Устройство для измерения параметров шумового сигнала Советский патент 1983 года по МПК H04B15/00 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, а именно к устройствам, предназначенным для радиоастрономических измерений, и может быть использовано в составе модуляционного радиометра для измерения параметров гауссовой и импульсной компонент шумового сигнала с малыми характерными временами импульсной составляющей.

Известно устройство для измерения параметров регулярных импульсных сигналов содержащее модуляционный радиометр и накопитель 1.

Однако это устройство не позволяет с достаточной точностью измерять параметры нерегулярных импульсных компонент с мальши характерными временами.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения параметров щумового сигнала, содержащее последовательно соединенные детектор огибающей и детектор наименьщих значений, регистратор и генератор тактовых импульсов, подключенный к первому управляющему входу детектора наименьших значений 2.

Однако известное устройство для измерения параметров щумового сигнала, осуществляя измерение гауссовой компоненты щумов, не обеспечивает измерения параметров нерегулярной импульсной компоненты.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей путем измерения параметров нерегулярной импульсной компоненты шумового сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения параметров щумового сигнала, содержащее последовательно соединенные детектор огибающей и дётектор наименьших значений, а также регистратор и генератор тактовых импульсов, подключенный к первому управляющему входу детектора наименьщих значений, введены детектор наибольших значений, элемент задержки, три синхронных интегратора, три синхронных детектора, два сумматора, детектор нуля, триггер, ключ и генератор меандра, выход детектора наименьщих значений через последовательно соединенные первый синхронный интегратор и первый синхронный детектор подключен к первому входу регистратора, второй управляющий вход детектора наименьших значений через элемент задержки подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход детектора огибающей подключен к прямому входу первого сумматора и через последовательно соединенные детектор наибольших значений, первый и второй управляющие входы которого со.единены с соответствующими управляющими входами детектора наименьщих значений, и второй синхронный интегратор - к прямому входу второго сумматора, инверсные входы сумматоров подключены к выходу первого

синхронного интегратора, выход первого сумматора через последовательно соединенные ключ, третий синхронный интегра тор и второй синхронный детектор подключен ко второму входу регистратора, выход второго сумматора через третий синхронный детектор подключен к третьему входу, регистратора, а через последовательно соединенные детектор нуля и триггер - к управляющему входу ключа, выход генератора меандра соединен с управляющими входами синхронных интеграторов и синхронных детекторов, кроме того, детектор наибольших значений содержит диод, анод которого является входом детектора Наибольших значений, конденсатор и два дополнительных ключа, сигнальные входы которых соединены с катодом диода, выход первого дополнительного ключа является выходом детектора наибольщих значений, конденсатор подключен параллельно второму дополнительному ключу, а управляющие входы первого и второго дополнртельных ключей являются соответственно первым и вторым управляющими входами детектора наибольщих значений.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства для измерения параметров щумового сигнала.

Устройство содержит детектор 1 огибающей, детектор 2 наименьщих значений, детектор 3 Наибольших значений, первый 4 и второй 5 сумматоры, первый 6, второй 7 и третий 8 -синхронные интеграторы, первый 9, второй 10 и третий 11 синхронные детекторы, регистратор 12, генератор 13 тактовых импульсов, элемент 14 задержки, детектор 15 нуля, триггер 16, клк&ч 17, генератор 18 меандра, при этом детрктор 3 наибольших значений содержит диад 19, конденсатор 20, первый 21 и второй 22 дополнительные ключи.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 13 тактовых импульсов формирует периодическую последовательность импульсов с периодом Tj и длительностью TI . Период Ti определяется условием

Т (3-4) г , где tj-интервал корреляции исследуемого

процесса,

а длительность Т, импульсов определяется условием

I:I«TI

Элемент 14 задержки сдвигает последовательность импульсов на время, равное длительности импульса.

При поступлении на вход устройства шумового сигнала, имеющего гауссову и импульсную компоненты, детектор 1 огибающей выделяет огибающую этого сигнала.

Напряжение огибающей поступает на сигнальные входы детекторов 2 и 3 и на прямой вход первого сумматора 4. Детектор 2 наименьших значений и детектор ,3 наибольших значений осуществляют на интервале Т, измерение и фиксацию соответственно наименьшего и наибольшего значений напряжения огибающей смеси гауссова щума и импульсной компоненты. Происходит это следующим образом.

В начале очередного интервала измерения на управляющий вход второго дополнительного ключа 22 детектора 3 наибольших значений поступает импульс с элемента 14 задержки, при этом второй дополнительный ключ 22 замыкается на время fi«Ti и через него разряжается конденсатор 20. Затем конденсатор 20 заряжается через диод 19 до напряжения, равного значению напряжения на выходе детектора 1. Уменьщение напряжения на выходе детектора 1 не приводит к уменьшению напряжения на конденсаторе 20, так как диод 19 в цепи разряда конденсатора при этом запирается, увеличение напряжения на выходе детектора 1 приводит к дальнейщему росту напряжения на конденсаторе 20. Таким образом, в конце интервала измерения Т напряжение на конденсаторе 20 оказывается равным наибольшему на данном интервале напряжению на выходе детектора 1. В конце интервала Т, измерения на управляющий вход аервого дополнительного ключа 21 поступает импульс с генератора 13 тактовых импульсов.з Первый дополнительный ключ 21 замыкается и измеренное на данном интервале наибольшее значение напряжения огибающей поступает на вход второго синхронного интегратора 7. Поскольку детектор 3 обладает высокой чувствительностью к им-з пульсной компоненте сигнала, напряжение на его выходе пропорционально пиковым значениям смеси гауссовой и импульсной компонент.

Одновременно детектор 2 наименьщих значений аналогичным образом осуществляет выбор и фиксирование наименьщего значения огибающей входного сигнала на каждом интервале Т измерений. Поскольку длительность входных импульсов не превыщает интервала Т, то чувствительность детектора 2 пр отнощению к ним мала. Поэтому на выходе детектора 2 при сутствует сигнал, обусловленный только гауссовой компонентой. Первый синхрон-. ный интегратор, 6 усредняет выходной сигнал детектора 2. Напряжение с выхода первого синхронного интегратора 6, пропорциональное средней мощности гауссовой компоненты, демодулируется первым синхронным детектором 9 и поступаетз на первый вход регистратора 12. Второй синхронный интегратор 7 усредняет выходной сигнал детектора 3. Все три синхронных интегратора имеют одинаковые постоянные времени tj , определяемые условием

Т

,,

где Та-интервал наблюдений (постоянная времени интегратора модуляционного радиометра).

Напряжение на выходе второго синхронного интегратора 7 пропорционально пиковой мощности смеси гауссовой и импульсной компонент. Напряжение с выхода второго сумматора 5, пропорциональное пиковой мощности импульсной компоненты, .демодулируется третьим синхронным детектором 11 и поступает на третий вход регистратора 12. Коэффициенты передачи детекторов 2 и 3 выбираются такими, чтобы при Наличии на входе сигнала только с гауссовой компонентой напряжение на выходе второго сумматора 5 было равно нулю. Напряжение На выходе первого сумматора 4 пропорционально разности огибающей входного сигнала и напряжения с выхода первого синхронного интегратора 6. Сигнал с выхода второго сумматора 5 поступает на вход детектора 15 нуля, который формирует случайную последовательность импульсов, определяемую временем, в течение которого уровень сигнала на выходе второго синхронного интегратора 7 превышает уровень сигнала на выходе первого синхронного интегратора 6. Передним фронтом импульса с детектора 15 нуля запускается, а задним фронтом срывается триггер 16, управляющий ключом 17. Ключ 17 выделяет на интервале Т наблюдений временные интервалы, соответствующие присутствию во входном сигнале импульсной компоненты. В эти интервалы времени напряжение с выхода первого сумматора 4 через ключ 17 поступает на третий синхронный интегратор 8, где усредняется. Демодулированный сигнал с выхода второго синхронного детектора 10, пропорциональный средней мощности импульсной компоненты, поступает на второй вход регистратора 12.

Генератор 18 меандра осуществляет в модуляционном радиаметре управление модулятором, установленным на входе высокочастотного усилительного тракта радиометра, и предназначен также для формирования опорных напряжений в синхронных интеграторах 6-8 и синхронных детекторах 9-П. Частота F мендра определяется условием

,

гдедр - щирина спектра флуктуации параметров устройства.

При поступлении на вход устройства сигнала только с гауссовой компонентой напряжение на выходе второго сумматора 5

равно нулю и сигнал на третьем входе регистратора 12 отсутствует. При нулером сигнале на выходе второго сумматора 5 разомкнут ключ 17, прн этом сигнал с выхода первого сумматора не поступает на второй вход регистратора 12. На первый вход регистратора 1-2, как и в первом случае, поступает сигнал,:. пропорциональный средней мощности гауссовой компоненты.

Таким образом, в предлагаемом устройстве наряду с измерением средней мощности гауссовой компоненты щумового сигнала реализовано измерение пиковой и средней мощности импульсной компоненты, что позволяет расщирить функциональные возможности устройства и обеспечить анализ тонкой структуры радиоизлучения космических источников (звезд, туманностей, пульсаров и т. д.).

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ШУМОВОГО СИГНАЛА, содержащее последовательно соединенные детектор огибающей и детектор наименьщих значений, а также регистратор и генератор тактовых импульсов, подключенный к первому управляющему входу детектора наименьших значений, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения параметров нерегулярной импульсной компоненты шумового сигнала, в него введены детектор наибольших значений, элемент задержки, три синхронных интегратора, три синхронных детектора, два сумматора, детектор нуля, триггер, ключ и генератор меандра, выход детектора наименьших значений через прследовательно соединенные первый синхронный интегратор и первый синхронный детектор подключен к первому входу реристратора, второй управляющий вход детектора наименьших значений через элемент задержки подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход детектора огибаюшей подключен к прямому входу первого сумматора и через последовательно соединенные детектор наибольших значений, первый и второй управляющие входы которого соединены с соответствующими управляющими входами детектора наименьших значений, и второй синхронный интегратор - к прямому входу второго сумматора, инверсные входы сумматоров подключены к выходу первого синхронного интегратора, выход первого сумматора через последовательно соединенные ключ, третий синхронный интегратор и второй синхронный детектор подключен ко второму входу регистратора, выход второго думматора через третий синхронный де§ тектор подключен к третьему входу регистратора, а через последовательно сое(Л диненные детектор нуля и триггер - к управляющему входу ключа, выход генератора меандра соединен с управляющими входами синхронных интеграторов и синхронных детекторов. 2. Устройство поп. 1, отличающееся тем, что детектор наибольших значений содержит диод, анод которого является входом детектора наибольших значений, конденot сатор и два, дополнительных ключа, сигнальные входы которых соединены с катодом диоN3 N3 да, выход первого дополнительного ключа является выходом детектора наибольших значений, конденсатор подключен параллельно второму дополнительному ключу, а управляющие входы первого и второго дополнительных ключей являются соответственно . первым и вторым управляющими входами детектора наибольщих значений.