Устройство для определения отношения сигнал/шум сигналов с фазовой модуляцией Советский патент 1987 года по МПК G01R29/26 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах, предназначенных для приема различных по.ширине спектра сигналов с фазовой модуляцией и определения отношения сигнал-шум в полосе канального фильтра радиоприемных устройств, например, для оценки возможного качества пос- яёдукнцей демодуляции.

Цель изобретения - расширение полосы рабочих частот.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для определения отношения сигнал-шум; на фиг.2 - функциональная схема блока синхронизации, на фиг.З - график зависимости от отношения С/Ш после детектора, на фиг.4 - диаграмма работы блока синхронизации.

Устройство для определения отношения сигнал-шум содержит последовательно соединенные полосовой фильтр 1, вход которого является входом устройства, детектор 2 сигнала, аналого-цифровой преобразователь 3,первый коммутатор 4, сумматор 5, первый квадратор 6, выход которого соединен с первым входом блока 7 вычитания, к выходу АЦП 3 подключены также последовательно соединенные второй коммутатор 8, второй квадратор 9, умножитель 10, выход которого соединен со вторым входом блока 7 вычитания.Выход блока 7 вычитания через делитель 11 и вычислитель 12 отношения сигнал-шум, подключен к индикатору 13. К управляющему, входу АЦП 3 подключен первый выход блока 14 синхронизации, второй выход которого подключен ко входам управления первого коммутатора 4, сумматора 5, первого квадратора 6, блока 7 вычитания, третий ко второму входу управления АЦП 3 и вхо- ДУ управления второго квадратора 9, а четвертый - ко входам управления второго коммутатора 8, делителя 11 и вычислителя 12 отношения сигнал- шум.

АЦП 3 содержит последовательно соединенные блок 15 выборки и хранения, вход которого является входом аналого-цифрового преобразователя 3, преобразователь 16 нaпpяжQ иe-чac- тота, третий коммутатор 17, выход которого является выходом АЦП 3.

Одна из возможньТх схем блока синхронизации 14 (фиг.2) содержит пос

5

0

5

0

ледовательно соединенные генератор 18, счетчик 19 до N, триггер 20, ин вертирующий и неинвертирующий выходы которого являются соответственно вторым и четвертым выходами блока 14 синхронизации. Выход генератора 18 соединен со входом формирователя 21 и является первым выходом, а выход формирователя 21 - третьим выходом блока синхронизации 14.

Вычислитель 12 отношения сигнал- ; шум обычный деишфратор или преобразователь одного кода в другой и может быть выполнен на основе постоянных запоминающих устройств.

Измерение отношения сигнал-шум с помощью устройства основдно на использовании статистических свойств смеси узкополосного шума

x(t) A(t) )ot +e(t)

и сигнала S(t) Ecos«i4t, суммарное колебание которой можно представить в виде

u(t) S(t) + x(t) EcosOot + +A(t) )ot + 9(t) lJ(t) cos u3et-f

(1)

yE«+A4t)+2EA(t) COS0 (t), A(t) sinQ(t)

.(t). где U.t)

l(t)

arctg

E + A(t) cos (t)

Плотность вероятности огибаклцей колебания (1) распределена по обобщенному закону Релея

р(и)

и -(и 4.А5)/гв|

бх

( 1 f-J)

6Г )

где

0

модифицированная функция Бесселя 0-го порядка. Начальные моменты случайной величины, распределенной по закону (2), определяются следующим образом

.А -2-)1 и

1о(«)

Первый начальный момент равен

Е

т.

б,

т

1 +

) +

Ё 26Z

Е

-is

. 3

(Hq) Io(q/2) + + ql(q/2)exp (-q/2) ,

где q EZ /26 отношение

шум ;

сигналIv - модифицированная функция Бесселя 1-го порядка.

после сокращения на -

10

только от q (KHq) Io(q/2) Vqiaq/2)iexp (-q/2)}

(l+q) Io(q/2) + qli (q/2) exp (-q/2))

Зависимость mj/D от q показана на фиг.З, она рассчитана на ЭВМ,функции Бесселя представлены рядом.

Таким образом, находя т и D огибающей смеси сигнала с шумом, можно найти q. Этот принцип реализован в устройстве, где отношение находится после линейного детектора, далее найденному значению ставя тся в соответствие запомненные с заданной точностью значения кривой по формуле (4).

Оценки среднего значения т и дисперсии D при N измерениях находятся так

N

-- 2

т

U

D

РГ iTT

N

N(N-1)

(5

где х

(i 1,.2,...N) - значения N отсчетов огибающей процесса (1). С учетом (5) оценку левой части выражения (4) можно представить

( 12 Xi)N(N-1)

i-l

N х - ( Л xi)

. ж-« г

Упрощения, допущенные при преобразовании (6), вносят погрешность Ж«-1) . . 0,2% при N 500.

N2

т.е.

Устройство работает следующим образом.

После селекции в полосовом фильтре 1 сигнал поступает на линейный детектор 2 сигнала, где выделяется его

1287048

(3)

Дисперсия случайной величины,распределенной по закону (1), определяется следующим образом

D fflj - m

2е

+ Е - mj

Найдем отношение т,/D, которое

J (2

после сокращения на - о.

зависит

10

/2)

(4)

.

5 огибающая. Частота импульсов на выходе АЦП 3 прямо пропорциональна величине огибающей в момент взятия вы- борки блоком 15, управляемого импуль сами с первого выхода блока 14 син- 20 хронизации и следующих с частотой 1/tc6r- Коммутатор 17 открывается на время tnj с частотой 1/tcB и пропускает на выход АЦП 3 количество им пульсов, соответствующее величине

огибающей в момент выборки. Измерение отношения сигнал-шум проходит за два цикла

Во время первого цикла на- I - - .

ходится величина (с- х;)

t-i

)

следующим

30 образом. Коммутатор 4 открывается импульсами длительностью N-tj- x , посту- лающими со второго выхода блока 14 синхронизации. По передним фронтам этих импульсов сбрасыв ается в .О

35 сз мматор 5 и первый квадратор 6. За время первого цикла в сумматоре 5 . формируется сумма N пачек импульсов с выхода АЦП 3, По задним фронтам управляющих импульсов, поступающих со

40 второго выхода блока 14 синхронизации, закрывается первый коммутатор 4 и начинается работа первого квадратора 6. Импульсы с выхода первого квадратора 6 записываются на вход вы45 читания блока 7 вычитания, выполненного, например, в виде реверсивного счетчика, а также в делитель 11.

Во время второго цикла второй ком- 50 мутатор 8 открывается импуЛьсами,

поступаюпщми с четвертого выхода блока 14, на время, также равное N tce i Количество импульсов в каждой пачке возводится в квадрат во втором квад- 55 раторе 9 и умножается на N в умножителе 10. Далее эти импульсы поступают на вход блока вычитания 7, который представляет собой вход суммирования упомянутого реверсивного

счетчика. По передним фронтам импуль сов, поступающих с четвертого выхода блока 14, сбрасывается в О блок 7 вычитания и делитель 11, а по задним - вычислитель 12 отношения сигнал-шум, и начинает работу делитель 11, на второй вход которого поступаNN

ет разность-N J Х; - (} i) с

t-i i-i

блока 7 вычитания. Делитель 11 в течение следующего цикла формирует численное значение отношения (6),поступающее затем на вычислитель 12 отношения сигнал-шум, который ставит в соответствие найденному отношению (6) наиболее близкое ему с заданной точностью значение кривой (4), и выдает на индикатор 13 соответствующее значение отношения сигнал-шум.Блок 14 синхронизации работает следующим образом, С выхода генератора 18 снимаются тактовые импульсы, следующие с ч астотой 1/tcB« , счетчик 19 отсчитывает N импульсов и перебрасывает триггер 20, прямой выход которого является вторым выходом блока 14 синхронизации, а инвертирующий выход является четвертым выходом блока 14 синхронизации. По переднему фронту тактового импульса Срабатывает формирователь 21, вьщающий на выход 3 блока 14 импульсы длительностью .

Формула изобретения

1. Устройство для определения отношения сигнал-шум сигналов с фазовой модуляцией,. содержащее полосовой фильтр, вход которого является входом устройства, детектор сигнала, а также первый коммутатор, сумматор, блок вычитания и вычислитель отношения сигнал/шум, отличающе- , е с я тем, что, с целью расширения

полосы рабочих частот, в него- введены первый квадратор, делитель, блок синхронизации и индикатор, а также последовательно соединенные аналогоцифровой преобразователь, второй коммутатор, второй квадратор и умножитель, при этом выход умножители чеез второй вход блока вычитания подключен к второму входу делителя,выод полосового фильтра через детек- тор сигнала подключен к первому входу аналого-цифрйвого преобразователя, выход которого через последовательно соединенные первый коммутатор и сумматор подключен к входу первого квадратора, выход которого подключен к первому входу блока вычитания и к первому входу делителя, выход которого через вычислитель отношения сигнал/шум подключен к входу индикатора, причем выходы блока синхронизации подключены: первый - к первому управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, второй - к входам

управления первого коммутатора, сумматора, первого квадратора и блока вычитания, третий - к второму входу управления аналого-цифрового преобразователя и входу управления второго

квадратора, а четвертый - к входам управления второго коммутатора, делителя и вычислителя отношения сигнал/шум.

35

40

45

2, Устройство по П.1, отличающееся тем, что аналого- цифровой преобразователь выполнен в; виде последовательно соединенных блока выборки и хранения, преобразователя напряжение-частота и третьего коммутатора, при этом первый и второй входы управления аналого-цифрового преобразователя являются соответственно входом синхронизации блока выборки-хранения и входом управления коммутатором.,

uux.l

Вых. 2

Bf,lx.l

8 12 If 20 Cluj.iB Фие.З

Изобретение относитсяк области радиотехники.Может бытьиспользовано в радиоприемных устройствах,предназначенных для приема различных по ширине спектра сигналов с фазовой модуляцией и определения отношения сигнал- шум в полосе канального фильтра .радиоприемных устройств. Целью изобретения является расширение Полосы рабочих частот. Устройство содержит полосовой фильтр 1, детектор 2 сигнала, коммутатор 4, сумматор 5, блок 7 вычитания, вычислитель 12 отношения шум-сигнал. Для достижения поставленной цели в устройство введены квадраторы 6, 9, делитель 11,блок синхронизации 14, индикатор 13,аналого-цифровой преобразователь 3 (АЦП), коммутатор 8, умножитель 10, образованы новые функциональные связи.АЦП содержит блок 15 выборки и хранения, преобразователь 16 напряжение-частота, третий коммутатор 17. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. kn

фи9Л

Составитель Н. Михалев. Редактор И. Сегляник Техред М.Ходан. Корректор Г. Решетник

Заказ 7710/47 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4