Способ определения отношения сигнал/шум Советский патент 1982 года по МПК H04B3/46 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ШУМ

1

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может использоваться при автоматизированных измерениях отношений сигнал/шум.

Известен способ определения отноше ВИЯ сигнал/шум сигналов с известнойчастотой заполнения, заключающийся в том, что стробируют входной сигнал, формируют две последовательности импульсов и анализируют их Cl.JQ

Однако известный способ не обеспечивает возможность определения отношения сигнал/шум при произвольной синхронизации входных сигналов.

Цель изобретения - обеспечение воз- |5 можности определения отношения сигнал/ шум при произвольной синхронизации входных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения отно- 20 шения сигнал/шум сигналов с известной частотой заполнения, заключающемуся в том, что стробируют входной сигнал, формируют две последовательности импупь- i

сов и анализируют nXi Ограничивают по пороговому уровню входные сигнапы, из которых формируют две последовательности импульсов, соответствующие положительным и отрицательным переходам входных сигналов через ноль, задерживают одну из сформированных последовательностей импульсов на время Т которой стробируют другую сформированную последовательность, подсчитывают количество простробированных импульсов и общее

I количество импульсов и по отношению их определяют отношение сигнал/шум, причем -€тТ,где Т - период входного сигнала.

На фиг. 1 представлены диаграммы,

( поясняющие сущность выполняемых операций; на фиг. 2 - кривые плотностей вероятностей смещений моментов формирования импульсов под воздействием шумов (в верхней части фигуры) и строб-импульс, начинающийся с момента времени ,, и заканчивающийся в момент времени Ч.а.(в нижней части фигуры); .ЗIeеретическая кривая отношения числа простробированных импульсов к числу им пульсов, до стробирования в зависимости от отношения сигнап/шум; на фиг. 4 структурная электрическая схема устройства, реализующего предложенный способ. Способ определения отношения сигнап/ /шум осуществляется следующим образом. В моменты пересечения исследуемым сигналом порогового уровня (например, нулевого) формируют две последовательности электрических импульсов (фиг. 1а, б, в). В каждой последовательности импульсы следуют с периодом заполнения входного сигнала Т, а сами последовательнос ти сдвинуты между собой на Т/2. Со сдвигом на время Т относительно момен тов появления импульсов первой последовательности формируют строб-импульс (фиг. 1,г), которым стробируют вторую импульсную последовательность (фиг 1,в Если шумы отсутствуют, формируемые электрические импульсы следуют в каждой последовательности через одинаковые интервалы времени, А так как стробирую ший импульс aainyекают от первой последоватеаьности импульсов с задержкой Г7Т/2, импульсы второй последовательности после стробирования не появляются Если шумы имеются, моменты формирования импульсов (фиг. 16, в) смешают ся на некоторую величину ДНа фиг. 2 представлены -кривые плотностей вероятностей смешений моментов формирования для различных отношений сигнал/шум р. Чем больше, интенсивность шума, тем меньше и тем более расплывчата форма кривой распределения, по этому часть импульсов второй последовательности по времени своего появления. начинает совпадать со строб-импупьсом (фиг. 1,в, г), и чем меньше f тем боль шую площадь под кривой распределения 5/i отсекает строб-импульс (фиг. 2) и тем большее число импульсов второй последовательности появляется после стробирования. Отношение числа простробированных импульсов. к общему числу импульсов до их стробирования однозначно зависит от f . (фиг. 3}. Устройство, реализующее предложенный способ,содержит формироватепь импульсов 1, формирователь строба 2, блок управления 3, блок совпадения 4, счетчик импульсов 5, дешифратор 6, блок управления индикацией 7, нвдикатор отношения сигнап/шум 8. Формироватегш импупьсов 1 обеспечивает выдачу импупьсных сигналов в те моменты времени, когда происходит пересечение исследуемым сигналом нулевой пинии. Формирователь 1 имеет один вход, являющийся входом устройства, и два выхода. На каждый выход формирователь импупьсов 1 выдает импульсы, следующие с периодом заполнения входного сигнала. При этом импульсы на втором выходе сдвинуты относительно импульсов на первом выходе на время Т/2, . равное половине периода заполнения входного сигнала. Формирователь импульсов 1 связан с формирователем строба 2, блоком управления 3, блоком совпадения 4, Формирователь строба 2 обеспечивает получение стробируюших импульсов, задержанных на время Т относительно импупьсов, поступающих на формирователь строба 2 с формирователя импульсов 1. Время t выбирается из условия т -чТФормирователь строба 2 входом связан с выходом формироватепя импупьсов l, а выходом - с входом блока совпадения 4, Блок управления 3 обеспечивает демодуляцию входных сигналов, формирование сигналов эталонного времени, команды Выдать на индикатор и сигналов сброса счетчика, необходимых для синхронизации совместной работы блока совпадения 4, счетчика импульсов 5, блока управления индикацией 7. Блок управления 3 связан входами с источником входного сигнала, .с выходом формирователя импульсов 1, а выходами - с входами блока совпадения 4, счетчика импульсов 5, блока управления индикацией 7. Осуществляя демодуляцию входного сигнала, блок-управления выявляет интервалы времени, во время которых частота входного сигнала принимает заранее известное значение и в эти интервалы времени разрешает работу связанных с блоком управления узлов, вьщавая на них необходимые сигналы. Блок совпадения 4 обеспечивает пропускание импульсов с выхода формирователя импульсов при поступлении на другой вход блока совпадения 4 строби- рующих импульсов с выхода формирователя строба 2 в течение эталонного времени, определяемого блоком управления 3. Блок совпадения 4 связан входами с формирователем импульсов 1, формигроватепем строба 2, блоком управления 3, а выходом - с входом счетчика импульсов 5.

Счетчик импульсов 5 предназначен для счета числа импупьсов, поступающих на него с выхода блока совпадения 4, и связан входами с выходами блока совпадения 4 и блока управления 3, а выходом - с входом дешифратора 6.

Дешифратор 6 предназначен для выявления состояния счетчика импульсов 5, при котором в него поступит число им/пульсов, соответствующее одной из грани зон отношений сигнал/шум (р о- ), Выход дешифратора 6 соединен с вkoдoм блока управления индикацией 7.

Блок управления индикацией 7 предна значен для вьщачи на индикатор 8 кода числа, равного среднему значению одной из зон отношения сигнал/шум ( Р- ). Блок управления индикацией 7 содержит в своем составе запоминающие ячейки, каждой из которых соответствует определенная зона значений j5.

Блок управления индикацией 7 связан с Дешифратором 6, из которого поступают сигналы, соответствующие границам зон ( f-i ) блоком управления 3, откуда подается команда Выдать на индикатор, и с индикатором 8, на который блок управления выдает кодьг чисел, соответствующих средним значениям дпя каждой из зон ( .j ). Выход блока управления индикацией 7 соединен с входом индикатора 8.

Индикатор 8 обеспечивает индикацию результатов измерения отношения сигнал/ /шум при поступлении с выхода блока управления индикацией 7 кода числа, соответствующего среднему значению зоны отношений сигнал/шум, выявленной дешифратором 6.

Устройство работает следующим об-.

разом.

Исследуемый периодический или непе- риоди ческий сигнал подают на вход формирователя импульсов 1, на выходах которого формируются импульсы в моменты пересечения сигналом нулевого уровня причем на втором выходе формируются импульсы, сдвинутые на время, равное половине периода заполнения входного сигнала Т/2 относительно импульсов, выдаваемых на первый выход (фиг. 1,а,б,в).

Импульсы второго выхода формирователя импульсов 1 подаются на вход формирователя строба 2 и являются начальными моментами формирования строба. Стробирующие импульсы с выхода формирователя строба 2 (фиг. 1,г) поступают на вход блока совпадения 4, на другие

входы которого подаются импульсы с второго выхода формирователя импульсов 1 (фиг. 1,в) и импульсы эталонной длительности с блока управления 3, определяющие время измерения .

Если шумы отсутствуют, формирова - тепь импульсов 1 вырабатывает импульсы через одинаковые интервалы времени Т. А так как строб-импульс запускается от первой последовательности им -

пульсов и задержка его запускателяС7Т/ „

импульсы второй последовательности в

этом случае не проходят через блок совпадения 4.

Если щумы имеются, моменты срабатывания формирователя 1 смещаются на некоторую величину Д. Эти смещения носят случайный характер.

На фиг. 2 представлены кривые плотностей вероятностей смещений моментов формирования для различных значений отношений сигнал/шум f. Чем больше интенсивность шума, тем меньше р и тем более расплывчата форма кривой распределения. Поэтому часть импульсов второй последовательности по времени своего появления начинает совпадать со строб-импульсом, и чем меньше р тем большую площадь над кривой распределения Si отсекает строб-импульс и тем большее число импульсов пройдет на выход схемы совпадений.

Таким образом, число импульсов, которое за время Т,.,, . с выхода блока совпадения 4 поступает на счетчик импульсов 5, однозначно зависит or с. Каждому значению соответствует определенное число простробированных импупьсов К , а какой-либо зоне значений О- f )

CTi t f 1

соответствует определенный диапазон чисел импульсов, границами которого является МГР,- ; .

В процессе заполнения счетчика 5 эти числа выявляются дешифратором 6, который подключен к счетчику, и поступают на блок управления индикацией 7, соединенный с дещифратором 6.

Если, например, р мало, на счетчик поступает большое число импульсов и в процессе его заполнения дешифратор выделяет несколько значений граничных чисел VI гр. Выходы дещифратора подключены к блоку управления индикацией 7, который выполнен таким образом, что в нем запоминается, какое из значений в процессе измерений было последним; Этому значению соответствует граница одной из зон С pi-, f) ГТоэтому, когда по окончании времеет измерения блок управления 3 выдает на блок управаения индикацией 7 слгнап Выда1ъ на индикатор, на индикатор 8 поступает и отображается на нем код чис па, равного среднему значению отношения сигнал/шум этой зоны, Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает возможность определения отноше гая сигнал/шум при произвольной синхронизации входных сигналов. Формула, изобретения Способ определения отношения сигнал/ шум сигналов с известной частотой запол нения, заключающийся в том, что стробируют входной сигнал, формируют две последовательности .импульсов и анализируют их, отличающийся тем. ЧТО, с целью обеспечения возможности определения отнощения сигнал/шум при произвольной синхронизации входных сигналов. ограничивают по пороговому уровню входные сигналы, из которых формируют две последовательности импульсов, соответствующие положительным и отрицательным переходам входных сигналов через ноль, задерживают оДну из сформированных последовательностей импульсов на время t которой стробируют другую сформированную последовательность, подсчитывают количество простробированных импульсов и общее количество импульсов и по отношению их определяют отнощение сигнал/шум, причем 1- СсТ, где Т - период входного сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3875328, кл. Н 04 В 1/00, 1976.

а

Т

Jг

/л

ЪФС

/л

ТзФС