Способ измерения отношения сигнал/шум Советский патент 1988 года по МПК G01R29/26 

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для измерения отношения сигнал/шум аддитивной смеси сигнала и шума в различных технических системах, а также при разработке средств технического контроля устройств.

Цель изобретения - повышение точности за счет исключения частотной погрешности и повьш1ение быстродействия при, одновременном упрощении реализации.

На чертеже определена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит последовательно соединенные блок селекции и нормирования уровня принимаемой смеси сигнала с шумом, вьшолненный по известным техническим решениям в виде фильтров и схем АРУ, блок 2 разложения на квадратурные состав- ляюшие, блок 3 снятия некоррелиро- ванности регулярных составляющих, вы полненный в виде схемы сдвига по фазе на 90 или другим способом, перемножитель 4 и усредняющее звено 5.

Техническая сущность способа состоит в том, что при,разложении при- нимаемой смеси.сигнала с шумом на квадратурные составляющие получают две некоррелированные смеси сигнала с шумом, шумы в этих смесях являютс независимыми, а сигналы - функцио- нально зависимыми, причем если квадратурные смеси сигналов с. шумами сдвинуть по фазе на 90 по отношению одна к другой, то некоррелированность сигналов исчезнет, а некор- рёлированность шумов останется. Это позволяет получить при наличии сигнла выходное напряжение, пропорциональное отношению сигнал/шум на вхо

При этом отсутствует трудно реализуемая операция задержки принимаемой смеси сигнала с 1пумом на время, большее времени корреляции шума, что упрощает реализацию.

Требование к неизменяемости сигнала в течение времени корреляции шума, необходимое в известном способе, переходит в требование неизменяемости (или слабой изменяемости) сигнала на протяжении полупериода несущего колебания радиосигнала при осу ществлении задержки по фазе на 90 , что легко выполнимо для многих сигналов, в том числе и с изменяющимися характеристиками во времени, равном времени корреляции шума. Таким образом, эти времена соотносятся 11:

как-г

и

Д

для известного способа.

30 35 40 25

где f &f - средняя частота радиосигнала; Л - ширина спектра радиосигнала.

Более подробно рассмотрим сущность способа на пркме ре работы устройства для его реализации.

Устройство работает следзпощим образом.

Входная смесь сигнала с шумом и помехами поступает на вход блока 1 селекции и нормирования уровня od после прохождения через нее смесь сигнала с шумом отфильтровьтается от помех и нормируется по уровню таким образом, что сумма PS т const. Это позволяет получить в дальнейшем выходной эффект, пропорциональный отношению сигнал/шум и независящий от уровней принимаемых сигнала и шума.

Блок 2 разложения на квадратурные составляющие раскладывает шум и сигнал на квадратурные составляющие.

Изобретение относится к технике изобретений и может быть использовано для измерения отношения сигнал/шум аддитивной смеси сигнала и шума в различных технических системах, а также при разработке средств технического контроля устройства. Цель изобретения - повьпиение точности - достигается за счет исключения частотной погрешности. Другой целью является повьш1ение быстродействия при одновременном упрощении устройства для реализации способа. Способ предусматривает разложение принимаемой смеси сигнала с шумом на квадратурные составляющие и получение при этом двух некоррелированных смесей сигнала с шумом. Шумы в этих смесях являются независимыми, а сигналы - функционально эависимы1-1и.Если квадратурные смеси сигналов с шумами сдвинуты по .фазе на 90 , то некоррелированная разность сигналов исчезнет. Это позволяет получить, при наличии сигнала выходное напряжение, пропорциональное отношению сигнал/шум на выходе. При отсутствии сигнала выходное напряжение будет равно нулю. Устройство, реализующее , способ, приводится в описании изобре- 2 тения. 1 з.п.ф-лы, 1 Ш1. se

де, а при отсутствии сигнала выходное 45 например, в случае входного гармони- напряжение равно нулю.

ческого сигнала:

a,(t)

Ac(t)- sinut

a-Ct) A..(t)-cosMt

где A.(t)

О

A(t)

- независимые ra- уссовые огибающие.

В блоке 3 снятия некоррелированности регулярных составляющих проa,.(t) А (t)sinQt + AoSintot;

a(,(t+bt) Aj.(t+&t)cos(wt )+ (Mt +-).

например, в случа

ческого сигнала:

+ A sinojt;

+ Ag. COSMt,

исходит сдвиг по фазе одной из квадратурных составляющих по отношению к другой составляющей, т.е. при этом, например:

314

Кроме того, снять ортогональность и некоррелированность можно умножением по частоте в 2п раза , где п 1,2,.. Это возможно потому, что при умножении по частоте an раз фаза каждого колебания и в том числе разница фаз между колебаниями умножается в 2п раз. Так, например, при ЬЦ и п 1 разница фаз, умноженных по частоте колебаний, будет 2ЛЦ и колебания в квадратурных каналах,

т.

и

вых

т

-1

I А sinQt-A- i °

Ад- sinot- Af -

независимо от частоты сигнала дает выходное напряжение, пропорциональное отношению сигнал/щум на входе устройства. При наличии сигнала без шумов это напряжение максимально, при наличии шумов на входе напряжение на выходе уменьшается, так как блок 1 селекции и нормирования уровня обеспечивает вьшолнение равенства

Р + Р

А,

где Рд - мощность сигнала-,

Рщ мощность .шума в полосе приема}А - постоянная величина.

При возрастании Рщ А Р уменьшается, что же к уменьшению Ugbtx вующему об уменьшении нал/шум.

умноженных по частоте, будут находиться в противофазе.

При перемножении а (t)

с a(t-f&t)

в перемножителе 4 и усреднении в усредняющем звене 5 шумовые квадратурные составляющие при перемножении сами с собой и с сигналами дадут эффект, близкий к нулю, а перемножение и усVреднение AgSirnot и ((Jt+-)

f - -

Формула изобретения

частоте в 2п раз, где п .,.