Устройство для измерения параметров помех, действующих в канале связи

Авторы патента:

Винограденко Алексей Михайлович (RU)

G01R29/26 - измерение коэффициента шума; измерение отношения сигнала к шуму

Владельцы патента RU 2429496:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к системам передачи данных и может быть использовано в измерительной технике, для измерения среднего значения, дисперсии, средневыпрямленного значения, максимального значения и кажущейся частоты помехи, действующей в канале связи. Технический результат - повышение оперативности работы устройства за счет возможности измерения параметров помех при передаче по каналу связи дискретных сигналов. Указанный технический результат достигается введением в базовое устройство генератора эталонных сигналов, вычитающего устройства, двух квадраторов и интеграторов, схемы сравнения и переключающего устройства. 1 ил.

Изобретение относится к системам передачи данных и может быть использовано в измерительной технике для измерения среднего значения, дисперсии, средневыпрямленного значения, максимального значения и кажущейся частоты помехи, действующей в канале связи.

Известно устройство для измерения собственных шумов в каналах связи при передаче речевой информации, реализующее способ измерения шумов в моменты пауз речевого сигнала, содержащее переключающее устройство, сравнивающее устройство (см. а.с. №199212, М.кл.³ H03K 5/20).

Недостатком данного устройства является трудность практической реализации и ограниченность области его применения, связанная с возможностью измерения только уровня шумов.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для оперативной обработки, содержащее первый интегратор, конденсатор, входы которых объединены, двухполупериодный выпрямитель, триггер Шмидта, входы которых соединены с выходом конденсатора, второй интегратор, первый квадратор, пиковый детектор, входы которых соединены с выходом двухполупериодного выпрямителя, третий интегратор, вход которого соединен с выходом квадратора, формирователь, дифференцирующая цепочка, вход которой соединен с выходом триггера Шмидта, а выход с входом формирователя, причем выходы первого, второго, третьего интеграторов, пикового детектора формирователя является выходом устройства (см. B.C.Степкин, С.С.Шмыголь. Автоматизированная обработка и анализ телеметрической информации. Изд. Министерство Обороны СССР, 1980 г., с.266-269).

Недостатком данного устройства является низкая оперативность. Действительно, при передаче по каналу связи дискретных сигналов затрудняется и даже нарушается возможность измерения параметров помех, так как на вход устройства будет поступать аддитивная смесь сигнала и помехи.

Для измерения параметров помех необходимо делать перерывы связи при приеме дискретных сигналов, что ведет к снижению оперативности.

Технический результат - повышение оперативности работы устройства за счет возможности измерения параметров помех при передаче по каналу связи дискретных сигналов.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве оперативной обработки, содержащем первый интегратор, конденсатор, входы которых объединены, двухполупериодный выпрямитель, триггер Шмидта, входы которых соединены с выходом конденсатора, второй интегратор, первый квадратор, пиковый детектор, входы которых соединены с выходом двухполупериодного выпрямителя, третий интегратор, вход которого соединен с выходом первого квадратора, формирователь, дифференцирующая цепочка, вход которой соединен с выходом триггера Шмидта, а выход с входом формирователя, причем выходы первого, второго, третьего интеграторов, пикового детектора и формирователя являются выходом устройства, введены генератор эталонных сигналов, переключающее устройство, четвертый и пятый интеграторы, первое и второе вычитающие устройства, первые входы которых объединены и соединены с четвертым входом переключающего устройства, с входом генератора эталонных сигналов и с управляющими входами первого, второго, третьего, четвертого и пятого интеграторов и являются входом устройства, причем второй вход первого вычитающего устройства соединен с первым выходом генератора эталонных сигналов, а выход с первым входом переключающего устройства, второй вход второго вычитающего устройства соединен со вторым входом переключающего устройства, схема сравнения, второй квадратор, вход которого соединен с выходом вычитающего устройства, а выход - с входом четвертого интегратора, третий квадратор, вход которого соединен с выходом второго вычитающего устройства, а выход - с входом пятого интегратора, выходы четвертого и пятого интеграторов соединены с соответствующими входами схемы сравнения, выход которой соединен с третьим входом переключающего устройства, выход переключающего устройства соединен с объединенными входами первого интегратора и конденсатора.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства для случая применения двоичных сигналов. Устройство для измерения параметров помех, действующих в канале связи, содержит генератор 4 эталонных сигналов, первый 11, второй 15, третий 19, четвертый 7 и пятый 8 интеграторы, переключающее устройство 10, первое 2 и второе 3 вычитающие устройства, первые входы которых объединены и соединены с четвертым входом переключающего устройства 10, с входом генератора 4 эталонных сигналов и с управляющими входами первого 11, второго 15, третьего 19, четвертого 7 и пятого 8 интеграторов и являются входом 1 устройства, причем второй вход первого вычитающего устройства 2 соединен с первым выходом генератора 4 эталонных сигналов, а выход - с первым входом переключающего устройства 10, второй вход второго вычитающего устройства 3 соединен со вторым выходом генератора 4 эталонных сигналов, а выход - со вторым входом переключающего устройства 10, схема 9 сравнения, первый квадратор 16, второй квадратор 5, вход которого соединен с выходом вычитающего устройства 2, а выход - с входом четвертого интегратора 7, третий квадратор 6, вход которого соединен с выходом второго вычитающего устройства 3, а выход - с входом пятого интегратора 8, выходы четвертого 7 и пятого 8 интеграторов соединены с первым и вторым входами схемы 9 сравнения, соответственно выход которой соединен с третьим входом переключающего устройства 10, выход которого соединен с объединенными входами первого интегратора 11 и конденсатора 12, двухполупериодный выпрямитель 13 и триггер Шмидта 14, входы которых соединены с выходом конденсатора 12, первый квадратор 16 и пиковый детектор 17, входы которых соединены с входом второго интегратора 15 и с выходом двухполупериодного выпрямителя 13, вход третьего интегратора 19 соединен с выходом первого квадратора 16, формирователь 20, дифференцирующая цепочка 18, вход которой соединен с выходом триггера Шмидта 14, а выход - с входом формирователя 20, причем выходы 21, 22, 23, 24, 25 первого 11, второго 15, третьего 19 интеграторов, пикового детектора 17, формирователя 20 являются выходами устройства.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии на вход 1 устройства аддитивной смеси сигнала и помехи: где S(t) - аддитивная смесь принимаемого сигнала и помехи ξ(t), запускается генератор 4 эталонных сигналов генерирующий сигналы поступающие на вторые входы соответствующих вычитающих устройств 2, 3.

Пусть на вход 1 устройства поступает аддитивная смесь , тогда на выходе первого вычитающего устройства 2 действует помеха ξ(t), а на выходе второго вычитающего устройства 3 действует смесь сигналов и помехи

Напряжения с выходов вычитающих устройств 2 и 3 поступают на квадраторы 5, 6, а затем на интеграторы 7, 8 на выходе которых получают мощности случайных процессов, которые поступают на входы схемы сравнения 9.

Схема сравнения 9 представляет собой сумматор по модулю 2 и может быть реализована на логических элементах.

Принцип ее работы основан на сравнении мощностей случайных процессов и управление переключающим устройством 10, через которое подключается объединенный вход интегратора 11 и конденсатора 12 к тому вычитающему устройству 2 или 3, на выходе которого действует помеха ξ(t).

Если на вход устройства действует лишь помеха ξ(t), то есть мощности на выходах интеграторов 7, 8 одинаковы, то сравнивающее устройство подключает вход 1 предлагаемого устройства через переключающее устройство к объединенному входу интегратора 11 и конденсатора 12.

Среднее значение помехи ξ(t) определяется первым интегратором 11. Изменение дисперсии сводится к измерению средней мощности централизованного процесса, поэтому в устройство введен разделительный конденсатор 12. Напряжение реализации центрированного процесса выпрямляется двухполупериодным выпрямителем 13. Затем выпрямленное напряжение возводится в квадрат с помощью квадратора 11 и усредняется интегратором 17, на периоде сигнала Т.

Средневыпрямленное значение помехи ξ(t) получается на выходе 22 интегратора 15, максимальное значение помехи ξ(t) на интервале времени Т получается на выходе 24 пикового детектора.

Измерение кажущейся частоты производится следующим образом. Напряжение реализации центрированного случайного процесса поступает на триггер 14 Шмидта, который срабатывает в момент перехода сигнала через нулевой уровень.

Дифференцирующая цепочка 18 выдает импульсы в момент срабатывания триггера, которые в формирователе 18 приводятся к виду, удобному для счета. Число импульсов за одну секунду определяет кажущуюся частоту.

Сброс всех интеграторов производится задним фронтом входного сигнала, а запуск - передним фронтом сигнала.

Интегрирование производится на интервале от 0 до Т, где Т - длительность сигнала.

Предлагаемое устройство, по сравнению с базовым, позволит повысить оперативность его работы за счет возможности измерения параметров помех при передаче по каналу связи дискретных сигналов.

Это достигается тем, что с аддитивной смеси сигнала и помехи выделяют помеху и производят измерение ее параметров: среднего значения, дисперсии, средневыпрямленного значения, максимального значения и кажущейся частоты.

Дополнительным является введение в базовое устройство генератора эталонных сигналов, вычитающего устройства, двух квадраторов и интеграторов, схемы сравнения, переключающего устройства.

Предлагаемое устройство позволит снизить время измерения параметров помех, так как не требует перерыва связи при приеме дискретных сигналов.

Данное устройство может найти применение в системах передачи данных для контроля адаптивных систем связи, с целью выбора оптимальных схем для данного типа помехи, действующей в канале связи.

Устройство для измерения параметров помех, действующих в канале связи, содержащее первый интегратор, конденсатор, входы которых объединены, двухполупериодный выпрямитель, триггер Шмидта, входы которых соединены с выходом конденсатора, второй интегратор, первый квадратор, пиковый детектор, входы которых соединены с выходом двухполупериодного выпрямителя, третий интегратор, вход которого соединен с выходом первого квадратора, формирователь, дифференцирующая цепочка, вход которой соединен с выходом триггера Шмидта, а выход с входом формирователя, причем выходы первого, второго, третьего интеграторов, пикового детектора и формирователя являются выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения оперативности устройства за счет возможности измерения параметров помех при передаче по каналу связи дискретных сигналов, в устройство введены генератор эталонных сигналов, переключающее устройство, четвертый и пятый интеграторы, первое и второе вычитающие устройства, первые входы которых объединены и соединены с четвертым входом переключающего устройства, с входом генератора эталонных сигналов и с управляющими входами первого, второго, третьего, четвертого и пятого интеграторов и являются входом устройства, причем второй вход первого вычитающего устройства соединен с первым выходом генератора эталонных сигналов, а выход - с первым входом переключающего устройства, второй вход второго вычитающего устройства соединен с вторым выходом генератора эталонных сигналов, а выход - со вторым входом переключающего устройства и входом третьего квадратора, выход которого соединен со входом пятого интегратора, выход которого соединен с входом схемы сравнения, второй квадратор, вход которого соединен с выходом первого вычитающего устройства, а выход - с входом четвертого интегратора, кроме того, выходы четвертого и пятого интеграторов соединены с первым и вторым входами схемы сравнения соответственно, выход которой соединен с третьим входом переключающего устройства, выход которого соединен с объединенными входами первого интегратора и конденсатора.

Изобретение относится к области электронных измерений, к измерениям в технике радиоприема. .

Способ измерения отношения сигнал/шум // 2399923

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокации, радионавигации и системах связи для измерения отношения сигнала/шум, повышения точности и достоверности получаемой информации и контроля качества канала связи.

Двухканальный нулевой радиометр // 2393502

Изобретение относится к пассивной радиолокации и может использоваться для измерения мощности шумовых сигналов в широком диапазоне высоких частот. .

Способ измерения размаха собственных шумов медицинских электродов для съема поверхностных биопотенциалов // 2368911

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения собственных шумов медицинских электродов для съема поверхностных биопотенциалов в присутствии шума измерительной системы, значительно превышающего измеряемый.

Устройство поверки измерителя коэффициента шума (варианты) // 2363959

Изобретение относится к метрологии: к измерительным генераторам шума, и может быть использовано для поверки измерителей коэффициента шума различных электронных устройств.

Способ измерения малых отношений сигнал/шум и устройство для его осуществления // 2354981

Изобретение относится к области радиоизмерений, а именно к измерению малых отношений сигнал/шум. .

Устройство шумовой автоматической регулировки усиления // 2349031

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для поддержания постоянного уровня шумов на выходе приемного тракта. .

Устройство измерения отношения сигнал/шум // 2341808

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокации, радионавигации и системах связи для измерения отношения сигнал/шум, повышения точности и достоверности получаемой информации или контроля качества канала связи.

Корреляционный измеритель флуктуаций // 2339959

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения спектра мощности флуктуаций квазигармонических радиосигналов. .

Устройство для измерения отношения сигнал/шум // 2332676

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения отношения сигнал/шум высокочастотной аддитивной смеси сигнала и шума с априорно неизвестной мощностью.

Способ измерения отношения сигнал-помеха // 2466416

Изобретение относится к области гидроакустики и производит определение отношения сигнал/помеха при одновременном присутствии и сигнала, и помехи на входе приемного устройства

Цифровой измеритель мощности сигнала и мощности помехи в полосе пропускания канала радиоприемника в реальном масштабе времени // 2472167

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в адаптивных радиоприемных устройствах, адаптивных системах радиосвязи, адаптивных антенных системах, радиоприемных устройствах систем радиомониторинга и радиолокационных систем

Устройство для измерения параметра низкочастотного шума // 2475767

Изобретение относится к области радиоизмерений, а именно к измерению шумов полупроводниковых изделий, и может быть использовано для лабораторных и цеховых измерений параметра шума

Способ выделения сигнала шума источника из суммарного шума // 2478976

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и решает задачу выделения исследуемого сигнала из смеси с помехой

Устройство для определения шумовых параметров четырехполюсника свч // 2498333

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: устройство содержит измерительную интегральную схему с элементами с перестраиваемыми параметрами, вход которой соединен с генератором шума отрезка линии передачи, выход которого соединен с входом измеряемого четырехполюсника, измеритель коэффициента шума. Измерительная интегральная схема дополнительно содержит второй отрезок линии передачи на выходе, две емкости, резистор, индуктивность, две контактные площадки для подачи питания к измеряемому четырехполюснику. Элементы с перестраиваемыми параметрами выполнены в виде полевых транзисторов с барьером Шотки. На затвор полевого транзистора подают управляющее напряжение от соответствующего источника. Величина сопротивления резистора на порядок больше величины волнового сопротивления отрезка линии передачи на входе, величины индуктивности и емкости определяются из математических формул. Технический результат: расширение рабочей полосы частот, повышение точности измерений, упрощение устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для определения шумовых параметров четырехполюсника свч // 2499274

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: устройство содержит измерительную интегральную схему с перестраиваемыми параметрами, вход которой соединен с генератором шума посредством центрального проводника в виде отрезка линии передачи, выход которого соединен с входом измеряемого четырехполюсника, измеритель коэффициента шума. Измерительная интегральная схема содержит второй центральный проводник в виде отрезка линии передачи, две емкости, резистор, индуктивность, элемент с перестраиваемыми параметрами в виде полевого транзистора с барьером Шотки и две контактные площадки для подачи питания к измеряемому четырехполюснику. Величина сопротивления резистора на порядок больше величины волнового сопротивления отрезка линии передачи на входе, величины индуктивности и емкости определяются из математических формул. Технический результат: расширение рабочей полосы частот, повышение точности измерений, упрощение устройства. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ измерения фактора шума микроканальной пластины // 2503081

Изобретение относится к области измерительной техники и касается способа измерения фактора шума микроканальной пластины. Способ включает снятие сигнала со всей площади люминесцентного экрана, который осуществляется в процессе изготовления МКП, регистрацию сигнала каждого импульса с выхода МКП, его усиление и подачу на многоканальный амплитудный анализатор импульсов. Сигналы анализируют по амплитудам и определяют коэффициент вариации усиления микроканальной пластины, пропорциональный фактору шума. Технический результат заключается в повышении точности измерений и обеспечении возможности контроля фактора шума микроканальной пластины в процессе ее изготовления. 2 ил.

Устройство для измерения полного сопротивления и шумовых параметров двухполюсника на свч // 2510035

Изобретение относится к измерительной технике на СВЧ. Устройство для измерения полного сопротивления и шумовых параметров двухполюсника на СВЧ, содержащее измеритель частотных характеристик и интегральную схему в составе центральной линии передачи, отрезка линии передачи, соединенного с центральной линией передачи, электрических ключей - полупроводниковых приборов, управляемых постоянными напряжениями, измеритель частотных характеристик соединен с одним концом центральной линии передачи, другой ее конец - с измеряемым двухполюсником. В котором в качестве измерителя частотных характеристик используют измеритель спектральной плотности мощности шума, интегральная схема выполнена в виде монолитной интегральной схемы на полупроводниковой подложке, при этом отрезок линии передачи выполнен равным одной восьмой длины волны в линии передачи, в качестве электрических ключей используют полевые транзисторы с барьером Шотки и, по меньшей мере, в виде одной пары, при этом в каждой упомянутой паре исток одного полевого транзистора с барьером Шотки соединен с центральной линией передачи на расстоянии одной восьмой длины волны в линии передачи от места соединения измеряемого двухполюсника и между парами, его сток с одним концом отрезка линии передачи, другой конец которого соединен со стоком другого полевого транзистора с барьером Шотки, его исток заземлен, постоянные управляющие напряжения подают на затворы каждого полевого транзистора с барьером Шотки от соответствующего источника постоянного управляющего напряжения. Технический результат заключается в расширении рабочей полосы частот, в повышении точности измерения путем снижения погрешности измерения и в упрощении устройства при сохранении возможности автоматизации. 4 ил.

Измерительный модуль селективной оценки отношения мощностей сигнал/помеха в радиоканале // 2520567

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиосистемах, в которых осуществляется оценка текущей информации о помехово-сигнальной обстановке и уровне отношения сигнал/помеха в тракте промежуточной частоты с целью адаптации к ней различных параметров радиоприемных устройств. Техническим результатом изобретения является повышение достоверности результатов совместного измерения средней мощности сигнала, шума и отношения мощностей сигнал/помеха в радиоканале, а также существенное сокращение времени измерения отношения мощностей сигнал/помеха за счет их параллельной обработки. Технический результат достигается за счет того, что в известное устройство, содержащее приемную антенну, линейный приемный тракт, полосовой фильтр, квадратичный детектор, интегратор (фильтр нижних частот) дополнительно введены первый - шестой электронные ключи, генератор тактовых импульсов, переключатель режимов, первый и второй формирователи импульсов, элемент ИЛИ, дополнительный усилитель, перемножитель, второй интегратор (фильтр нижних частот), вычитающее устройство, первый и второй АЦП, первый и второй накопители импульсов, первый и второй усреднители, вычислитель отношения, устройство управления и блок индикации. 2 ил.

Способ оценивания отношения сигнал/шум по результатам зондирования ионосферы сигналами с лчм // 2535243

Изобретение относится к области техники радиосвязи, конкретнее к оцениванию условий радиосвязи по результатам зондирования ионосферы сигналами с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), и может быть использовано для построения технических средств ионосферно-волновой частотно-диспетчерской службы, входящей в состав системы радиосвязи. Задача изобретения в том, чтобы использовать результаты НЗ для оценивания отношения сигнал/шум в канале связи, учитывая особенности применяемого в нем конкретного связного сигнала. Поставленная задача достигается тем, что в способе оценивания отношения сигнал/шум в полосе ΔFC частот по данным ЛЧМ зондирования ионосферы, заключающемся в излучении передатчиком, имеющем мощность Pпрд з, непрерывного ЛЧМ сигнала и обработке его в приемнике, с помощью преобразователя осуществляют гетеродинирование принимаемого зондирующего ЛЧМ сигнала и его предварительную фильтрацию в диапазоне частот от -ΔFпр/2 до ΔFпр/2, с помощью фильтра разностной частоты выполняют фильтрацию в диапазоне частот от -ΔFфр/2, до ΔFфр/2, вычисляют быстрое преобразование Фурье (БПФ), дополнительно с помощью фильтра помехи выходной сигнал преобразователя подвергают фильтрации, с помощью устройства выравнивания выходные отсчеты фильтра разностной частоты совмещают по времени с выходными отсчетами фильтра помехи, а затем отсчеты с выходов устройства выравнивания и фильтра помехи подают на входы устройства оценивания и в нем вычисляют оценку отношения сигнал/шум для частоты fa анализа и k-го выхода БПФ по формуле h k 2 ( f a ) = K п р д 2 ∑ m − 0 N c − 1 S c 0 2 ( f m − f a ) ∑ m = 0 N c − 1 S c 0 2 ( f m − f a ) S з 2 ( f m ) S п р м з k 2 ( f m ) P п ( f a ) , где Kпрд с/Pпрд з; Pпрд с - мощность передатчика, излучающего связной сигнал; S c 0 2 ( f ) - модуль энергетического спектра излучаемого связного сигнала; S з 2 ( f ) - модуль энергетического спектра излучаемого зондирующего сигнала; S п р м з k 2 ( f ) - модуль энергетического спектра принимаемого зондирующего сигнала, вычисляемый по k-ому выходу вычислителя БПФ; Nc - количество составляющих в спектре излучаемого связного сигнала; fm - частота m-ой составляющей в спектре излучаемого связного сигнала; Pп(f) - мощность помехи на входе приемника, вычисляемая по выходному напряжению фильтра помехи. Достигаемым техническим результатом является то, что в процессе оценивания отношения сигнал/шум учитываются индивидуальные признаки канала связи в виде характеристик применяемого связного сигнала и тем самым повышается достоверность получаемой оценки. 2 ил.