Устройство вычисления значений амплитуд сигнала и помехи



Устройство вычисления значений амплитуд сигнала и помехи
Устройство вычисления значений амплитуд сигнала и помехи
Устройство вычисления значений амплитуд сигнала и помехи

 


Владельцы патента RU 2485525:

Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" (RU)

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах радиосвязи. Устройство вычисления значений амплитуд сигнала и помехи, содержащее последовательно соединенные антенну, смеситель, усилитель промежуточной частоты (УПЧ), а также гетеродин, выход которого соединен со вторым входом смесителя, вход антенны является входом устройства. В устройство введены последовательно соединенные первый блок обработки сигнала, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и вычислитель значений амплитуды сигнала и помехи, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные второй блок обработки сигнала, второй АЦП, выход которого соединен со вторым входом вычислителя значений амплитуды сигнала и помехи, входы первого и второго блоков обработки сигнала объединены и соединены с выходом УПЧ. При этом первый блок обработки содержит последовательно соединенные схему накопления и первый амплитудный детектор, а второй блок обработки представляет собой второй амплитудный детектор. Технический результат изобретения - повышение точности оценки амплитуды сигнала при наличии помех. 3 ил., 4 табл.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах радиосвязи.

Известен адаптивный измеритель параметров непрерывных широкополосных сигналов (патент РФ №2349923), в котором осуществляются на первом этапе обнаружение сигнала, грубое оценивание амплитуды сигнала и грубое оценивание частоты сигнала, на втором этапе - подстройка линии задержки, оценивание интервала корреляции, ширины спектра сигнала, уточнение частоты сигнала, на третьем этапе - согласование частотных параметров линейного тракта приемника с частотными параметрами сигнала, в ходе четвертого этапа осуществляется точное оценивание параметров сигнала. Недостатком данного измерителя параметров является узкий класс сигналов, для которых данное устройство работает эффективно, а именно, непрерывных широкополосных сигналов.

Известны комплексные системы с независимыми измерителями, описанные в кн.: Максимов М.В., Бобнев М.П., Кривицкий Б.X. и др. «Защита от радиопомех», изд. «Сов. радио», 1976 г., стр.443-460, в которых осуществляется измерение параметра радиосигнала путем обработки аддитивной смеси сигнала и помехи, при условии, что параметры устройств, входящих в различные каналы измерителя, отвечают определенным условиям, обеспечивающим минимальную дисперсию ошибки измерения. Недостатком данных комплексных систем является использование разных каналов, в которых измеряются различные параметры и действуют различные возмущения, что приводит к недостаточно высокой точности измерения параметра радиосигнала.

Известны устройства оценки амплитуды сигнала, описанные в учебном пособии «Основы теории радиотехнических систем. Учебное пособие. // В.И.Борисов, В.М.Зинчук, А.Е.Лимарев, Н.П.Мухин. / Под ред. В.И.Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004., стр.119, 120». Недостатком данных устройств является использование одного канала измерения и, как следствие - недостаточно высокая точность оценки амплитуды сигнала при наличии помех.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство амплитудной компенсации помех, описанное в кн.: Максимов М.В., Бобнев М.П., Кривицкий Б.X. и др. «Защита от радиопомех», изд. «Сов. радио», 1976 г., стр.214-216, принятое за прототип.

Структурная схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:

1, 12 - первая и вторая антенны;

2, 13 - первый и второй смесители;

3, 14 - первый и второй усилители промежуточной частоты (УПЧ);

6 - гетеродин;

10, 15 - первый и второй детекторы;

11 - вычитающее устройство.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные первую антенну 1, первый смеситель 2, первый УПЧ 3, первый детектор 10 и вычитающее устройство 11, последовательно соединенные вторую антенну 12, второй смеситель 13, второй УПЧ 14, второй детектор 15, выход которого соединен с вторым входом вычитающего устройства 11, выход которого является выходом устройства, а также гетеродин 6, первый выход которого соединен с вторым входом первого смесителя 2, второй выход гетеродина 6 соединен с вторым входом второго смесителя 13, входы первой антенны 1 и второй антенны 12 соединены и являются входом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Компенсация помех достигается в вычитающем устройстве 11 при условии, что напряжения помехи на выходах первого 10 и второго 15 детекторов начинают действовать в одно и то же время и имеют одинаковые длительности и огибающие. Данное требование выполняется при полной идентичности одноименных элементов в основном (первый смеситель 2, первый УПЧ 3, первый детектор 10) и компенсационном (второй смеситель 13, второй УПЧ 14, второй детектор 15) каналах, а первая 1 и вторая 12 антенны должны иметь диаграммы направленности Fo(θ) и Fк(θ), удовлетворяющие равенствам

здесь θ - угол, отсчитываемый от направления максимума диаграммы направленности первой антенны 1;

θо - ширина главного лепестка диаграммы направленности второй антенны 12.

Если амплитудно-частотные характеристики Wo(ω) и Wк(ω) линейных частей основного и компенсационного каналов удовлетворяют соотношению

,

где к - коэффициент пропорциональности, а первый 10 и второй 15 детекторы идентичны, то справедливо следующее соотношение для Fк(θ) и Fo(θ):

При выполнении условий (1), (2) осуществляется не только идеальная компенсация помех, действующих по боковым лепесткам диаграммы направленности первой антенны 1, но и отсутствует ослабление сигнала, источник которого располагается в зоне основного лепестка диаграммы направленности первой антенны 1.

Недостатком устройства-прототипа является наличие одного канала, на выходе которого определяется наличие сигнала и измерение его параметров, при необходимости, и соответственно, недостаточно высокая точность измерения параметра радиосигнала при наличии помех в главном лепестке диаграммы направленности антенны основного приемника.

Задача предлагаемого технического решения - повышение помехоустойчивости средств радиосвязи.

Для решения поставленной задачи в устройство вычисления значений амплитуд сигнала и помехи, содержащее последовательно соединенные антенну, смеситель, усилитель промежуточной частоты (УПЧ), а также гетеродин, выход которого соединен со вторым входом смесителя, вход антенны является входом устройства, согласно изобретению введены последовательно соединенные первый блок обработки сигнала, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и вычислитель значений амплитуды сигнала и помехи, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные второй блок обработки сигнала, второй АЦП, выход которого соединен со вторым входом вычислителя значений амплитуды сигнала и помехи, входы первого и второго блоков обработки сигнала объединены и соединены с выходом УПЧ.

Структурная схема заявляемого устройства приведена на фиг.2, где обозначено:

1 - антенна;

2 - смеситель;

3 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ);

4, 8 - первый и второй блоки обработки сигнала;

5,9- первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП);

6 - гетеродин;

7 - вычислитель значений амплитуд сигнала и помехи.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные антенну 1, смеситель 2, УПЧ 3, первый блок обработки сигнала 4, первый АЦП 5 и вычислитель значений амплитуд сигнала и помехи 7, выход которого является выходом устройства, а также гетеродин 6, выход которого соединен со вторым входом смесителя 2, последовательно соединенные второй блок обработки сигнала 8 и второй АЦП 9, выход которого соединен со вторым входом вычислителя значений амплитуд сигнала и помехи 7, вход второго блока обработки сигнала 8 соединен с выходом УПЧ 3, вход антенны 1 является входом устройства.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В радиостанции, принимающей информацию, аддитивная смесь сигнала и помехи с выхода УПЧ 3 поступает на входы первого 4 и второго 8 блоков обработки сигнала. Первый блок обработки сигнала 4 является основным. В нем осуществляется обработка сигнала в соответствии с используемым видом модуляции (манипуляции) сигнала (амплитудная, фазовая и т.д.), а также могут использоваться дополнительные операции, улучшающие отношение сигнал/шум, например накопление сигнала.

Второй блок обработки сигнала 8 является дополнительным (компенсационным). В нем осуществляется обработка сигнала способом, отличным от способа, который используется в блоке обработки сигнала 4. Например, при использовании в качестве модуляции сигнала бинарной фазовой манипуляции и, соответственно, - фазового детектора в качестве первого блока обработки сигнала 4, во втором блоке обработки сигнала 8 может использоваться амплитудное детектирование, или, например, при использовании амплитудной манипуляции сигнала, в качестве первого блока обработки сигнала 4 может использоваться схема накопления сигнала и амплитудный детектор, а в качестве второго блока обработки сигнала 8 - амплитудный детектор и т.д.

Выражения для напряжения на выходах первого 4 и второго 8 блоков обработки сигнала (U1, U2) в общем виде могут быть записаны следующим образом

где Uc, Uп - амплитуда сигнала и помехи;

k1c, k2c - коэффициенты преобразования сигнала в первом 4 и во втором 8 блоках обработки сигнала;

k1п, k2п - коэффициенты преобразования помехи в первом 4 и во втором 8 блоках обработки сигнала.

Система уравнений (3) и (4) является системой линейных уравнений с двумя неизвестными Uc и Uп.

Решая данную систему уравнений, получим выражения для Uc и Uп

Коэффициенты преобразования сигнала в первом 4 и во втором 8 блоках обработки сигнала kc1, kc2 могут определяться достаточно точно теоретическим или экспериментальным методом для известных типов сигналов и соответствующих первого 4 и второго 8 блоков обработки сигнала.

Коэффициенты преобразования помехи в первом 4 и во втором 8 блоках обработки сигнала Kп1, Kп2 могут определяться достаточно точно теоретическим или экспериментальным методом для известных типов помех и соответствующих первого 4 и второго 8 блоков обработки сигнала.

Рассмотрим пример реализации заявляемого устройства, когда используется амплитудная манипуляция сигнала, первый блок обработки сигнала 4 представляет собой последовательно соединенные схему накопления и амплитудный детектор, а второй блок обработки сигнала 8 - амплитудный детектор.

Структурная схема устройства (пример реализации) приведена на фиг.3, где обозначено:

4.1 - схема накопления;

4.2, 8.1 - первый и второй амплитудные детекторы;

5, 9- первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП);

7 - вычислитель значений амплитуд сигнала и помехи.

Устройство содержит последовательно соединенные схему накопления 4.1, первый амплитудный детектор 4.2, первый АЦП 5 и вычислитель значений амплитуд сигнала и помехи 7, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные второй амплитудный детектор 8.1 и второй АЦП 9, выход которого соединен со вторым входом вычислителя значений амплитуд сигнала и помехи 7, выход которого является выходом устройства. Входы схемы накопления 4.2 и второго амплитудного детектора 8.1 объединены и подключены к выходу УПЧ 3.

Устройство работает следующим образом.

Помеха представляется как совокупность гармонических колебаний

где UPi, ωPi, φPi - амплитуда, частота и фаза частотных составляющих помехи;

K - число частотных составляющих помехи.

Причем амплитуда и фаза частотных составляющих помехи являются случайными величинами.

В радиостанции, принимающей информацию, аддитивная смесь сигнала и помехи с выхода приемника поступает на вход схемы накопления 4.1 и второго детектора 8.1.

Если схема накопления 4.1 реагирует на n выходных импульсов, то сигнал U на выходе схемы накопления 4.1 равен (см. кн.: Максимов М.В., Бобнев М.П., Кривицкий Б.Х. и др. «Защита от радиопомех», изд. «Сов. радио», 1976 г., стр.348…349)

где ξi - значение функции ξ (t) в момент времени ti (i=1, 2,…, n), соответствующий фиксации амплитуды i-го импульса;

n - число накапливаемых импульсов.

Напряжения n Uc и характеризуют сигнал и помеху при решении вопроса о наличии сигнала в принимаемой аддитивной смеси сигнала и помехи.

Так как случайные величины ξ12,…,ξn взаимно не коррелированны, то при нулевом математическом ожидании функции ξ(t), которая считается стационарной (в пределах временного интервала, в котором осуществляется измерение), дисперсия помехи определяется следующей формулой:

здесь - дисперсия случайной функции ξ(t).

Квадрат амплитуды сигнала после накопления записывается в виде

Выражение для амплитуды сигнала после накопления целесообразно записать в виде

где kнc - коэффициент, учитывающий эффективность накопления сигнала.

Значение коэффициента, учитывающего эффективность накопления сигнала, может отличаться от единицы, например, из-за погрешностей в работе системы синхронизации.

Выражение для амплитуды помехи после накопления может быть записано в виде

где kнп - коэффициент, учитывающий эффективность накопления помехи.

Значение коэффициента, учитывающего эффективность накопления помехи, может отличаться от единицы, например, из-за наличия корреляционной зависимости помехи.

После детектирования в первом амплитудном детекторе 4.2 и преобразования в цифровую форму (двоичный код) в первом АЦП 5 сигнал и помеха поступают на первый вход вычислителя 7, где усредняются

где k, k1п - коэффициенты, учитывающие операцию детектирования и накопления сигнала и помехи, соответственно;

No - число отсчетов, формируемых в АЦП 5, 9 за время приема сигнала;

Uci, Upi - амплитуды i-ых отсчетов сигнала и помехи;

n - число накапливаемых сигналов.

Здесь

где kс, kп - коэффициенты, учитывающие эффективность накопления сигнала и помехи, соответственно;

k - коэффициент преобразования первого амплитудного детектора 4.2.

При отсутствии накопления (дополнительный канал) сигналы и помеха после детектирования во втором амплитудном детекторе 8.1 и преобразования в цифровую форму (двоичный код) во втором АЦП 9 поступают на второй вход вычислителя 7, где усредняются

Здесь N2=No n.

где k - коэффициент преобразования второго амплитудного детектора 8.1.

При идеальных условиях (сигналы одинаковы, помеха не коррелирована) накопление улучшает отношение мощностей сигнала и помехи в n раз. Конкретное значение отношения амплитуды сигнала к амплитуде помехи на выходе схемы накопления 4.1 зависит от типа ее реализации, например, путем использования сумматора, интегратора, кодовых групп импульсов (см. кн.: Максимов М.В., Бобнев М.П., Кривицкий Б. X. и др. «Защита от радиопомех», изд. «Сов. радио», 1976 г., стр.347…353) или других типов схем накопления.

Напряжение U1 на выходе первого амплитудного детектора 4.2 пропорционально суммарной амплитуде сигнала и помехи после накопления с учетом соотношения (13) записывается в виде

где Uc - амплитуда сигнала;

Uп - амплитуда помехи.

Здесь

Напряжение U2 на выходе второго амплитудного детектора 8.1 пропорционально суммарной амплитуде сигнала и помехи без накопления с учетом соотношения 14 записывается в виде

Здесь

Напряжение U1 с выхода первого амплитудного детектора 4.2, пропорциональное суммарной амплитуде сигнала и помехи после накопления в схеме накопления 4.1, поступает на первый АЦП 5, а после преобразования в нем в цифровую форму поступает на первый вход вычислителя 7, где усредняется, напряжение U2 с выхода второго амплитудного детектора 8.1, пропорциональное суммарной амплитуде сигнала и помехи без накопления, поступает на вход второго АЦП 9, и после преобразования в нем в цифровую форму поступает на второй вход вычислителя 7, где усредняется. В вычислителе 7 вычисляются значения амплитуд сигнала и помехи по формулам (23), (24) соответственно

Выражения (23), (24) были получены путем решения системы двух линейных уравнений с двумя неизвестными (17), (20).

Расчет значений амплитуд сигнала и помехи в вычислителе 7 осуществляется по следующему алгоритму:

а) Устанавливаются значения исходных данных:

- коэффициентов kc, kп, k, k;

- число накапливаемых импульсов (n) и число отсчетов, поступающих за время приема накапливаемых сигналов (No).

б) Рассчитываются значения напряжений U1, U2 по значениям отсчетов, поступающих с первого АЦП 5 и второго АЦП 9, путем их усреднения с использованием формул (18), (19), (21), (22).

в) С использованием рассчитанных значений напряжений U1, U2, значения амплитуд сигнала и помехи рассчитываются по формулам (23), (24), соответственно.

Вычислитель 7 может быть выполнен на базе процессора, например процессора серии TMS320VC5416 фирмы Texas Instruments, с соответствующим программным обеспечением.

Для оценки эффективности предлагаемого устройства проведен расчет уровней сигналов для различных значений параметров.

Методом математического моделирования на ЭВМ с использованием системы MATLAB получены значения следующих коэффициентов и амплитуд для различного числа составляющих помехи (Nп), приведенные в таблице 1: k2п, kнп, Uпн.

Коэффициенты, характеризующие отношение средней амплитуды помехи в канале без накопления к амплитуде помехи, и коэффициент, характеризующий эффективность накопления помехи, рассчитывались следующим образом:

где Uпср - среднее значение амплитуды помехи на выходе второго амплитудного детектора 8.1 второго канала (без накопления);

Uп - амплитуда помехи.

Амплитуда помехи рассчитывалась как

где Рп - мощность помехи.

Мощность помехи рассчитывалась известным способом

где Upi - амплитуда i-го отсчета помехи.

Коэффициент, характеризующий эффективность накопления помехи, рассчитывался следующим образом:

где Uп1 - напряжение на выходе первого амплитудного детектора 4.2 первого канала при наличии только помехи.

В таблице 1 приведены также значения Uпср, Uп, Uп1.

Таблица 1
Nп 10 30 50 100 300 500 700 900 1000 Среднее значение
Uпср 1,4 1,3 1,2 1,3 1,3 1,3 1,2 1,24 1,26
Uп 1,6 1,5 1,35 1,4 1,45 1,43 1,4 1,4 1,44 1,44
k2п 0,88 0,86 0,88 0,9 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88
Uп1 1,1 1,0 0,86 0,93 0,91 0,88 0,87 0,9 0,9
k1п 0,48 0,47 0,45 0,47 0,44 0,43 0,44 0,45 0,45 0,45

Анализ данных, приведенных в таблице 1, позволяет сделать вывод, что максимальные отклонения значений коэффициента, характеризующего отношение средней амплитуды помехи в канале без накопления (k2п) к амплитуде помехи, и коэффициента, характеризующего эффективность накопления помехи (k1п), от их средних значений составляют 2,3% и 6,7%, соответственно, что позволяет получать достаточно точные оценки амплитуд сигнала и помехи.

Проведен расчет уровней сигналов и помехи по формулам (23), (24) для различных значений коэффициентов, определяющих эффективность накопления сигнала (k) и его усреднения после детектирования (k2c), для различных значений отношения амплитуд сигнала и шума для следующего амплитудно-манипулированного сигнала:

Uсп1 - передается 1;

Ucп2 - передается 0.

При расчетах использовались средние значения коэффициентов k2п, k1п, приведенные в таблице 1.

k2п=0,88, k1п=0,45.

Значение коэффициента усреднения сигнала при условии, что сигнал усреднялся после его детектирования (k2c), принимался равным 0,8 - 1,0 (для сигналов с сильной флюктуацией амплитуды и для нефлюктуирующих сигналов соответственно).

Значение коэффициента накопления сигнала при условии, что сигнал детектировался после его накопления (k1c), принимался равным 0,7-1,0 (для случая низкой эффективности схемы синхронизации, и для случая высокой эффективности схемы синхронизации соответственно).

Расчеты проводились для различных значений числа составляющих помех (Nп) и для числа накапливаемых импульсов равным 2, поскольку это значение минимально возможное и, соответственно, наихудшее для решения задачи приема сигналов в помехах.

Значения напряжений на выходе 1-го и 2-го каналов (U1, U2) рассчитывались методом математического моделирования на ЭВМ с использованием системы MATLAB.

Результаты расчетов приведены в таблице 2.

Таблица 2
Nп Исходные данные Рассчитанные значения
σξ Uс1 Uc2 Uc1ξ k k1c Uc1 Uc2 σξ Uc1/Uc2
10 1,44 1,44 0,72 1 1,0 1,0 1,36 0,72 1,5 1,9
1,44 1,44 0,72 1 1,0 0,9 1,5 0,76 1,5 2
1,44 1,44 0,72 1 1,0 0,7 1,36 0,76 1,6 1,8
1,44 1,44 0,72 1 0,8 0,7 1,4 0,64 1,3 2,2
1,44 0,72 0,36 0,5 1,0 1,0 0,67 0,36 1,5 1,9
1,44 0,72 0,36 0,5 1,0 0,9 0,61 0,38 1,5 1,6
1,44 0,72 0,36 0,5 1,0 0,7 0,77 0,15 1,4 5,1
1,44 0,72 0,36 0,5 0,8 0,7 0,55 0,26 1,5 2,1
30 1,44 1,44 0,72 1 1,0 1,0 1,5 0,7 1,4 2,1
1,44 1,44 0,72 1 1,0 0,9 1,43 0,7 1,45 2
1,44 1,44 0,72 1 1,0 0,7 1,4 0,6 1,45 2,3
1,44 1,44 0,72 1 0,8 0,7 1,5 0,78 1,45 1,9
1,44 0,72 0,36 0,5 1,0 1,0 0,79 0,36 1,3 2,2
1,44 0,72 0,36 0,5 1,0 0,9 0,62 0,35 1,4 1,8
1,44 0,72 0,36 0,5 1,0 0,7 0,72 0,2 1,4 3,6
1,44 0,72 0,36 0,5 0,8 0,7 0,68 0,43 1,3 1,6
50 1,44 1,44 0,72 1 1,0 1,0 1,4 0,7 1,45 2
1,44 1,44 0,72 1 1,0 0,9 1,36 0,61 1,55 2,2
1,44 1,44 0,72 1 1,0 0,7 1,5 0,78 1,3 1,9
1,44 1,44 0,72 1 0,8 0,7 1,43 0,76 1,35 1,9
1,44 0,72 0,36 0,5 1,0 1,0 0,7 0,38 1,35 1,8
1,44 0,72 0,36 0,5 1,0 0,9 0,67 0,29 1,45 2,3
1,44 0,72 0,36 0,5 1,0 0,7 0,64 0,24 1,55 2,7
1,44 0,72 0,36 0,5 0,8 0,7 0,74 0,25 1,5 3
100 1,44 1,44 0,72 1 1,0 1,0 1,4 0,66 1,52 2,1
1,44 1,44 0,72 1 1,0 0,9 1,43 0,66 1,44 2,2
1,44 1,44 0,72 1 1,0 0,7 1,43 0,65 1,46 2,2
1,44 1,44 0,72 1 0,8 0,7 1,41 0,75 1,45 1,9
1,44 0,72 0,36 0,5 1,0 1,0 0,7 0,31 1,52 2,3
1,44 0,72 0,36 0,5 1,0 0,9 0,75 0,38 1,38 2
1,44 0,72 0,36 0,5 1,0 0,7 0,74 0,4 1,41 1,85
1,44 0,72 0,36 0,5 0,8 0,7 0,69 0,33 1,38 2,1

Анализ данных, приведенных в таблице 2, позволяет сделать вывод, что максимальные отклонения рассчитанных значений сигнала и помехи от их истинных значений составляют (в среднем):

для значений числа составляющих помехи равным 10,

для сигнала - около 20%,

для помехи - около 11%;

для значений числа составляющих помехи равным 30,

для сигнала - около 15%,

для помехи - около 10%;

для значений числа составляющих помехи равным 50,

для сигнала - около 10%,

для помехи - около 10%;

для значений числа составляющих помехи равным 100,

для сигнала - около 8%,

для помехи - около 5,5%.

Точность оценки значений амплитуды сигнала и помехи для значений числа составляющих помехи свыше 30 вполне достаточна для их использования при решении задачи расчета оптимальных значений параметров радиостанций в условиях изменения помеховой обстановки и условий распространения сигнала.

В таблицах 3 и 4 приведено распределение рассчитанных значений амплитуд сигналов для Uсп1=0,72, Uсп2=0,36, соответственно, для различного количества числа составляющих помехи Nп, при этом число реализаций было принято равным 100.

Таблица 3
Nп Рассчитанные значения амплитуд сигналов (Uсп1)
0-0,1 0,1-0,2 0,2-0,3 0,3-0,4 0,4-0,5 0,5-0,6 0,6-0,7 0,7-0,8 0,8-0,9 0,9-1
10 0 0 0 0 1 13 32 42 11 1
30 0 0 0 0 0 2 41 55 2 0
50 0 0 0 0 0 1 42 56 1 0
100 0 0 0 0 0 0 33 67 0 0
Таблица 4
Nп Рассчитанные значения амплитуд сигналов (Uсп2)
0-0,1 0,1-0,2 0,2-0,3 0,3-0,4 0,4-0,5 0,5-0,6 0,6-0,7 0,7-0,8 0,8-0,9 0,9-1
10 1 6 21 45 22 4 0 0 0 0
30 0 0 23 65 12 0 0 0 0 0
50 0 0 9 82 9 0 0 0 0
100 0 0 8 91 1 0 0 0 0 0

Анализ данных, приведенных в таблицах 3 и 4, позволяет сделать вывод, что в заявляемом устройстве для значений числа, составляющих помехи превышающих 30, правильное решение о принятии сигнала осуществляется в 100% случаев.

Таким образом, в предлагаемом устройстве вычисляются значения амплитуд сигнала и помехи, которые могут использоваться для выбора оптимальных значений таких параметров радиостанций, как мощность передатчика, скорость передачи информации и т.д. в условиях помех.

Устройство вычисления значений амплитуд сигнала и помехи, содержащее последовательно соединенные антенну, смеситель, усилитель промежуточной частоты (УПЧ), а также гетеродин, выход которого соединен со вторым входом смесителя, вход антенны является входом устройства, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные первый блок обработки сигнала, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и вычислитель значений амплитуды сигнала и помехи, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные второй блок обработки сигнала, отличающийся от первого блока обработки сигнала способом обработки сигнала, второй АЦП, выход которого соединен со вторым входом вычислителя значений амплитуды сигнала и помехи, входы первого и второго блоков обработки сигнала объединены и соединены с выходом УПЧ.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к радиотехнике, а именно к способам точной оценки частоты одиночного гармонического колебания в ограниченном диапазоне. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в спектрометрии. .

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначается для выявления и оценки различных видов нелинейных искажений в звукотехнической аппаратуре, в частности в предварительных усилителях и усилителях мощности.

Изобретение относится к способам определения спектра электрических сигналов. .

Изобретение относится к экспериментальным исследованиям приводов систем автоматического управления и предназначено для определения запасов устойчивости рулевого привода.

Изобретение относится к области электронных измерений, к средствам измерения широкого применения. .

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для выявления и оценки гармонических искажений сигнала, вносимых усилителями сигналов звуковой частоты.

Изобретение относится к технике спектрального анализа электрических сигналов. .

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для имитации различных видов нелинейных искажений электрического сигнала. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для целей радиоконтроля, радиомониторинга, определения характеристик источников радиоизлучения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения частоты, амплитуды, фазы и начальной фазы непрерывного или импульсного гармонического сигнала по одному и тому же минимальному набору исходных данных

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для выделения и фильтрации исследуемых сигналов из воспроизводимого стационарного случайного процесса и измерения в реальном времени параметров сигнала. Система обработки сигналов, содержащая перестраиваемый по частоте фильтр, характеризующаяся тем, что в систему введены виброиспытательный комплекс, анализатор, прибор визуального контроля, формирователь нестационарного процесса, источник управляющего сигнала и блок стробирования, при этом фильтр своим первым входом подключен к выходу виброиспытательного комплекса, а выходом соединен с входом прибора визуального контроля, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам анализатора, третьим входом соединенного с первым выходом формирователя нестационарного процесса, одновременно подключенного также ко входу виброиспытательного комплекса, причем анализатор своим четвертым входом соединен с первым входом системы, а выходом подключен к ее выходу, причем второй выход формирователя нестационарного процесса соединен с первым входом блока стробирования, выходом подключенного к второму входу фильтра, а вторым входом соединенного с выходом источника управляющего сигнала, входом подключенного к второму входу системы. Технический результат заключается в повышении точности обработки. 3 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов и может быть использовано для определения наличия гармонических составляющих и их частот в сигналах различного происхождения при решении задач неразрушающего контроля и диагностики оборудования на основе корреляционного анализа. Согласно способу производят прямое преобразование Фурье анализируемого дискретного сигнала в форме быстрого преобразования Фурье размерностью 2n, определяют комплексно-сопряженные значения результатов прямого преобразования Фурье анализируемого дискретного сигнала, попарно умножают полученные комплексные сигналы прямого преобразования Фурье анализируемого дискретного сигнала с комплексно-сопряженными значениями прямого преобразования Фурье анализируемого дискретного сигнала, из полученного произведения Pj выбирают значения и формируют m сигналов Mk, полученные сигналы Mk подвергают обратному преобразованию Фурье Zk=F-1[Mk], определяют частотно-временную автокорреляционную функцию. По полученным результатам строят график частотно-временной автокорреляционной функции R(f, t), по которому судят о наличии в анализируемом дискретном сигнале гармонических составляющих и их частотах. Технический результат - определение наличия гармонических составляющих и их частот в дискретном сигнале по автокорреляционной функции. 4 ил., 1 табл.

Способ относится к области испытаний и исследований динамических систем. Способ определения амплитудно-фазовых частотных характеристик динамического объекта предполагает проведение анализа завершенности переходного процесса втягивания динамического объекта в вынужденные периодические колебания и проводится на каждой частоте входного моногармонического сигнала до тех пор, пока средние определяемые значения коэффициентов Фурье выходного сигнала не станут достаточно постоянными, т.е. до тех пор, пока относительные разности между вновь вычисленными средними значениями коэффициентов Фурье выходного сигнала и предыдущими значениями этих параметров не станут по модулю меньше наперед заданного точностного параметра. При этом анализ завершенности переходного процесса втягивания динамического объекта в вынужденные периодические колебания проводится по нескольким дополнительным гармоникам. В этом случае окончание переходного процесса втягивания динамического объекта в вынужденные периодические колебания определяется числом необходимых периодов для завершения переходного процесса той гармоники, для которой оно является максимальным. Технический результат - повышение точности определения амплитудно-фазовых частотных характеристик. 1 ил.

Изобретение относится к области измерений в свободном пространстве параметров сигналов, излучаемых радиопередающими устройствами базовых станций в сетях связи с временным разделением дуплексных (входящего и исходящего) каналов. Технический результат изобретения - повышение точности измерений параметров сигналов исходящего канала базовой станции в условиях, когда в пределах одной и той же полосы частот попеременно присутствуют сигналы исходящего и входящего каналов станции. Способ измерения основан на управлении разверткой используемого анализатора спектра при помощи сигнала, формируемого детектором мощности на промежуточной частоте, и заключается в том, что пороговый уровень запуска развертки повышают до появления на спектрограмме заметной асимметрии либо провалов и/или выбросов в пределах номинальной полосы канала, снижают его до значения, при котором восстанавливается равномерная форма спектра, характеризующаяся отсутствием указанных выше искажений спектрограммы, определяют и фиксируют значение этого порогового уровня, а измерения проводят при уровне запуска развертки ниже зафиксированного порогового уровня, но выше уровня сигналов входящего канала и/или радиошума. 3 ил.

Изобретение относится к области дистанционного беспробоотборного газоанализа, а именно к способам формирования баз спектральных данных для дистанционных газоанализаторов на основе Фурье-спектрорадиометров. Способ заключается в беспробоотборном определении мгновенных значений концентрации вещества по данным контроля оптической плотности модельного облака на характеристических спектральных линиях в момент регистрации его спектра с использованием лабораторного стенда для создания и контроля концентраций газообразных веществ путем регистрации спектра пропускания модельного облака и расчетом по закону Бугера-Ламберта-Бера на основании значений молярной массы и молекулярного сечения поглощения вещества. Регистрация спектров для базы данных производится при достижении значения оптической плотности облака порядка 1,105÷1,112. Технический результат заключается в обеспечении возможности снижения погрешности при определении спектральных коэффициентов поглощения излучения для веществ из перечня формируемой базы спектральных данных для Фурье-спектрорадиометра. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может использоваться для прецизионного измерения отклонений частоты от номинального значения в определенном диапазоне частот. Способ измерения номинальной частоты синусоидальных сигналов предполагает осуществление настройки измеряемой номинальной частоты фазовращателем, управляемым генератором пилообразного напряжения. Настройка осуществляется до равенства фаз с частотой, поступающей непосредственно на второй вход компаратора, время срабатывания которого пропорционально числу импульсов, измеряемых счетчиком и обрабатываемых микроконтроллером. При этом фазовращатель состоит из RC-звеньев, в которых роль емкости C выполняют варикапы, а микроконтроллер содержит программу, обеспечивающую возможность градуировки различных типов датчиков для линеаризации зависимостей значений физических параметров от частоты. Результаты измерений выводят на индикатор. Устройство для измерения номинальной частоты синусоидальных сигналов содержит генератор образцовой частоты, ключ, схему «И», счетчик импульсов, блок индикации, микроконтроллер, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, а выход - с индикатором, компаратор фаз, одновибратор, запускающий генератор пилообразного напряжения, который управляет фазовращателем до равенства фаз на компараторе. Технический результат - обеспечение высокой надежности, точности способа, быстродействия и универсальности применения. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Заявленная группа изобретений относится к области измерительной техники и предназначена для определения параметров сигналов. Способ включает процедуры синхронизации по несущей частоте сигнала, обнаружения отрезка несущей сигнала и установления ее границ с определенной точностью. В дальнейшем анализируется выборка фазовых отсчетов относительно опорного колебания k-й частоты на заданном временном интервале наблюдения скользящим окном и решается задача обнаружения сигнала. Записываются номера начального и конечного фазовых отсчетов, соответствующих концу и началу интервала успешного анализа. Длительность окна анализа при этом меньше длительности самой посылки. Выполняется анализ одного частотного канала. Из исходной фазовой выборки путем введения поправок формируются фазовые выборки относительно других опорных частот. Для каждой из них выполняется анализ наличия сигнала методом скользящего окна. Многократно повторяют эту процедуру, уменьшая длительность окна анализа. Устройство, реализующее способ, включает в себя антенно-фидерное устройство, формирователь фазовых отсчетов, запоминающее устройство, блок формирования частотных каналов, блок квадратурной обработки сигналов, блок обработки выходных данных, причем в состав блока квадратурной обработки сигналов входят первый и второй формирователи квазисинусного и квазикосинусного каналов, первый и второй сумматоры, блок формирования весовых функций, два умножителя. Технический результат - уменьшение времени приема и обработки сигнала, повышение точности. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для целей радиоконтроля, радиомониторинга, обнаружения случайных низкоэнергетических сигналов. Способ основан на исследовании фрактальных свойств принимаемых сигналов. Согласно изобретению обнаружение случайного низкоэнергетического сигнала выполняется путем оценки значения показателя Херста и сравнения его с порогом. При этом способ позволяет получать достоверные результаты при отношениях сигнал/шум обрабатываемого сигнала порядка минус 10 дБ. Технический результат заключается в снижении порога обнаружения случайных низкоэнергетических сигналов. 2 ил.
Наверх