Устройство для измерения малых отношений сигнал-шум Советский патент 1980 года по МПК G01R29/26 

Изобретение относится и измерительной технике и может быть исполь зовано для анализа характеристик случайных процессов. Известно устройство, в котором производят косвенное измерение отношения сигнал-шум при раздельном выде лении сигнальной и шумовой составлякхцек 1 . Известно также устройство, содержащее два канала, каждый из которых содержит последовательно соединеннЕле полосовой фильтр, двухсторонний огра ничитель, формирователь импульсов и счетчик импульсов 2. Недостатком yJqтpoйcтвa является ограниченность класса используемых сигналов и низкая точность измерений Цель изобретения - расширение фун циональных возможностей устройства и повышение точности измерения малЕлх отношений сигнал-шум. Цель достигается тем, что в устройство, содержащэе последовательно соединенные полосовой фильтр и двухсторонний ограничитель и форг-гирователь импульсов, выходом соединенный входом счетчика импульсов, введены измерители предыдущего и последующе ги интервалов, элемент сравнения смежных интервалов, усредня-мяее устройство, два регистрирующих прибора, генератор пилообразного напряжения, частотно-модулированный гетеродин и перемножитель, выходом подключенный к входу полосового фильтра, при этом первый вход перемножителя соединен з входом устройства, а его второй вход через частотно-модулированный гетеродин- соединен с выходом генератора пилообразного напряжения и с управляющим входом счетчика импульсов, выход которого непосредственно соединен с входом первого регистрирующего прибора и через усредняющее устройство с входом второго регистрирующего прибора, причем выход упомянутого двухстороннего ограничителя подключен через измеритель предыдущего интервала к одному из входов элемента сравнения смежных интервалов и через измеритель последующего интерваша соединен с другим входом элемента сравнения смежные: интервалов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов. На фиг. 1 изображена структурная |Схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы частоты сигналов с девиацией F и гетеродина fp(t); на фиг. 3 - временные диаграммы для сигнала; на фиг. 4 - временные диаграммы для смеси сигнал плюс шум .

Устройство содержит генератор 1 пилообразного напряжения, частотномодулированный гетеродин 2, перемножитель 3, полосовой фильтр 4, двухсторонний ограничитель 5, измеритель 6 предыдущего интервала между нулями измеритель 7 последующего интервала Между нулями, элемент 8 сравнения смежных интервалов, формирователь 9 импульсов, счетчик 10 импульсов, регистрирующий прибор 11, усредняющее устройство 12 и регистрирующий при- бор 13.

Устройство работает следующим образом.

Периодический частотно-модулированый сигнал с выхода полосового фильтра, временная диаграмма одного периода которого длительностью TQ (фиг. Зо жесто ограничивается до получения прямоугольных колебаний (фиг. ) . Интервалы между нулями этих колебаний измеряются так: предыдущий интервал - измерителем 6, а последующий - измерителем 7. В элементе 8 сравнения определяется знак разности этих интервалов, а формирователь 9 вырабатывает импульс при положительном знаке указанной разности. При монотонно возрастающей частоте сигнала (фиг. Зс() разность предыдущего &t и последующего временных интервалов (фиг. ) положительна и на выходе формирователя появляется последовательность импульсов (фиг. За). Если же разность будет отрицательна (фиг. 4{Г) , что возможно при наличии щума на выходе формирователя, импульс не появляется. Из фиг. 4, на которхрй изображены временные диаграммы, соответствующие смеси сигнала и шума, видно, что за счет искажения сигнала шумом число импульсов, вырабатываемых формирователем, уменьшается (фиг. 4в) по сравнению с максимально возможным числом импульсов (фиг. За). Процедура сравнения повторяется. Среднее число импульсов определяемое с помощью счетчика 10 за интервал времени Тр, будет максимально и равно удвоенному числу периодов сигнала при наличии только сигнала (фиг. Зй) и уменьшается вдво при наличии одного шума в случае симметф1чного расположения спектрального распределения шума относительно центральной частоты сигнала. В промежуточном случае (при отноиении сигнал-шум не равном О илиов), число импульсов будет находиться в вышеуказанных пределах. Таким образом, количество импульсов, считаемых счетчиком, изменяется пропорционально отношению сигнал-шум и прибор 11 непосредственно регистрирует текущее отнсшение сигнаУ1-шум. При усреднении с помощью устройства 12 по всем периодам развертки по частоте получается среднее за время Т отношение сигнал-шум,регистрируемое прибором 13

При неизвестной центральной Частоте сигнала, например, как показано на фиг. 2 пунктиром, производится автоматический поиск по частоте с помощью частотно-модулированного развертывающего гетеродина 2, в пределах возможных значений дг с периодом (фиг. 2) .

При тональном сигиале устройство также работоспособно, так как сигнал при частотно-развертывающем преобразовании является уже частотно-модулированньм.

Среднеквадратичная погрешность измерения при отнсяяении сигнал-шум равном единице составила 6,5%, а при отношении сигнал-шум равном пяти составила 2,1%.

Формула изобретения

Устройство для измерения малых отнсяиений сигнал-шум, содержащее последовательно соединенные полосовой фильтр и двухсторонний ограничитель и формирователь импульсов, выходом соединенный с входом счетчика импульсов отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерений, в него введены измерители предыдущего и последующего интервалов, элемент сравнения смежных интервалов, усредняющее устройство, два регистрирующих прибора , генератор пилообразного напряжения, частотно-модулированный гетеродин и перемножитель, выходом подключенный к входу полосового фильтра, при этом первый вход перемножителя соединен с входом устройства, а его второй вход через частотно-модулированный гетеродин соединен с выходом генератора пилообразного напряжения и с управляющим входом счетчика импульсов, выход которого непосредственно соединен с входом первого регистрирующего прибора и через усредняющее устройство - с входом второго регистрирующего прибора, причем выход упомянутого двухстороннего ограничителя подключен через измеритель предыдущего интервала к одному из входов элемента сравнения смежных интервалов и через измеритель последующего интервала к другому входу элемента сравнения смежных интервалов выход которого подключен к входу формирователя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 112350, кл. G 01 R 29/04, 1957.

2.Известия Вузов. Радиотехника, т. 7, 1964, № 5, с. 603-609

((ПРОТОТИП) .

/ r Л

V/ V

4t(,

n

7b

6 0

Л

а

я