Устройство для измерения отношения сигнал/помеха и мощностей сигнала и шума Советский патент 1987 года по МПК G01R29/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений мощности сигналов и шумовых помех, а также их отношения в различных трактах электронных устройств непосредственно в процессе их функционирования.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерения путем сужения анализируемой полосы частот, а также исключения одного из нелинейных преобразований сигнала.

На чертеже представлена блок - схема устройства.

Устройство содержит квадратичный детектор 1, первый и второй перестраиваемые полосовые фильтры 2 и 3, первый и второй синхронные детекторы 4 и 5, блок 6 управления, первый и второй аналого-цифровые преобразователи 7 и 8, вычислитель 9 и блок 10 регистрации, при этом вход устройства через последовательно соединенные квадратичный детектор 1, первый перестраиваемый полосовой фильтр 2, первый синхронный детектор 4 и первый аналого-цифровой преобра- зователь 7 подключен к первому входу вычислителя 9, а через последовательно соединенные вторые перестраиваемый полосовой фильтр 3, синхронный детектор 5 и аналого-цифррвой преобразователь 8 - к второму входу вычислителя 9, выход которого подключен к блоку 10 регистрации.

Входы управления перестраиваемых полосовых фильтров 2 и 3, опорные ;i входы синхронных детекторов 4 и 5, входы синхронизации аналого-цифровых преобразователей 7 и 8, вычислителя 9 и блока 10 регистрации подключены к первому, второму, третьему, четвертому, пятому и шестому выходам блока 6 управления. Блок 6 управления представляет собой цифроаналоговый блок, состоящий из перестраиваемого, в зависимости от частоты измеряемого сигнала, источника квадратурных опорных синусоидальных сигналов, необходимых для работы синхронных детекторов, и сигналов управления перестройкой по частоте пеиестраиваемых полосовых фильтров, перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства для хранения в цифровых кодах программы работы всего устройства, многофункционального цифрово

5

0

5

0

го синхронизатора режимов работы устройства на базе БИС типа 589ХЛ4.

Блок 10 регистрации представляет собой комплекс стандартных устройств, обеспечивающих запись, хранение и отображение информации.

Функционирование устройства основано на использовании однозначной зависимости отношения амплитуды первой гармоники сигнала на выходе одно- полупериодного безинерционного квадратичного детектора к квадрату амплитуды входного гармонического сигнала со случайной начальной фазой от отношения мощности сигнала к мощности гауссовского шума,действующих в виде аддитивной смеси на входе устройства. Данная зависимость может быть представлена в

А,

V2

.

виде

ri 2, -2)

4

где а - коэффициент пропорциональности характеристики квадратичного детектора;

А - амплитуда первой гармоники сигнала на выходе квадратичного детектора;

V - квадрат амплитуды входного

сигнала;

h- измеряемое отношение сигнал/ помеха ;

35

{ 1 2

2, -g) - вырожденная гипергеометрическая функция.

40 Устройство работает следующим образом.

Сигнал-реакция квадратичного детектора 1 подвергается фильтрации в перестраиваемом полосовом фильтре 2,

45 настроенном сигналом из блока 6 управления на частоту первой гармоники сигнала. Одновременно входная аддитивная смесь сигнала и шума также подвергается фильтрации с помощью

50 перестраиваемого полосового фильтра 3, идентичного по параметрам и .цепям управления перестройкой по частоте от блока 6 управления полосовому фильтру 1.

55 Сигналы с выходов полосовых фильтров 2 и 3 поступают на сигнальные входы синхронных детекторов 4 и 5 с квадратурными каналами, на опорные входы которых подаются по два квадратурных гармонических еигнала от источника формирования опорных сигналов блока 6 управления.

С выходов синхронных детекторов 4 и 5 постоянные напряжения, пропорциональные квадратам амплитуд измеряемых гармоник сигнала, поступают на аналого-цифровые преобразователи 7 и 8, управляемые по командам из блока 6 управления.

Значения квадратов амплитуд гармоник сигналов в цифровых кодах требуемой разрядности по командам из блока 6 управления поступают из аналого-цифровых преобразователей 7 и 8 в вычислитель 9, где в соответствии с программой и по командам, задаваемым блоком 6 управления, производится вьтисление отношения амплитуды первой гармоники сигнала с выхода квадратичного детектора А,, к тсвад- рату амплитуды входного гармоничесг --г и вычисление

кого сигнала V

мощности входного гармонического сигV

нала Р по формуле Р ---. По вычисленным значениям f -

происходит

определение входного отношения сигнал/помеха с использованием значной функциональной зависи1

мости

у W-{

где

чения отношения

для всего заданного диапазона вьг1ис- ляемых значений входного отношения сигнал/помеха g- хранится в памяти вычислителя 9.

Подстройкой коэффициента а характеристики безинерционного квадратичного детектора 1 можно изменять крутизну функциональной зависимости в рабочем диапазоне измеряемых значений отношения сигнал/помеха и по- вьшать почность его определения. Кроме того, без изменения содержимого памяти вычислителя 9 возможна калибровка устройства под реальный квадратичньй детектор 1 путем изменения значения коэффициента а в памяти вычислителя 9.

По полученному значению отношения сигнал/помеха и мощности сигнала Р вычисляется мощность шума Р с использованием зависимости Р

р

Вычисление в вычислителе

0

5

0

5

0

5

0

9 оценки энергетических параметров входной смеси сигнала и шума производится следующим образом: мощность сигнала, мощность шума, отношение сигнал/помеха, по командам из блока 6 управления поступают на блок 10 регистрации, где производится их запись и отображение в удобном для потребителя виде.

Формула изобретения

Устройство-для измерения отношения сигнал/помеха и мощностей сигнала и шума, содержащее квадратичный детектор, вход которого соединен с входом устройства, и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения чувствительности измерения и точности, в него введены два перестраиваемых полосовых фильтра, два синхронных детектора, два аналого-цифровых преобразователя, вычислитель и блок управления, при зтом вход первого перестраиваемого полосового фильтра соединен с выходом квадратичного детектора, а его выход через последовательно соединенные синхронный детектор и аналого-цифровой преобразователь соединен с первым входом вычислителя, вход второго перестраи- -. ваемого полосового фильтра объединен с входом квадратичного детектора, его выход через последовательно соединенные второй синхронный детектор, второй аналого-цифровой преобразователь соединен с вторым входом вычислителя, выход которого соединен с входом блока регистрации, входы .управления перестраиваемых полосовых фильтров, первые и вторые входы опорных сигналов синхронных детекторов, входы управления аналого-цифровых преобразователей, вычислителя и блока регистрации подклю чены к первому, второму, третьему, четвертому,р пятому и шестому выходам блока управлё- . НИН соответственно.

5

5

Изобретение может бьггь использовано для измерения мощности сигналов и шумовых помех,а также их отношения. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения. Устройство содержит квадратичный детектор 1 и блок 10 регистрации. Введение перестраиваемых полосовых фильтров 2 и 3, синхронных детекторов 4 :и 5, блока 6 управления, аналого-цифг ровых преобразователей 7 и 8 и вычислителя 9 сужает анализируемую полосу частот и исключает одно из нелинейных преобразований сигнала. 1 ил. i (Л с 6 00 ел СП QO 7 ТЪ ц