Устройство для измерения отношения сигнала к помехе Советский патент 1981 года по МПК G01R29/26 H04B3/46 

1

Изобретение относится к радиоизмерительным приборам и, в частности к приборам для измерения отноше- НИН сигнал-помеха в каналах радио и проводной связи.

Известно устройство, состоящее из соединенных последовательно полосового фильтра, линии задержки, первого перемножителя и первого фильтра нижних частот, соединенных последовательно фазовращателя, второго перемножителя и второго фильтра нижних частот, а также соединенных последовательно блока индикации и дешифратора, выход которого подключен также к переключателю, первый и второй выходы которого подключены соответствен но к блоку цифропечатакнцего устройства и перфоратору, при этом выход полосового фильтра подключен к входам первого и второго перемножителей fl JНедостатком этого устройства яв-. ляется значительная погрешность измерений в условиях воздействия климатических факторов.

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерений.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения отношения сигНсша к помехе, содержащее полосовой

фильтр, выход которого соединен с входом линии задержки, с одним из входов первого и второго перемножителей, второй вход первого из которых соединен с выходом линии задержки и с входом фазовращателя, а выход его подключен к входу первого фильтра низких частот, выход фазовраща.,теля соединен с вторым входом второ- .

10

го перемножителя, выход которого соединен с входом второго фильтра низких частот, и последовательно соединенные дешифратор и блок индикации, второй выход дешифратора через

15 переключатель соединен с входом цифропечатающего блока и с входом перфоратора, введены интегратор, третий перемножитель и блок выделения абсолютного значения, при этом один из

20 входов третьего перемножителя соединен с выходом второго фильтра низких частот, а второй его вход подключен к ВЫХОДУ интегратора, первый вход которого соединен с выходом первого

25 фильтра низких частот, а второй вход интегратора подключен- к выходу третьего перемножителя и к входу блока выделения абсолютного значения, выход которого подключен к входу дешифратора.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит полосовой фильтр 1, линию 2 задержки, первый перемножитель 3, первый фильтр 4 нижних частот, фазовращатель 5, второй перемножитель б, второй фильтр нижних частот, блок 8 индикации и дешифратор 9, переключатель 10, цифропечатающий блок 11, перфоратор 12, блок 13 выделения абсолютного значения, интегратор 14 и третий перемножитель 15.

Устройство работает следующим, образом.

Суммарное напряжение сигнала и помехи с выхода фильтра 1, полоса пропускания которого согласована со спектром принимаемого сигнала подается на перемножители 3 и 6, на лин 2 с временем задержки равным длительности элементарной посылки сигнала.

С выхода линии 2 сигнал поступает на перемножитель 5 и через фазовращатель 5 на 90° на перемножитель 6. На выходах фильтров 4 и 7 отклик напряжения определяются в виде

(1)

U--KU U2 co3(-,;i

где 0 / амплитуда и фаза первого сигнала на входе перемножителей 3 или 6, (J2 -f амплитуда и фа.за второ го сигнала на входе

перемножитёля 3 или б, К - коэффициент пропорциональности.

Когда на выходе фильтра 1 фаза сигнала изменяется в соответствии с манипуляцией скачком на 180°, то. перемножитель 3 осуществляет перемножение двух сигналов: одного непосредственно поступающего с выхода фильтра 1 и второго с выхода линии 2, задержанного относительно первого на время Т .После перемножения и фильтрации фильтром 4 отклик приобретает форму постоянно точных посылок, полярность которых определяется разностью фаз на входах перемножителя 3 по формуле (1). Аналогичные процессы происходят в перемножителе б и на выходе фильтра 7. Отличие состоит в том, что фаза одного из сигналов, поступающих на входы перемножителя 3 сдвинута на 90 относительно другого.

Так как разность фаз .сигналов, поступающих навход перемножителя б, кратна , то как следует из формулы U) отклик на выходе фильтра 7 равен нулю.

Теперь допустим, что кроме сигнала на выходе фильтра 1 имеется помеха. Для упрощения рассмотрения предполагаем, что действие помехи заключается в медленном изменении амплитуды смеси сигнала и помехи и скачкообразном изменении фазы этой смеси на величину, отличную от 180°. В действительности характер изменения фазы сигнала от воздействия помех J сложный, но принятая упрощенная модель достаточно достоверно описывает сущность процессов, происходящих в устройстве.

Тогда на выходе фильтра 4 под воздействием помех, импульсы посылок уже не имеют плоские вершины, так как их уровень зависит как от характера изменения огибающей, так и от величины скачка фазы. Ввиду того.

что разность фаз сигналов, поступающих на входы перемножителя б, уже не кратно , .то, как следует и формулы (1)J на выходе фильтра 7 появляются импульсы положительной или отрицательной полярности, а величина этих импульсов обусловлена помехой .

Следовательно, при отсутствии помех на выходе фильтра 4 отклик пропорционален уровню сигнала, а на выходе фильтра 7 отклика нет. Появление помехи дает отклик на выходе фильтра 7, величина этого отклика пропорциональна величине помехи, На первый вход интегратора 14

Q поступает напряжение У г эквивалентное напряжению сигнала. Напряжение Up , эквивалентное напряжению помехи,, с фильтра 7 .поступает на первый вход перемножителя 15, На второй

- вход перемножителя 15 подается напряжение Ь , поэтому напряжение на его выходе будет эквивалентно ОцН Это напряжение с выхода перемножителя 15 подается на второй вход интегратора 14, Соответственно- напряжение на входе интегратора 14 будет равно Unli + Uc Если постоянная интегратора 14 будет равна tr RC, то напряжение на выходе интегратора 14 через время -fc будет равно

5 (U 4i4Uc;. . (2)

После преобразования (2) можно записать в виде

uc/t:

(3) 4tOn /Г)

Если принять, что

,

(4)

(2J можно записать в виде . Uc

(5)

-uiT

что означает, что выходное напряжение интегратора 14 пропорционально отношению сигнала к помехе. Для того, чтобы удовлетворить условие (4J необходимо, чтобы . Учитывая, что (5 не зависит от постоянной интегрирования, то это позволяет значительно повысить точность работы устройства в целом при изменении постоянной времени интегратора 14 и коэффициента усиления усилителей постоянного тока, исполь зуемых в интеграторе 14. Напряжение вида (5)- с. выхода перемножителя 15 поступает на вход блока 13. Принцип работы блока 13 заключается в следуквдем: априорно предполагается, что отношение сигна к помехе всегда больше единицы и поэтому этим блоком осуществляется преобразование знака и преобразование значений ОСП меньше 1 в величину, обратно пропорциональную этому значению с блока 13, оценка отношения сигнала к помехе подается на де шифратор 9, ас него на блок 8, осу ществляющий цифровую индикацию результата измерения, и с помощью переключателя 10 - на блок 11 или на перфоратор 12. Формула изобретения Устройство для измерения отношения сигнала к помехе, содержащее по лосовой фильтр, выход которого соёдинен с входом линии задержки, с одним из входов первого и второго паремножителей, второй вход первого из которых соединен с выходом линии задержки и с входом фазовращателя, а выход его подключен к входу первого фильтра нижних частот, выход фазовращателя соединен с вторым входом второго перемножителя, выход которого соединен с входом второго фильтра 1 ижних частот, и последовательно соединенные дешифратор и блок индикации, второй выход дешифратора через переключатель соединен с входом цифропечатающего блока и с входом перфоратора, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерений, в него введены интегратор, третий перемножитель и блок выделения абсолютного значения, при этом один из входов третьего перемножителя соединен с выходом второго фильтра нижних частот, а второй его вход подключен к выходу интегратора, первый вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, а второй вход интегратора подключен к выходу третьего перемножителя и к входу блока вьщеления абсолютного значения, выход которого подключен к входу дешифратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе J.. Авторское свидетельство СССР 678681, кл. Н 04 В 3/46, 1977 (прототип).