Устройство для измерения средней частоты случайного процесса Советский патент 1991 года по МПК G01R23/00 

(21)4453304/21

(22)11.07.38

(46) 23.01.91. Бюл. № 3

(71)Рязанский радиотехнический институт

(72)В.М.Баранов, Ю.К.Казаков, А.Н.Моргунов и (0.3.Морозов (53) 621.317 (033.3)

(56) Радиоэлектронные устройства. Вып. I. -Рязанский радиотехнический институт, 1976, с.25.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ ЧАСТОТЫ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА .(57) Изобретение относится к измери- .тельной технике и может быть использовано для измерения частоты узкополосных случайных процессов.Цель |изобретения - повышение точности измерения, достигается за счет компенсации смещения в оценке частоты, обусловленной действием шумовой помехи с равномерным энергетическим спектром в корректоре 4, введенном в устройство вместе с полосовым фильтром 2 и блоком 3 оценки отношения сигнал/шум. .Устройство также содержит вход 1, фильтр 5 оценки,измерители 6,7,10 мощности, полосовой фильтр 9, делители напряжений 12,15, 16, схему разности 11, перемножитель 18 напряжений, сумматоры 13,14, датчик 17 опорных напряжений. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

с

S

(Л

о

N2 N3

19°

№

&

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты узкополосных случайных процессов.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет компенсации смещения в оценке частоты, обусловленной действием шумовой помехи с равномерным энергетическим |спектром.

; На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения средней частоты случайного процесса.

Устройство содержит вход 1,поло- совой фильтр 2, блок 3 оценки отношения сигнал/шум, корректор А ,фильтр 5 оценки, измерители 6 и 7 мощности и делитель 3 напряжений.

В устройстве вход фильтра 5 оцен- ки подключен к выходу полосового фильтра 2, пход которого является входом устройства, к которому подключен первый вход блока 3 оценки отношения сигнал/шум, а выход второ- го измерителя 7 мощности подключен к второму входу блока 3 оценки отношения сигнал/шум, выход которого подсоединен к второму входу корректора 4, первый вход которого подключен к выходу делителя 8 напряжений, 1:ри этом выход корректора 4 является выходом устройства.

Кроме того, блок 3 оценки отношения сигнал/шум содержит последова- тельно включенные фильтр 9 нижних частот, вход которого является первым входом блока 3 оценки отношения сигнал/шум, третий измеритель 10 мощности, схему 11 разности и второй делитель 12 напряжений, выход которого является выходом блока 3 оценки отношения сигнал/шум, а второй вход схемы 11 разности является вторым входом блока 3 оценки отношения сигнал/шум, выход третьего измерителя 10 мощности подключен к второму входу второго делителя 12 напряжений. Корректор 4 сотержит первый 13 и второй 14 сумматоры, третий 15 и четвертый 16 делители напряжений,датчик 14 опорных напряжений и перемножитель 18 напряжений, первый вход которого является первым входом корректора 4, выходом которого являет- с я выход перемножителя 18 напряжений, к второму входу которого подключен выход третьего делителя 15 напряжении, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого 13 и второго 14 сумматоров, первые входы которых объединены и являются вторым входом корректора 4, при этом первый и второй выходы датчика 17 опорных напряжений подключены соответственно к вторым входам первого 13 и второго 14 сумматоров через четвертый делитель 16 напряжений, второй вход которого подключен к выходу перемножителя 18 напряжений.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал в виде смеси шума с равномерным спектром и узкополосного случайного процесса, частота которого подлежит измерению, поступает на вход устройства, Полосовой фильтр 2 формирует рабочий частотный диапазон измерителя и одновременно увеличивает отношение сигнал/шум, повышая точность измерения, на выходе делителя 8 напряжений имеется напряжение, пропорциональное средней частоте случайного процесса, смещенной в результате действия шумов в полосе рабочего частотного диапазона измерителя. С помощью фильтра 9 нижних частот и измерителя 10 мощности блока 3 оценки отношения сигнал/шум производится оценка мощности шума, а на выходе схемы 11 разности Формируется оценка мощности сигнала, эти оценки в виде напряжений подаются соответственно на первый и второй входы делителя 12 напряжений, на выходе которого, а следовательно, и на выходе блока 3 оценки отношения сигнал/шум формируется напряжение,

пропорциональное Р-/Р,,. В основу ра- ь ш

боты корректора 4 положена оценка влияния двух факторов: энергетически характеристик С/РШ и рассогласования между центральной частотой рабочего диапазона Q0 и реальной частотой сигнала СО На выходе первого сумматора 13 формируется напряжение, учитывающее влияние отношения сигнал шум для случая отсутствия рассогласования частот С00 СОд , а на выход второго сумматора 14 формируется напряжение, учитывающее отношение сигнал/шум для случая рассогласования частот при реальном измерении ( i- (Ofl ) . На выходе третьего делителя 15 напряжений формируется корректирующее напряжение, управляющее работой перемножителя 18 напряжении, на выходе которого формируется Напряжение, пропорциональное средней частоте сигнала с учетом соотношения мощностей сигнала и шума и степени рассогласования центральной и измеряемой частот. Датчик напряжений служит для задания исходных напряжений, пропорциональных центробежной частоте (J , и коэффициента KO a}0/Ua 1.

Структура весового фильтра зависи от алгоритма оценки средней частоты входного случайного процесса. Алгоритм оценки средней частоты входного процесса представлен средневзвешенно частотой, т.е. зависимостью

, (б

Ц, U.Gj(W±u3e)d W

W0cp p GX(W ,0)0 )dW

&н

где (Оц - СО g - диапазон работы измерителя;Gxto,iO)0) спектральная плотность

входного процесса. При действии аддитивной помехи со спектральной плотностью G((0). оценка средневзвешенной частоты

входного процесса составит величину С08

I б, (О,О0)+6(05)03

Л -

Iwocp/Hl

О

| GxttJ,0)e)+C(avlda

о +

де

Off

q

рс/

: --- - отношение сигнал/ шум по мощности;

А

СО

о ы - средневзвешенная л частота шума;

U,

Орр- средневзвешенная

частота полезного

сигнала.

На выходе перемножителя 18 име ет место оценка средневзвешенной частоты полезного сигнала. Для корректировки WO(WLJ необходимо обеспечить выработку отношения О0 ы /С0ОС.. Цепь выход 13 - вход 16 обеспечивает подачу напряжения с выхода перемножителя 13, соответствующего оценке Cwecn на выходе делителя 16 для выработки из указанного отношения ПРИ этом на другой вход I делителя 10 напряжения 16 подается постоянное напряжение с датчика

17, соответс .-н гюшее (00и, для бело. 0ь С0ц го шума (JOUJ .

Введением блока 3 оценки и корректора оценка средневзвешенной частоты полезного сигнала с аддитивным шумом СОлср/ц, получаемая на выходе известного устройства,переводится на выходе корректора 4 в оценку средневзвешенной частоты полезного сигнала (0 0 ср и тем самым исключает0

5

0

5

0

5

0

0

5

5

ся ошибка, обусловленная шумовой помехой с равномерным энергетическим спектром.

Формула изобретения

к второму входу напряжений.

второго делителя

первого делителя напряжений,первый и второй выходы которого подключены соответственно к выходам первого и второго сумматоров, первые-входы ко- торых объединены и являются вторым входом корректора, при этом первый и второй выходы датчика опорных напряжений подключены соответственно к второму входу первого сумматора и второму входу второго сумматора через второй делитель напряжений, второй вход которого подключен к выходу пе- . ремножителя напряжений.