Устройство для измерения отношения сигнал/шум Советский патент 1985 года по МПК G01R29/26 

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано цд}{ измерения отношения сигнал/шум ;1ддитивной смеси сигнала и шума и в системах радиосвязи. Известно устройство для измерения отношения сигнал/шум, содержащее (Даа ключаJ, каждый своим выходом соединенньй с входом соответствующего н капливающего измерителя мгновенной мощности, выходы которых соединены соответствующшу интегрирующим входам вычитающего элемента, выходом соединенного с входом порогового элемента Выход порогового элемента соединен ОДН1-Ш из входов двух элементов НЕ, второй зкод первого элемента НЕ соединен с выходом опорного сигнала приемника непосредственно и через формирователь строба шума - с йторым входом второго элемента НЕ. Выходы элементов НЕ подключены к соответств: тощим управляюп ш входам ключей. Сигнальньш выход приемника соединен с входом обоих ключей. -Инвертирующий вход вычитающего элемента через лога рифмический преобразователь соединен с инвертирующш входом второго вычитающего элемента, неинвертирующи вход которого соединен с вьпсодом блока вводи констант, выход второго Еьг-гктагощего элемента подключен к вхо ду регистрирующего прибора р . Недостаток этого устройства. невозможность измерения отношения сигнал/шум при сигналах непрерывной и нмгтульсной структуры с априорно неизвестными значениями входной мощности. Наиболее близкш.{ по технической сущ.кости к предлагаемому является устройстэо для измерения отношения сигнал-шум,содержащее последовательно соединенные смеситель, к управляю щему входу которого, подключен частотно-нодулировянный гетеродин, по, лосоБОй фильтр, первьй ключ, первый накапливающий измеритель мощности, первый вычитающий элемент, второй К.ШОЧ,, логарифмический преобразователь и первый блок выборки-хранения, выход которого подключен к первому входу второго вы итающего элемента, второй вход которого подкхдачен к вы ходу логарифмического преобразователя, а вькод к регистрирующему блоку,, причем выход полосового фильтра через .последовательно соединенные 85X третий ключ, второй накапливающий измеритель мощности и четвертьй ключ подключен к выходу первого вычитающего элемента, второй вход которого подключен к выходу второго накапливающего измерителя мощности при этом выходы блока управления подключены к соответствующим управляющим входам частотно-модулированного гетеродина, первого, второго, третьего и четвертого ключей, первого и второго накапливающего измерителей мопщости, первого и второго блоков выборки и хранения 2 . Недостатком этого устройства является то, что .измерение мощности аддитивной смеси с шумом ПРОИЗБОДИТСЯ одним накапливающим измерителем мгновенной мощности,а измере1-5ие мощности шума - другим, В связи с этим возникают погрещности измеренМ. Целью изобретения является повьпвение точности измерения отношения сигнал/шум при априорно неизвестных значениях мощности непрерывных и импульсных сигналов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерен.ия отношения сигнал/шзт-{, содернад ее смеситель г сигнальный вход ко ,1оро.гс подключен к входной клемме устрсйства опорный вход - к частотно-модулированному гетеродинуJ а выход к полосовому фильтру накапливаю1дий измеритель мгновенной мощностиJ первый вычитающий элементJ логарифмический преобразователь, выход которого через первьш блок выборки и хранения: лод™ кгаочен кпервому входу а через второй блок выборки и хракекия - к второму входу второго вычктагощегс элемента, выход которого подключен к регистрирующему бо.зку, блок управ.пения, выходы которого подкл}очены к управляющим входам частотно-модулнрованного гетеродина, накапливающего измерителя мгновенной мощности и первого и второго блоков выборки и хранения, введены третхш и четвертый блоки выборки и хранения и комиутатор, первьй вход которого подключен к выходу первого вычитающего элемента, второй вход к выходу третьего блока выборки и кранения, а выход к вкоду логарифмического преобразователя, выход полосового фильтра подключен к накапливающему измерителю мгновенной мощности, выход которого через третий блок выборки и хранения подключен к первому входу первого вычитающего элемента, а через четвертый блок выборки и хранения - к второму входу первого вычитающего элемента, при этом соответствующие дополнительные выводы блока управления подключены к управляющим входам коммутатора и третьего и четвертого блоков выборки и хранения. На чертеже представлена блоксхема устройства. Устройство содержит смеситель 1, сигнальным входом подключенный ко входной клемт-1е устройства, опорным входом к выходу частотно-модулированного гетеродина 2, а выходом к полосовому фильтру 3, Выход фильтр 3 подключен к сигнальному входу накапливающего измерителя 4 мгновенной мощности, выход которого соединен с входами блоков 5 и 6 выборки 4 хране ния. Выход блока 5 подключен к инвертирующему входу вычитающего элемента 7 и к второму сигнальному входу коммутатора 8, первый сигнальный вход которого подключен к выходу эле мента 7,-а неинвертирующий вход элемента 7 соединен с выходом блока 6, Выход коммутатора 8 подключен через логарифмический преобразователь 9 к входам блоков .10 и 11 выборки и хранения, выходы которых соответственно подключены к неинвертирующему и инве тирующему входу вычитающего элемента 12 выходом подключенного к регистри блоку .13, К входу частотномодулируемого гетеродина 2 управляющим входам измерителя 4, блокам 5, 6, 10 и 11 выборки и храненил, комму ,татору 8 подключены выходы блока 14 управления. Смеситель 1 и гетеродин 2 предназначены для трансформации спектра входного сигнала с шумом в область частот пропускания полосовогс фильтра 3, Первый выход блока 14 управления служит для подачи модулирующего сигнала на гетеродин 2, который обес печивает отстройку принимаемого сигнала с шумом за полосу прозрачности полосового фильтра 3. Накапливающий измеритель 4 мощности предназначен для синхронного измерения напряжения, равного уровню мощности сигнала и шума (Р ч- Р), а также напрялсения, равного уровню мощ ности шума Рц,- в случае отстройки частоты принимаемой смеси сигнала и шума за полосу прозрачности полосового фильтра 3, Блок 5 выборки и хранения предназначен для выборки и хранения величины напряжения, равного уровню мощности шума Р , а блок 6 выборки и хранения - для выборки и хранения величины напряжения, равного уровню мощности сигнала и шума (Р. + Pju ) . Коммутатор 8 предназначен для последовательного пропускания через логарифмический преобразователь 9 напряжений, равных уровню мощности сигнала Р.. и игума Р,. Блоки 10 и 11 выборки и хранения предназначены для вь;борки i-: хранения величины напряжения, равного уровню мощности сигнала в логарифмическом масштабе (Ig Pj; ) и шума в логарифмическом масштабе (Ig Рщ). Предлагаемое устройство работает следующим образом. Блок 14 управления на первом выходе формирует сигнал, которьа модулирует сигнал гетеродина 2. В результате на выходе полосового фильтра 3 образуется сигнал, у которого уровню PC + Рщ соответствует сигнал в смеси с шумом, а уровню Pjj Управляющий сигнал с второго выхода блока 14 управления поступает на управляюш Й вход измерителя 4. Измеритель 4 интегрирует синхронно мощносшумом Рщ и ти сигнала в смеси с шуна P|jj в соответствующие моменты времени. Блок 5 выборки и хранения производит-выборку н хранение величины напряжения, соответствующего уров кю мощности шума Рщ, а блок 6 выборки и хранения - уровню мощности сигнала и куыа Р + Рц.. Напряжение на выходе БЫ1итаю1дего элемента 7 равно разности (Р. + PW)-PU, т.е. его уровень соответствует мощности сигнала Pg . Сигналы с выходов вычитающего элемента 7 и блок 5 выборки и хранения, соответствующие мощности сигнала Р и мощности шума Р J последовательно пропускаются .через коммутатор 8, логарифмр ческий преобразователь 9 на входы блоков 10 и 11 выборки и хранения. Блок 10 выборки и хранения производит выборку и хранение величины напряжения, соответствующего уровню мощности сигнала в логарифмическом масштабе Ig Рр. Блок 11 выборки и хранения производит выборку и хранение величины напряжения, соотввтствуюв(его уровню мощности шума в логарифмическом масштабе Ig Р. Полученные сигналы с величинами Ig Р( и Ig РИ вычитаются в вычитающем эле12. Сигнал с уровнем Ig -Ig Р.у Ig р с выхода вычитающего элемента 12 подеется на регистрирующий блок 13, показания которого дают величину отношения сигнал/шум в децибелах. Наличие измерителей мощности в устройстве предполагает в них квадратичный детектор, который может быть выполнен образом, Поэто 1у его характеристику «ожио вьфазить обобщенной формулой KC,«(X. где Krt - коэффициент, учитывающий ег коэффициент передачи, нелинейность характеристики. Тогда напряжение на выкоде вычитающего элемента в устройстве-прототипе будет равно . - -g7 где и напряжение, соответствующе PJ. + рщ , поступающее на пе вый измеритель мощности; напряжение, соответствующе Рц, поступшощее на второй измеритель мощности. В результате величина отношения сигнал/шум будет равна , t . J kga-Ur .f-l., Ь °Чт. ,, где Kg U2 - Kg U2 - напряжение соответствующее Р на выходе вычитающего элемента. Коэффициенты К и К не равны вследствие нелинейности ветвей вольтамперных характеристик квадратных детекторов, их неидентичности. Различные способы их стабилизации приводят к усложнению устройства, Кроме того, симметрия, достигнутая при определенном значении напря жения, нарущается с изменением их амплитуд и влиянием дестабилизирующих факторов. Напряжение на выходе вычитающего элемента 7 в предлагаемом устройстве . равно -. I в результате величина отношения сигнал/шум равна:, А 10 ie5li yii S i; yi А„ Ш Ig р 6 А 10 Ig Таким образом, предлагаемое устройство устраняет погрешность Is V устройства-прототипа. Это достигнуто за счет измерения мощности: аддитивной смеси сигнала с шумом и шума одним накапливающим измерителем мгновенной мощности и возможности выборки-хранения напряжений, соответствующих уровням указанных мощносгей.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ШУМ, содержащее смеситель, сигнальный вход которого подключен к входной клемме устройства„, опорный вход - к частотно-модулированному гетеродину, а выход - к полосовому фильтру, накапливающий измеритель мгновенной мощности, первый вычитающий элемент, логарифмический преобразователь, выход которого через первый блок выборки и хранения подключен к первому входу, а через второй блок выборки и хранения - к второму входу второго вычитающего элемента, выход которого подключен к регистрирующему блоку, блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам частотно-модулированного гетеродина, накапливающего измерителя мгновенной мощности, и пер вого и второго блоков выборки и хранения, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, в него введены третий и четвертый блоки выборки и хранения и коммутатор, первый вход которого подключен к выходу первого вычитающего элемента, второй вход - к выходу третьего блока выборки и хранения, а выход - к входу логарифмического преобразователя, выход полосового (Л фильтра подключен к накапливающему измерителю мгновенной мощности, выход которого через третий блок выборки и хранения подключен к первому входу первого вычитающего элемента, а через четвертый блок выборки и хранения - к второму входу первого вычисд :д тающего элемента, при этом соответствующие дополнительные вьшоды блока управления подключены к управляющим входам коммутатора и третьего и чет00 вертого блоков выборки и хранения. U1