Устройство для определения отношения сигнал-шум сигналов с фазовой модуляцией Советский патент 1988 года по МПК G01R29/26 

со 4

СП

(

Изобретение относится к радиотехнике и служит для повышения точности измерения отношения сигнал-шум. Устройство содержит полосовой фильтр 1, детектор 2, аналого-цифровой преобразователь 3,. коммутаторы 4 и 8, сумматор 5, квадраторы 6 и 9, блок 7 вычитания, перемножитель 10, делитель 11 и вычислитель 12 отношения сигнал-шум, индикатор 13 и блок 18 синхронизации. Введение перемножителя 14, фиксатора 15 низких частот, формирователя 16 и злемента 17 задержки исключает влияние паразитной амплитудной модуляции. 4 ил. i (Л

«ir«f

1Ч

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиоприемных устройствах для определения отношения сигнал/шум в полосе канального фильтра, например для оценки возможного качества последующей демодуляции.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем ис- ключения влияния паразитной амплитудной модуляции.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства определения отношения сигнал-шум; на фиг. 2 - функциональная схема блока синхронизации; на фиг. 3 - эпюры напряжений в различных точках устройства; , на фиг. 4 - график зависимости mf/D от q. . . .

Устройство для определения отно- шения сигнал-шум (СШ) содержит по- следовательно соединенные полосовой фильтр 1, вход которого является входом устройства, детектор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, первый.коммутатор 4, сумматор 5, первый квадратор 6, выход которого сое;динен с первым входом блока 7 вычи

тания, к выходу аналого-цифрового преобразователя подключены последовательно соединенные второй коммутатор 8, второй квадратор 9 и умножитель 10, выход которого соединен с вторым входом блока 7 вычитания. Вы- ход блока 7 вычитания через делитель 11 и вычислитель 12 отношения сигнал/ пум, подключен к индикатору 13. К выходу полосового фильтра 1 подключены последовательно соединенные -вто- рой умножитель 14, фильтр 15 низких частот и формирователь 16, выход ко- торого соединен с первым управляющим входом аналого-цифрового преобразователя 3. К выходу полосового фильтра 1 подключен элемент 17 задержки, выход которого подключен к второму вхо ду второго перемножителя 14. Выходы блока 18 синхронизации соединены: первый - с входами управления перво- го KONmyTaTopa 4, сумматора 5, перво- го квадратора 6, блока 7 вычитания, второй выход - с вторым входом управления аналого-цифрового преобразователя 3 и входом управления вто- рого квадратора 9, а третий - с входами управления второго коммутатора 8, делителя П и вычислителя 12 отношения сигнал/шум.

Q

j 0

5

0

Аналого-цифровой преобразователь 3 содержит последовательно соединенные блок 19 выборки и хранения, вход которого является входом преобразователя .3, преобразователь 20 напряжение - частота, четвертый коммутатор 21, выход которого является выходом аналого-цифрового преобразователя 3.

Одна из воможных схем блока 18 синхронизации содержит последовательно соединенные счетчик 22 до N и триггер 23, инвертирующий и неинвертирующий выходы которого являются соответственно первым и третьим выходами блока 18 синхронизации, а также формирователь 24,вход которого объединен с входом счетчика 22 и является входом блока 18, а выход является вторым выходом блока 18.

Измерение отношения сигнал/шум с помощью устройства основано на использовании статистических свойств смеси узкополосного шума X(t) A(t)cos Wpt+e(t) и сигнала S(t) EcosiOg-t, огибающая которой

U(t)E +A (t)+2EA(t)cos0(i)% (D имеет плотность вероятности, распределенной по обобщенному закону Ре- лея.

Для цифровых ФМ сигналов огибающая сигнала U(t) после ПФ имеет паразитную амплитудную модуляцию, показанную на фиг. За. Время нарастания огибающей известно и зависит от постоянной фильтра . Ошибку измерения огибающей в 5% дает измерение, проведенное через время 2,99 €ц от момента t.

В устройстве отсчет огибающей берется через определенное время -С после скачка фазы.

При приеме цифровых ФМ-сигналов с разной скоростью передачи полосу . фильтра 1 необходимо изменять для обеспечения фильтрации сигнала из помех с минимальными его искажениями, при этом полоса пропускания 2if фильтра берется порядка , где длительность элементарного- импульса передачи.

Поэтому одновременно с изменением полосы пропускания фильтра 1 в формирователе 16 изменяется задержка , с которой управляющий импульс поступает на вход блока 18 и управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 3.

Диаграммы напряжений на первом и втором (после элемента 17 задержки) входах перемножителя 14 показаны на фиг. Зб,в (без учета амплитудных ис- кажений в полосовом фильтре).

Напряжение на выходе фильтра 15 -изменяется скачком от U до U, в момент скачка фазы принимаемого сигнала, как показано на фиг. 3 (без уче- та амплитудных искажений в полосовом фильтре). Импульсы с фильтра 15 низкой частоты поступают на формирователь 16, который осуществляет задержку момента перескока фазы на время Djj, зависящее от полосы установленного полосового фильтра. Сформированные таким образом управляющие имil}j L iilalL4a/2liaLis/2ll p -g/2 r

t(l+q)l(q/2))exp(-ci/2.)}

Зависимость от q (фиг. 4) бьша рассчитана на ЭВМ, функции Бесселя были представлены рядом. Таким образом, находя т и D огибающей смеси сигнала с шумом, можно найти q. Этот принцип реализован в предлагаемом устройстве, где отношение m /D находится после линейного детектора, далее найденному значению ставятся в соответствие с заданной точностью значения кривой по формуле (2).

Оценки среднего значения т и дисперсии D при N измерениях находятся следующим образом:

m

N1

( 1 У Y . П

1-

-(,-),

где Х|., ,2,...,N -

С учетом выражения левой части выражения ставить

(:zxj

(Х;) N(N- )

N iNl:x I x j ( х

iti i-1ifl Ы

Устройство работает следуюш 1м .образом.

После селекции в полосовом фильтре 1 сигнал поступает на линейный

пульсы поступают на первый управляющий вход преобразователя 3, тем самым разрешая взять выборку из огибающей сигнала устройству выборки-хранения. Этот импульс поступает также на вход блока 18 синхронизации.

Длительность задержки С,, элемента 17 задержки не должна превышать длительности элементарного импульса передачи цифрового ФМ-сигнала.

Для обобщенного закона Релея отношение квадрата первого момента огибающей и дисперсии огибающей выражается зависимостью, которая однозначно зависит от входного отношения сигнал/шум ,

(2)

30

детектор сигнала 2, где выделяется 25 его огибающая. Частота импульсов на выходе аналого-цифрового преобразователя 3 прямо пропорциональна величине огибающей в момент взятия выборки блоком 19. Выборка берется по импульсам, поступающим с формирователя 16. Коммутатор 21 открывается на время t, и пропускает на выход аналого-цифрового преобразователя 3 количество импульсов, соответствующее величине огибающей в момент выборки. 35 Измерение отношения сигнал/шум проходит за два цикла. Во время первого

N

цикла находится величина (.)

1-1

40 следующим образом. Коммутатор 4 открывается импульсами, поступающими с первого выхода блока 18. По передним фронтам этих импульсов сбрасывается в О сумматор 5 и первый квад45 ратор 6. За время первого цикла в сумматоре 5 формируется сумма N пачек импульсов с выхода аналого-цифрового преобразователя 3. По задним фронтам управляющих импульсов, поступающих с первого выхода блока 18, закрывается первый коммутатор 4 и начинается работа первого квадратора 6. Импульсы с выхода первого квадратора 6 записываются на вход блока 7 вычитания, выполненного, например, в виде реверсивного счетчика, а также в делитель 11.

Во время второго цикла второй коммутатор открывается импульсами, по50

55

t5

513741

ступающими с третьего выхода блока 18, Количество импульсов в каждой пачке возводится в квадрат во втором квадраторе 9 и умножается на N в умножителе 10. Далее эти импульсы поступают на вход блока 7 вычитания, оторьй представляет собой вход сумирования упомянутого реверсивного счетчика. По передним фронтам импуль- ю сов, поступающих с третьего выхода блока 18, сбрасываются в О блок 7 ычитания и делитель 11, а по заднкмвычислитель 12 отношения сигнал/ ум, и начинает работу делитель 11, на второй вход которого поступает

N и

разность .-(AlXj) с блока 7

ui i-

вычитания. Делитель 11 в течение следующего цикла формирует численное значение отношения, поступающее затем на вычислитель 12 отношения сигнал/шум, который представляет собой преобразователь одного кода в другой на основе постоянных запоминающих устройств, в котором запомнены значения функции (21 зависимости между веичиной отношения и величиной отношения сигнал/шум с заданной точостью.

Блок 18 синхронизации работает с следующим образом.

20

25

30

546

На его вход поступают импульсы управления с входа формирователя 16, счетчик 22 отсчитывает N импульсов и перебрасывает триггер 23, прямой выход которого является первым выходом блока 18, а инвертирующий выход является третьим выходом блока 18. По переднему фронту тактового импульса срабатывает формирователь 24, выдающий на второй выход блока 18 импульсы длительностью t..

Форму л а изобретения

Устройство для определения отношения сигнал-шум сигналов с фазовой модуляцией по авт. св. № 1287048, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, введены элемент задержки и последовательно соединенные второй перемножит ель, фильтр низкой частоты, формирователь, причем вход элемента -задержки соединен с входом второго.перемножителя и с выходом полосового фильтра, а выход - с вторым входом второго перемножителя, управляющий вход формирователя соединен с управляющим выходом полосового фильтра, выход формирователя соединен с первым управляющим входом аналого-цифрового преобразователя и с входом блока синхронизации.

Фиг. 2

v/

100

so

60 0

20

Фиг.З