделения модулирующей функции при

В элементе 10 вычитания происходит приеме широкополосных частотно-модуликомпенсация шумовых процессов при их рованных или низкостабильных по частоте противофазном вычитании и выделение ра- амплитудно-модулированных радиосигнадиосигнала, который поступает на второй 10 лов в аддитивной смеси с шумами и помехавыход устройства для дальнейшего детекти- . ми. рования с целью выделения модулирующе- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я го напряжения, Устройство для измерения отношения

Выделенный из шумов радиосигнал по- сигнал/шум, содержащее последовательно ступает на вход ограничителя 12 блока 8 l5 соединенные полосовой фильтр, вход котофазовой автоподстройки и далее на фазо- рого является входом устройства, первый вый детектор 11, на второй вход которого сумматор, элемент вычитания, детектор сигпоступает входной радиосигнал после огра- нала и измеритель отношения сигнал/шум, ничителя 13. Ограничители 12 и 13 осущест- выход которого является первым выходом вляют глубокое амплитудное ограничение 20 устройства, а также линию задержки, пеорадиосигналов. Фазовыйдетектор11 изме- вый выход которой подкл.очен к второму ряет разность фаз входных сигналов, кото- входу первого сумматора, а второй выход— рая в начальный момент равна д х к второму входу второго сумматора, первый

Напря>кение с выхода фазового детек- вход которого соединен с выходом полосотора 11, пропорциональное разности фаз, 25 вого фильтра, а выход второго сумматора усиливается усилителем 14 и посредством подключен к второму входу элемента вычиэлемента 15 управления воздействует на тания, детектор шума, выход которого подфазовращатель 9 так. что последний ком- ключен к второму входу измерителя пенсирует начальный "недобег" фаз д п в отношения сигнал/шум, о т и ч а юг е е с я радиосигналах (11) и (12), 30 тем, что, с целью повышения точности измеСледовательно, после замыкания цепи рения отношения сигнал/шум и выделения фазовой автоподстройки напряжение ради- модулирующей функцйи радиосигналов из осигнала на первом выходе линии 2 задер- шумов, введены фазовращатель и блок фажки противофазно, а на втором выходе — завой автоподстройки, первый входкоторосинфазно напряжению входного радиосиг- 35 го подключен к выходу элемента вычитания, нала независимо от величины девиации ча- а второй вход объединен с первым входом стоты. что обеспечивает выделение на фазовращателя и подключен к первому вховыходе сумматора 3 суммы некоррелиро- дувторогосумматора, выходблокафазовой ванных реализация входного шумового про- - автоподстройки через управляющий вход цесса, а на выходе элемента вычитания 10- 40 фазовращателя и его выход соединен с вхоотфильтрованного от шумов радиосигнала. -.дом линии задержки, вход детектора шума

Оценка уровня шумов формируется де- подключен к первому входу элемента вычитектором 5 шума путем двухполупериодно- тания, выход которого является вторым выго выпрямления и усреднения напряжения ходом устройства, блок фазовой шумов, а оценка уровня сигнала — детекти- 45 автоподстройки содержит фазовый детекрованием и усреднением радиосигнала в тор, выходкоторогочерезусилительиэледетекторебсигн. Измеритель7отноше- мент управления соединен с выходом ния сигнал/шум формирует оценку величи- блока, а первый и второй входы блока соны входного отношения сигнал/шум ответственно через первый и второй ограрадиосигнала в аддитивной смеси с.шума- 50 ничители соединены со входами фазового ми, которая поступает на первый выход ус- детектора.

1749853

Составитель Л. Сорокина

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор B. Гирняк

Редактор О. Головач

Заказ 2594 Т и р с м Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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