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

«

со со ел

4

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть иcпользовано для измерения отношения сигнал/шум (ОСШ ) в радиотехнических устройствах.

Целью изобретения является повышение точности измерения ОСШ за счет такого преобразования напряжения шума, которое позволяет учесть форму его частотного спектра и одновременно исключить влияние помех и гармоник сигнала путем выбора частоты таким образом, чтобы выборки шума находились в частотных интервалах между помехами и гармониками сигнала,

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

. Устройство содержит генератор 1, перемножитель 2, интегратор 3, полосовой фильтр 4, делительный блок 5, режекторный фильтр 6, дифференциатор 7, фильтр верхних частот 8, при этом последовательно соединенные генерато перемножитель, интегратор и фильтр верхних частот соединены с входом делительного блока, другой вход которого, объединенный с входом режекторного фильтра, является входом устройства, причем выход режекторного фильтра через дифференциатор соединен с другим входом перемножителя.

Рассмотрим функции, выполняемые основными структурными элементами устройства.

Генератор 1 формирует опорное напряжение прямоугольной, формы для перемножителя 2. Интегратор 3 подавляет высокочастотные составляющие переменного напряжения, находящиеся Bbmie частоты, задаваемой постоянной времени интегрирующей цепи. Полосовой фильтр 4 пропускает по-, лезный сигнал на вход делительного блока 5, Режекторный фильтр 6 подавляет полезный сигнал и пропус- кает напряжение шумов на вход дифференциатора 7, который производит операцию дифференцирования над напряжением шума. Фильтр верхних частот не пропускает низкочастотные составляющие выходного напряжения интегратора 3. Делительный блок 5 осуществляет операцию вычисления величины отношения напряжения полезного сигнала с выхода полосового фильтра 4 к напряжению, поступающему с вькода фильтра верхних частот 8,

Устройство работает следующим образом.

Входная смесь сигнала и шума разделяется с помощью полосового фильтра 4 и режекторного фильтра 6 на напряжения сигнала и шума соответственно. Напряжение сигнала поступает непосредственно в делительный блок 5, а напряжение шума дифференцируется по времени дифференциатором 7, а затем перемножается с опорным напряжением генератора I в перемножителе 2. Из выходного напряжения перемножителя 2 вьщеляется полоса частот с помощью интегратора 3 и фильтра верхних частот 8, Это напряжение, эквивалентное входному напряжению шума, поступает в делительный блок, где производится вычисление величины ОСШ,

Введение режекторного фильтра, дифференциатора и фильтра верхних частот позволяет существенно повысить точность измерения величины ОСШ,

Коэффициент передачи части устройства, производящей обработку.шумового напряжения, можно записать

КоКщ, 1

где К,К2, Kj и Kg - соответственно

коэффициенты передачи дифференциатора 7, ne-t ремножителя 2, интегратора 3 и фильтра верхних частот 8.

Коэффициент передачи дифференцирующего звена

где ы - -текущее значение частоты; d частота полюса.

На практике обычно используется участок частотной характеристики много меньше oL, т.е. (. . Тогда |К,(и)| Коэффициент передачи перемножителя, работающего с прямоугольным управляющим ( опорным ) напряжением одной полярности

K.,(t)Koj (1+sign Sin Wont),

.где Kf, - коэффициент усиления пере множителя; signSinWp t- сигнум-функция, .прини мающая значения +1 или -I в соответствии со знаком напряжения Sinw Wgn - частота первой гармони опорного напряжения. Разложив сигнум-функцию в ряд Фурье, Ч S oп Trra5.. можно записать выражение для коэффициента передачи перемножителя 2 M n(j4,3,S... Представив шумовое напряжение на входе дифференциатора 7 в виде оо Ujtl--Zu.sm(u).t.l., можно найти напряжение на выходе перемножителя 2 UjU) U(t)K,K, Zu,5in(c..b)K. sinKu) Z. 1 KHi,.-2u)K „и, . . . ,.. f.-Ku3,t)-cos(u,,t.4,Ku,t ), 544 С учетом того, что интегратор 3 и фильтр верхних частот 8 ослабляют высокие и низкие частоты, образуя полосовой фильтр с коэффициентом передачи (и1)| частью слагаемых можно пренебречь Н у Т1о6К ,3,S14 ..-Kw.i) . Исходя из того, что К - u(, .учвИу /. ,. ,3,S.,. i4 ) - . Последнее выражение представляет собой запись шумового напряжения, взятого в виде узких полос (выборок) шума вблизи нечетных гармоник часто ты Шдпи перенесенное в частотную область, ограниченную частотными ха рактеристиками интегратора 3 и фильтpa верхних частот 8 (лР). Это напря-: женне пропорционально уровню входного напряжения шума с коэффициентом пропорциональности, равным 2u)onKaU,|K3,8M(

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ШУМ, содержащее по следовательно соединенные генератор, перемножитель и интегратор, полосовой фильтр, вход которого является входом устройства, а выход соединен с первым входом делительного блока, отличаю-щ ее ся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены режекторный фильтр, дифференциатор и фильтр верхних частот, включенный между выходом интегратора и вторым входом делительного блока, при этом вход полосового фильтра через последовательно соединенные режекторный фильтр и дифференциатор соединен с вторым входом перемножителя.