Устройство для измерения отношения сигнал/шум Советский патент 1992 года по МПК G01R29/26 

Изобретение, относится к радиотехническим измерениям, связи и обработке информации и предназначено для измерения отношения сигнал/шум смеси радиосигналов с шумами, а также для выделения сигналов из шумов.

Целью изобретения является повышение точности измерения отношения Сигнал/шум и выделения модулирующей функции радиосигналов из шумов.

На фиг. t представлена структурная электрическая схема устройства для измерения отношения сигнал/шум; на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока фазовой подстройки.

Устройство для измерения отношения сигнал/шум содержит полосовой фильтр 1,

линию 2 задержки, выходы которой соединены соответственно с вторыми входами первого 3 и второго 4 сумматоров, детектор шума 5 и детектор сигнала б, выходы которых подключены к входам измерителя отношения сигнал/шум 7, блок 8 фазовой автоподстройки, выход которого через фазовращатель 9 соединен с входом линии 2 задержки, элемент 10 вычитания, первый вход которого подключен к выходу первого сумматора 3 и входу детектора 5 шума, второй вход - к выходу второго сумматора 4, а выход элемента 10 вычитания соединен с первым входом блока 8 фазовой автоподстройки и входом детектора 6 сигнала, выход полосового фильтра 1 соединен с первыми входами сумматоров 3 и 4 и подключен к вторым входам фазовращателя 9 и блока 8 фазовой автоподстройки.

Блок 8 фазовой автоподстройки содержит фазовый детектор 11, к входам которого подключены выходы первого 12 и второго 13 ограничителей, входы которых являются входами блока фазовой автоподстройки, выход фазового детектора 11 через усилитель 14 и элемент 15 управления соединен с выходом блока фазовой автоподстройки.

Устройство для измерения отношения сигнал/шум работает следующим образом.

Аддитивная смесь сигнала и шума поступает на вход полосового фильтра 1, имеющего полосу пропускания, выбираемую из условия

Afnn 2 До(1)

при частотной модуляции и из условия

Afnn(4-6)FM(2)

при амплитудной модуляции, где девиация частоты;

FM -верхняя частота в спектре модулирующего напряжения.

После прохождения через такой фильтр исходный шумовой процесс приобретает свойства узкополосного, т.е. время его корреляции равно

гк

1

2 Af,

nn

Разделение входного процесса

( а)о ± Ай) t + (р0 +n(t) (4) при ЧМ и аходкого процесса

(t))01 -f уъ }fn(t)(5)

при AM, где - начальная фаза радиосигнала;

n(t) - реализация шумового процесса;

0)0 - несущая частота радиосигнала;

A(t) - модулирующее напряжение при AM, на сигнальную и шумовую компоненты производится путем сложения входного (4)

0

или (5) и прошедших фазовращатель 9 задержанных в линии 2 задержки радиосигналов.

Время задержки радиосигналов на первом выходе линии 2 задержки

Г3, (2п-1)р--| ДТ гк. (6) а на втором выходе линии 2 задержки ATI гк,

причем

Гз2-гэ1 «Гк

(7) (8)

где Т0

15

20

25

30

35

45

50

55

2л:

- период несущей частоты;

, 2, 3,... - целые числа; ± AT - максимальное значение изменения периода несущей частоты входного радиосигнала, вызванного девиацией частоты и при ЧМ и нестабильностью частоты при AM,

Период принимаемой частоты ± AT.(9)

Кроме того, выполнение условия (2) приводит к тому, что

УК ,п 10 ч -(Ю)

( 2 - 3 ) FH

т.е. время изменения модулирующего напряжения в 2-3 раза больше времени корреляции шумового процесса или времени задержки радиосигнала в линии 2.

Условие (6) обеспечивает получение входным напряжением (4) или (5) на первом выходе линии 2 задержки фазового набега, кратного я , изменяющего фазу радиосигнала на противоположную, а условие (7) - фазового набега на втором выходе линии 2 задержки, кратного 2 л - д ж, обеспечивающего его синфазность с входным напряжением, т.е. для ЧМ - радиосигнала: 40 Un3i -Asfn( (У0 ±Aco)t -дж +n(t-r3l); (11)

(Wo )t + ро - 6 л ) + + n(t-r32):(12)

где Ьл текущее значение недобега фазы, обусловленное превышением текущим периодом входного сигнала времен т3 и г32 задержки, чо следует из условий (6) и (7) их выбора, Очевидно, что 5, при приеме сигнала с ДТ, и дп - Длтах при приеме сигнала с

Т ТО+АТ.

8 сумматоре 3 происходит сложение входного (4) или (5) и задержанного (11) радиосигналов, поэтому напряжение на его выходе представляет собой сумму реализаций входного и задержанного шумовых процессов и небольшую по амплитуде составляющую радиосигнала, нескомпен- ированную из-за наличия недобега фазы,

На выходе сумматора 4 в результате сложения напряжений (4) или (5) и (12) формируется сумма радиосигнала, имеющего амплитуду, близкую к удвоенной, и реализаций задержанного и входного случайных шумовых процессов.

В элементе 10 вычитания происходит компенсация шумовых процессов при их противофазном вычитании и выделение радиосигнала, который поступает на второй выход устройства для дальнейшего детектирования с целью выделения модулирующего напряжения.

Выделенный из шумов радиосигнал поступает на вход ограничителя 12 блока 8 фазовой автоподстройки и далее на фазовый детектор 11, на второй вход которого поступает входной радиосигнал после ограничителя 13. Ограничители 12 и 13 осуществляют глубокое амплитудное ограничение радиосигналов. Фазовый детектор 11 измеряет разность фаз входных сигналов, которая в начальный момент равна дп.

Напряжение с выхода фазового детектора 11, пропорциональное разности фаз, усиливается усилителем 14 и посредством элемента 15 управления воздействует на фазовращатель 9 так. что последний компенсирует начальный недобег фаз 5тгв радиосигналах (11) и (12).

Следовательно, после замыкания цепи фазовой автоподстройки напряжение радиосигнала на первом выходе линии 2 задержки противофазно, а на втором выходе - синфазно напряжению входного радиосигнала независимо от величины девиации частоты, что обеспечивает выделение на выходе сумматора 3 суммы некоррелированных реализация входного шумового процесса, а на выходе элемента вычитания 10- отфильтрованного от шумов радиосигнала.

Оценка уровня шумов формируется детектором 5 шума путем двухполупериодно- го выпрямления и усреднения напряжения шумов, а оценка уровня сигнала - детектированием и усреднением радиосигнала в детекторе б сигнала. Измеритель 7 отношения сигнал/шум формирует оценку величины входного отношения сигнал/шум радиосигнала в аддитивной смеси с шумами, которая поступает на первый выход устройства для регистрации или иного использования.

Устройство для измерения отношения сигнал/шум обеспечивает повышение точностей измерения отношения сигнал/шум и выделения модулирующей функции при приеме широкополосных частотно-модулированных или низкостабильных по частоте амплитудно-модулированных радиосигналов в аддитивной смеси с шумами и помехами.

Формула изобретения Устройство для измерения отношения сигнал/шум, содержащее последовательно

соединенные полосовой фильтр, вход которого является входом устройства, первый сумматор, элемент вычитания, детектор сигнала и измеритель отношения сигнал/шум, выход которого является первым выходом

устройства, а также линию задержки, первый выход которой подключен к второму входу первого сумматора, а второй выход - к второму входу второго сумматора, первый вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а выход второго сумматора подключен к второму входу элемента вычитания, детектор шума, выход которого подключен к второму входу измерителя отношения сигнал/шум, о т и ч а юЯд с е с я

тем, что, с целью повышения точности измерения отношения сигнал/шум и выделения модулирующей функции радиосигналов из шумов, введены фазовращатель и блок фазовой автоподстройки, первый вход которого подключен к выходу элемента вычитания, а второй вход объединен с первым входом фазовращателя и подключен к первому входу второго сумматора, выход блока фазовой автоподстройки через управляющий вход

фазовращателя и его выход соединен с входом линии задержки, вход детектора шума подключен к первому входу элемента вычитания, выход которого является вторым выходом устройства, блок фазовой

автоподстройки содержит фазовый детектор, выход которого через усилитель и элемент управления соединен с выходом блока, а первый и второй входы блока соответственно через первый и второй ограничители соединены со входами фазового детектора.

i

Использование: изобретение относится к радиотехническим измерениям и может быть использовано в связи, устройствах обработки информации. Сущность изобретения: входная смесь радиосигнала и шума поступает на вход полосового фильтра 1, после прохождения которого шумовая компонента приобретает свойства узкополосного процесса. Время задержки в линии задержки 2 выбирается так, что радиосигнал на первом ее выходе становится противофазным, а на втором - синфазным с входным радиосигналом с точностью до некоторого малого текущего недобега фазы, обусловленного отличием текущей частоты ЧМ радиосигнала от центральной частоты. на которую настроенё лихйя задержки 2, На выходе сумматора 3 выделяется некоррелированная сумма входного и задержанного шумовых процессов, а на выходе сумматора 4 - радиосигнал с удвоенной амплитудой и коррелированная сумма реализаций задержанного и входного шумовых процессов. В элементе вычитания 10 происходит компенсация шумовой компоненты и выделение полезного радиосигнала, который поступает на второй выход устройства. Блок фазовой автоподстройки 8 производит измерение текущего недобега фаз, а фазовращатель 9 осуществляет его компенсацию, обеспечивая поддержание необходимых фазовых соотношений радиосигналов на входах сумматоров 3 и 4 независимо от величины и знака девиаДмй частоты. Оценка уровня шумов производится детектором шума 5, а уровня сигнала - детектором сигнала 6, Измеритель отношения сигнал/шум 7 формирует оценку входного отношения сигнал/шум и обеспечивает ее выдачу из выход устройства для дальнейшего использования. 2 ил. (Л С отиаид ч 4. Ю со СП Сл

Фиг. I