Измеритель отношения гармонического и фазоманипулированного сигналов к шуму в каналах связи Советский патент 1987 года по МПК G01R29/26 

оо со

00

со ;

Ф1/г.7

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в измерительной технике для измерения отношений фазоманипулированных и гармонических сигналов к гауссовому шуму.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения отношения сигналов к шуму для непрерывных сигналов и упрощение устройства путем исключения канала приема сигнала синхронизации за счет использования фазовых характеристик смеси сигнала и шума.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема измерителя отношения гармонического и фазоманипулиро- ванного сигналов к шуму в каналах

13

связи, на фиг. 2 - структурная элект- 2(1 ронно-фазового детектора 4 формируеТрическая схема синхронно-фазового детектора, на. фиг, 3 - графические зависимости среднего значения фазы смеси сигнала и шума от отношения q сигнал/шум (I - сигнал ФМ, II - сигнал гарм,).

Измеритель состоит из последовательно соединенынх антенны 1, линейного тракта приемника 2, ограничителя 3, синхронно-фазового детектора 4, ограничителя 5, усреднителя 6, блока 7 запоминания и индикатора 8 отношения сигнал/шум, а также одновиб ратора 9, блока-Ю сброса, первого компаратора 11, элемента ИЛИ 12, первого элемента И 13, второго компаратора 14, инвертора 15, третьего компаратора 16, линии 17 задержки, второго элемента И 18, при этом входы всех трех компараторов 11, 14 и 16 подключены к выходу усреднителя 6, выход первого компаратора 11 через первый элемент И 13 подключен к одному из входов выбора шкалы индикатора 8 И первому входу элемента ИЛИ 12, 45 элемента И 18 через элемент ИЛИ 12

выход которого через одновибратор 9 и блок 10 сброса подключен к первому и второму упраыпяющим входам блока 7 запоминания, вьсход второго компаратора 14 подключен к второму входу первого элемента И 13, а через инвертор 15 - к первому входу второго элемента И 18, второй вход которого через линию 17 задержки подключен к выходу третьего компаратора 16, а выход - к второму входу выбора шкалы индикатора 8.

Синхронно-фазовый детектор 4 состоит из фазового детектора 19, усизапускает одновибратор 9 и открывает блок 7 запоминания на требуемое врем Т. Величина отношения сигнал/шум регистрируется на шкале Сигнал

50 гарм..

Если включились компараторы 14 и 16, а компаратор 11 не включился, то сигнал на выходах элементов И 13 И 18 отсутствует. Это соответствует

55 случаю наличия только шума или отношения сигнал/шум меньше q ,

Если включились все три компарато ра, то на выходе элемента И 13 появляется сигнал, который включает

78342

лителя 20 постоянного тока и электрически управляемого генератора 21, вход которого подключен на второй

g вход фазового детектора 19, выход которого соединен с входом усилителя 20, а выход усилителя 20 подключен на вход управляемого генератора 21. Измеритель работает следующим

10 образом.

В начальный момент блок 10 сброса приводит блок 7 запоминания в исходное состояние - вход закрыт, элемент памяти разряжен. Сигнал и шум прини15 маются антенной 1 и приемником 2. На выходе ограничителя 3 синхронно- фазовый детектор 4 настраивается с точностью до фазы на частоту суммарного сигнала и шума. На выходе

0

ся сигнал, результирукнций фазы смеси сигнала и шума. Этот сигнал ограничивается с помощью второго ограничителя 5, усредняется усреднителем 6 и поступает на входы компараторов, выходы которых в исходном состоянии соответствуют уровню О. Компаратор 16 имеет самый низкий пороговый уровень сравнения U , соответствукиций

верхнему пределу измеряемых отношений гармонического сигнала к шуму

(q , фиг. 3), Компаратор 14 имеет

Мсякс

средний уровень сравнения Up, компаратор 11 имеет высокий уровень 5 сравнения U, соответствующий мини- альному значению измеряемых отношений фазоманипулированного (ФМ) сигнала к шуму.

Если компаратор 16 включился, а компаратор 14 не включился, то на выходе элемента И 18 появляется единичный уровень и включается шкала Сигнал гарм, индикатора 8 отношения сигнал/шум. Одновременно сигнал

0

запускает одновибратор 9 и открывает блок 7 запоминания на требуемое время Т. Величина отношения сигнал/шум регистрируется на шкале Сигнал

гарм..

Если включились компараторы 14 и 16, а компаратор 11 не включился, то сигнал на выходах элементов И 13 И 18 отсутствует. Это соответствует

случаю наличия только шума или отношения сигнал/шум меньше q ,

Если включились все три компаратора, то на выходе элемента И 13 появляется сигнал, который включает

3

шкалу Сигнал ФМ индикатора отношения сигнал/шум и через элемент ИЛИ 12 и одновибратор 9 включает запоминающий блок 7. Величина отношения сигнал/шум регистрируется на шкале Сигнал ФМ.

Измерение отношения сигнал/шум и определение вида сигнала основывается на различных зависимостях среднего значения результирующей фазы для га рмонического и фазоманипулиро- ванного сигналов.

Среднее значение результирующей фазы суммы ФМ-сигнала и шума определяется выражением

m

((y./q) I/W()d(/ , (1)

где W(/q) Р,. W, (c//q) + (1 - Р, ) W2(4 /q) - плотность вероятностей значений результирующей фазы суммы фазома- нипулированного сигнала и шума при условии, что отношение сигнал/шум равно q,

вероятность единичных значений кода ФМ сигнала,

Р W.Ccr/q), )

плотности вероятностей значений результирующей фазы для единичных и нулевых значений кода ФМ- сигнала и гауссова шума соответственно.

Плотность вероятностей значений результирующей фазы ФМ-сигнала для единичного состояния кода сообщения

т, f / 1 qcosij ) Yn

(qcosg ) - 1 Р sin tf.

где Ф (Z)

-.

q А/и - отношение амплитуды сигнала (А) к среднеквадра- тическому значению напряжения шума (ff) .

Для гармонического сигнала и шума плотность вероятностей значений результирующей фазы равна

e

q,C05V .г ф(( СС5()е

1F

. s;n i/

(s)

3378344

Зависимость среднего значения результирующей фазы суммы ФМ-сигнала и шума имеет вoзpacтaюш IЙ характер

от отношения сигнал/шум, а для суммы гармонического сигнала и шума имеет падающий характер (фиг. 3).

Для устранения неоднозначности при измерении отношения сигнал/шум

10 используется логическая трехпорого- вая схема сравнения, котороя позволяет автоматически определить наличие сигнала при q , Ч „ин сигнала. Логическая трехпороговая схема вы15 полняется на типовой элементной базе и включает компараторы, элементы И, ИЛИ. Величина задержки в линии 17 выбирается равной половине длительности элемента сообщения. Блок 10

20 сброса синхронизируется передним фронтом сигнала с выхода элемента ИЛИ 12 или управляется вручную.

Структурная схема синхронно-фазо- фого детектора приведена на фиг„ 2

25 и реализуется на известных аналоговых элементах. Блок запоминания может быть выполнен в аналоговом виде (пиковый вольтметр) или на основе аналого-цифрового преобразования. Инди30 катор отношений сигнал/шум в простейшем случае представляет собой стрелочный прибор с двумя шкалами для отсчета отношения сигнал/шум в случае фазоманипулированного и гармони„ ческого сигналов, а указатели шкал - лампочки подсвета.

Формула изобретения

40 Измеритель отношения гармоничес- ,кого и фазоманипулированного сигна- . лов к Шуму в каналах связи, содержащий последовательно включенные антенну, линейный тракт приемника и пер45 вый ограничитель, а также усреднитель и инвертор, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и упрощения измерителя, в него введены синхронно50 фазоБЬЙ детектор, второй ограничитель, блок запоминания, три компаратора, линия задержки, два элемента И, элемент ИЛИ, блок сброса и двухшкальный . индикатор отношения сигнал/шум, соgg держащий указатели шкалы Сигнал

гарм. и Сигнал ФМ, при этом к выходу первого ограничителя последовательно подключены синхронно-фазовый детектор, второй ограничитель, усреднитель, .блок запоминания и индикатор отношения сигнал/шум, выход усреднителя также подключен к входам компараторов, выход первого компаратора соединен с первым входом первого элемента И, выход второго компаратора подключен к входу.инвертора и к второму входу первого элемента И, выход третьего компаратора через линию задержки подключен к второму входу второго элемента И, первый вход кото79

рого соединен с выходом инвертора, а выход - с указателем шкалы Сигнал гарм. индикатора отношения сигнал/ шум и с вторым входом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с дом первого элемента И и с указателем шкалы Сигнал ФМ индикатора отношения сигнал/шум, а выход - с входом одновибратора и входом блока сброса, выходы которых подключены на второй и третий входы блока запоминания.

20

фиг 2

rrr,

Wq,a.7rl

( 2 -3 ( 5 фие. З

Редактор ИсРыбченко

Составитель Н.Михалев

Техред М.Ходанич Корректор А.Тяско

Заказ 4127/44Тираж 730Подписное

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