Устройство для измерения отношения сигнал/помеха импульсных сигналов

Устройство для измерения отношения сигнал/помеха импульсных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиотехнике. Целью изобретения является повышение точности измерения. Второй узкополосный фильтр 27 имеет полосу пропускания существенно меньшую, чем полоса частот, необходимая для неискаженной передачи сигнала. Поэтому уровень помехи на выходе такого узкополосного фильтра 27 будет существенно меньше, чем на выходе обычной селективной цепи. Используя свойство второго узкополосного фильтра 27, что огибающая сигнала на его выходе описывается монотонно возрастающей функцией, в предложенном устройстве осуществлено выделение порогового напряжения Unop. прямо пропорционального амплитуде входных колебаний, и автоматическое слежение за Unop. Второй узкополосный фильтр 27 выделяет помеховую составляющую с частотой , на которую настроены первый и второй узкополосные фильтры 8 и 27. Из разности уровней порогового напряжения и узкополосной помехи формируется сигнал, пропорциональный мощности полезного сигнала, и далее определяется искомое отношение сигнал/помеха. Цель достигается за счет обеспечения корректировки уровня, соответствующего уровню полезного сигнала . 2 ил. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .

РЕСПУБЛИК (si)s Н 04 В 17/00

ГОСУДАРСТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1494232 (21) 4845248/09 (22) 27.06.90 (46) 30,12.91. Бюл. ¹ 48 (72) И.В. Калиенко и А,А. Коротун (53) 621.395.664(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1494232, кл. Н 04 В 17/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ 0ТНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ПОМЕХА ИМПУЛЬСНЪ|Х СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиотехнике.

Целью изобретения является повышение точности измерения. Второй узкополосный фильтр 27 имеет полосу пропускания существенно меньшую, чем полоса частот, необходимая для неискаженной передачи сигнала. Поэтому уровень помехи на выходе такого узкополосного фильтра 27 будет существенно меньше, чем на выходе обычной

„,. Ж, „17Î2538 А2 селективной цепи. Используя свойство второго узкополосного фильтра 27, что огибающая сигнала на его выходе описывается монотонно возрастающей функцией, в предложенном устройстве осуществлено выделение порогового напряжения Unop. прямо пропорционального амплитуде входных колебаний, и автоматическое слежение за U«p. Второй узкополосный фильтр 27 выделяет помеховую составляющую с частотой, на которую настрбены первый и второй узкополосные фильтры 8 и 27, Из разности уровней порогового напряжения и узкополосной помехи формируется сигнал, пропорциональный мощности полезного сигнала, и далее определяется искомое отношение сигнал/помеха. Цель достигается за счет обеспечения корректировки уровня, соответствующего уровню полезного сигнала. 2 ил.

1702538

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в адаптивных приемных устройствах имгульсных сигнаII O I3.

Известно устройство для измерения отношения сигнал/шум, содержащее пиковый детектор, последовательно соединенные сумматор, весовой фильтр и детектор шума, Выход сумматора подключен к входу элемента задержки, выход которого подключен через ин Вертор к одному из входов сумматора, и индикатор, Для повышения точности измерений Введены блок формирования эталонных напряжений, блок вычитания, первый преобразователь напряжений и усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, которые соединены последовательно, Второй преобра ователь напряжений и переключатель, Недостатком данного изобэетения является тО, что погрешность вычислений Отношения сигнал/шум возрастает с ростом уровня шумов.

Наиболее близким по технической сущности к ИЗОбретению является jjcTpoAGTBO

1 для измерения отношения сигнал/помеха импульсных сигналов, содержащее два усилителя, пиковый детектор, вычитатель, вычислитель сигнал/помеха, квадратор, блок формирования (БФ) порогового напряженил, уз ко пол осн ый фил ьтр, два амплитудных детектора, амплитудн ый компаратор, элемент MflM, RS-триггер, ключ, линию задержки, дВустОронний oil eíè3èTeëü, дифференцирующую цепь., ограничитель, ждущий мультивибратор, сумматор и выпрямитель, Узкополосный фильтр искажает входной импульсный сигнал, но и также очищает его от шумов, лежащих вне его полосы.

Повышение точности измерения достиГается за счет обеспечения корректировки уровня порогового напряжения, вырабатыВ,.:амиго блоком формирования порогового напряжения, Точность вычисления Отношения сигнал/помеха этим устройством снижается apl Воздействии ГармоническоГО сиГнала с чс3стотОЙ, равнОй мГновенной час" тоте радиоимпульса.

Цель изобретения -. повышение точности измерения отношения сигнал/поМЕХс!, Указанная цель достигается тем, что а устройстве, содержаuДем сумматор, блок формирования порогового напряжения, лини:о задержки, последовательно соединенные первый усилитель и пиковый детектор, последова ельно соединенные квадратор и вычитатель, последовательно соединенные первый узкополосный фильтр, первый и BTo"

10 первого усилителя, дополнительно выход

35 первого усилителя соединен с входом втоU =-0 cosa t

55 рой Входы которого соединены соответственно с выходом первого усилителя и выходом первого ключа, первый амплитудный детектор, амплитудный компаратор, второй вход которого соединен с выходом блока формирования порогового напряжения, элемент ИЛИ и первый ВЯ-триггер, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выпрямитель, вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого сумматора и входом блока формирования порогового напряжения, последовательно соединенные второй амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом первого усилителя, двусторонний ограничитель, дифференцирующую цепь, первый ограничитель и ждущий мультивибратор, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, первый выход первого ограничителя подключен к второму входу первого RS-триггера, второй выход первого ограничителя подключен к входу линии задержки, выход которой соединен с вторым входом элемента ИЛИ и входом первого ключа, второй усилитель, выход котороI o соединен с входом каадратора, вычислитель сигнал/помеха, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом квадратора и выходом вычитателя, вход которого Соединен с выходом пикового детектора, а выход вычислителя сигнал/помеха является выходом устройства, входом которого является вход рого усилителя через введенные и последовательно соединенные третий ключ, второй узкополосный фильтр, третий амплитудный детектор, второй выпрямитель, третий усилитель и второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом блока формирования порогового напряжения.

Кроме того, введены второй ключ. вход и выход которого соединены соответственно с вторым выходом первого ограничителя и вторым входом второго узкополосного фильтра, а также последовательно соединенные инвертор, вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, второй

Ограничитель и второй RS-триггер, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого Ограничителя и управляющим входом третьего ключа.

Сущность изобретения основывается на использовании свойств высокодобротного фильтра, выходное напряжение которого при воздействии на его вход колебания

1702538 определяется следующим выражением;

- - Ф

Л

08цх = Q Um (1 — е ) соз (в t — — ), 2 где 08 x — напряжение на выходе высокодобротного фильтра;

0 — добротность фильтра;

Um — амплитуда сигнала;

cop — мгновенная частота входного колебания.

Поскольку высокодобротный фильтр имеет полосу пропускания гораздо меньшую, чем полосу частот, необходимую для неискаженной передачи сйгнала, то уровень шумов на выходе такого фильтра будет существенно меньше, чем на выходе обычной селективной цепи. На выход такого фильтра проходят только шумы с частотой й)ь. Второй узкополосный фильтр вьгделяет составляющую шумов с частотой rib, поскольку сигнал на его вход поступает только во время отсутствия импульса на выходе входного усилителя. Повышение точности измерения обеспечивается за счет корректировки уровня порогового напряжения, вырабатываемого блоком формирования опорного напряжения, и вычитания из него уровня, соответствующего уровню шумов, действующих на частоте во.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 — эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Устройство для измерения отношения сигнал/помеха. импульсных сигналов содержит первый усилитель 1, пиковый детектор 2, вычитатель 3, вычислитель 4 сигнал/помеха, квадратор 5, второй усилитель 6, блок 7 формирования порогового напряжения, первый узкополосный фильтр

8, первый амплитудный детектор 9, амплитудный компаратор 10, элемент ИЛИ 11, первый RS-триггер 12, первый ключ 13. линию 14 задержки, второй амплитудный детектор 15, двусторонний ограничитель 16, дифференцирующую цепь 17, первый ограничитель 18, ждущий мультивибратор 19, первый сумматор 20, первый выпрямитель

21 ° инвертор 22, второй ограничитель 23, второй RS-триггер 24, второй ключ 25, третий ключ 26, второй узкополосный фильтр

27, третий амплитудный детектор 28, второй выпрямитель 29, третий усилитель 30, второй сумматор 31.

Выход первого усилителя 1 соединен с входом пикового детектора 2, первым вхо5

55 дом первогО узкополосного фильтра 8, входом второго амплитудного детектора 15, Выход квадратора 5 соединен с входом вычитателя 3. Последовательно соединены первый узкополосный фильтр 8, второй вход которого соединен с выходом первого ключа 13, первый амплитудный детектор 9, амплитудный компаратор 10, второй вход которого соединен с выходом блока 7 формирования порогового напряжения, элемент ИЛИ 11 и первый RS-триггер 12, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 20. Вход и выход первого выпрямителя соединены соответственно с выходом первого сумматора 20 и входом блока 7 формирователя порогового напряжения. Последовательно соединены второй амплитудный детектор 15, двусторонний ограничитель 16, дифференцирующая цепь

17, первый ограничитель 18 и ждущий мультивибратор 19, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 20. Первый выход первого ограничителя 18 подключен к второму входу первого RS-триггера 12, второй выход первого ограничителя,8 подключен к входу линии 14 задержки, выход которой соединен с вторым входом элемента ИЛИ 11 и входом первого ключа 13. Выход второго усилителя 6 соединен с входом квадратора5. Первый и второй входы вычислителя 4 сигнал/помеха соединены соответственно с выходом квадратора 5 и выходом вычитателя 3, вход которого соединен с выходом пикового детектора 2. Выход вычислителя 4 сигнал/помеха является выходом уСтройства, входом которого является вход первого усилителя 1, Выход первого усилителя 1 соединен с входом второго усилителя .

6 через введенные и последовательно соединенные третий ключ 26, второй узкополосный фильтр 27, третий амплитудный детектор 28, второй выпрямитель 29, третий усилитель 30 и второй сумматор 31, второй вход которого соединен с выходом блока 7 формирования порогового напряжения.

Кроме того, введены второй ключ 25, вход и выход которого соединены сбответственно с вторым выходом первого ограничителя 18 и вторым входом второго узкополосного фильтра 27, а также последовательно соединенные инвертор 22, вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи 17, второй ограничитель 23 и второй RS-триггер

24, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого ограничителя 18 и управляющим входом третьего ключа 26.

Устройство работает следующим образом.

1702538

На вход первого узкополосного фильтра

8 (фиг. 1) поступает с выхода входного первого усилителя 1 радиоимпульс с мгновенной частотой аз и длительностью х„(фиг. 2, а).Поскольку первый узкополосный фильтр

В также настроен на частоту аЬ, то на его выходе значение сигнала определяется era добротностью Q (фиг. 2, б), при этом первый .амплитудный детектор 9 выделяет огибающую сигнала на выходе первого узкополосного фильтра 27

/ с, 1./,д = Сс Ц и (1 — е ) . (1) которая сравнивается в амплитудном компараторе 10 с пороговым напряжением

Unop вырабатываемым блоком 7 (фиг. 2, в).

Г1ри превышении огибающей сигнала над пороговым напряжением на выходе компаратора 10 появляется импульс (фиг, 2, г), передний фронт которого соответствует моменту превышения 0зд вы/ражения (1) над

Unop. Второй амплитудный детектор 15 выделяет огибающую радиоимпупьса (фиг, 2., д), которая поступает на вход двустороннего ограничителя 16, предназначенного для повышения помехоустойчивости устройства при воздействии помех в интервалах между импульсами и помех, поражающих вершину импульса (фиг. 2, е, ж). Очищенные от помех видеоимпульсы поступают на дифференцирующую цепь 17, на выходе которой имеются двуполярные импульсы, соответствующие началу и концу посылки (фиг. 2, з).

Первый ограничитель 18 выделяет импульсы положительной полярности,(соответствующие начал у посылки (фиг. 2, и), которые устанавливают первый RS-триггер 12 в единичное состояние и запускают ждущий мультивибратор 19, который вырабатывает импульс (фиг. 2, к), длительность которого меньше длительности принимающегб импульса и равна t=-mt, где 0< .ч<

Первый RS-триггер 12 возвращаешься в исходное состояние Iëìïóë,ñîì, поступающим с выхода амплитудного компаратора 10 через элемент ИЛИ 11 (фиг. 2, л).

При равенстве

Ые и

Опор =Q Оп (1 — е ) — л/с длительность импульса на выходе первого

RS-триггера 12 равна длительности импульса, вырабатываемого ждущим мупьтивибратором 19. Если с .гр

Unop > Q Um (1 — е ), 15

45 та на выходе первого RS-триггера ""2 присутствуют импульсы с длительностью т;» t соответственно, Сигналы с выхода ждущего мупьтивибратора 19 и первого RSтриггера 12 поступают на первый сумматор

20, на выходе которого образуются импульсы (фиг. 2, и), длительность которых а полярность амплитуды определяется полярностью импульса наибольшей длительности, Первый выпрямитель 21 выделяет постоянную составляющую сигналов с выхода первого сумматора 20, которая корректирует уровень порогового напряжения, вырабатываемого блоком 7. Если Unop оказывается существенно больше Uaq к моменту окончания длительности входной посылки (это характерно для этапа вхождения в режим автоматического слежения за

Unop), то на выходе амплитудного компаратора 10 импульс не появляется. В этом случае первый RS-триггер 12 возвращается в исходное состояние под воздействием импульса с вь хода первого ограничителя 18, прошедшего через линию l4 задержки, и элемент ИЛИ 11 (фиг. 2, н). Длительность задержки;:;д в каждом конкретном случае выбирается из конструктивных соображений. Импульс с вы ода линии 14 задержки поступает также на вход первого ключа 13, который предназначен для шунтирования первого узкополосного фильтра 8 с целью подавления имею цего место в нем остаточного гармонического напряжения и подготовки его к приему очередного радиоимпупьса (фи. 2, б, в, н).

Таким образом, на выходе блока 7 имеется напряжение Unop, прямо пропорциональное амплитуде входных колебаний, Если на входе устройства дейст ует помеха, которая в своем спектре v, eel непрерывное колебание с составляющей mo, то амплитуда входных колебаний во время действия импульса t< после прохождения первого узкополосного фильтра 8 равна сумме амплитуды полезного сигнала и амплитуде гармоники помеховой составляющей

<о

Двупопярные импульсы с выхода дифференцирующей цепи 17 через инвертор 22 поступают на вход второго ограничителя 23, на выходе которого формируется импульс, соответствующий концу посылки (фиг. 2, о), Зтот импульс устанавливает второй RSтриггер 24 в единичное состояние, Импульс с выхода первого ограничителя 18, соответствующий началу посылки (фиг. 2, и), уста1702538 навливает второй RS-триггер 24 в нулевое состояние, Второй RS-триггер 24 управляет работой третьего ключа 26, через который сигнал с выхода входного первого усилителя 1(фиг, 2, а) поступает на второй узкополосный фильтр 27. Также импульс с выхода первого ограничителя 18 поступает на вход второго ключа 25, который предназначен

/ для шунтирования второго узкополосного фильтра 27 с целью подавления имеющега место в нем гармонического напряжения и подготовки к дальнейшей работе. Таким образом, второй узкополосный фильтр 27 работает в течение паузы, соответствующей отсутствию радиоимпульса (фиг. 2, и). Третий амплитудный детектор 28 выделяет огибающую сигнала на выходе второго узкополосного фильтра 27 (фиг. 2, р). Второй выпрямитель 29 выделяет постоянную составляющую сигнала с выхода третьего амплитудного детектора 28, которая усиливается третьим усилителем 30 с коэффициентом усиления, равным

Т

Кзо . Таким образом, сигнал на

Т вЂ” х„ выходе третьего усилителя 30 пропорционаленн помеховой cocTBBpÿþùåé с частотой й4 . Этот сигнал поступает на ичвертирующий вход второго сумматора 31, на неинвертирующий вход которого поступает сигнал с выхода блока 7 формирования парагавага напряжения.

В результате на выходе второго сумматора 31 формируется напряжение, прямо пропорциональное амплитуде полезнога сигнала входных колебаний, которое. проходя через второй усилитель б с коэффициентом усиления поступает на вход квадратора 5, на выходе которого присутствует сигнал, значение которого пропорционально мощности полезного сигнала. Ь ат сигнал поступает на вторые входы вычитателя 3 и вычислитзля 4 отношения сигнал/помеха. Вычитатель 3 формирует сигнал, значение

5 которого пропорциональна мащнаст. шума (помехи), поскольку на первый вход ега поступает напряжение с выхода пикового детектора 2, амплитуда катарага пропорциональна мощности сигнал + па10 меха в канале связи. Вычислитель 4 отношения сигнал/помеха формирует на своем выходе искомое отношение в удобной для потребителя форме. Таким образом, предлагаемое устрайст15 ва по сравненюа с прототипом позволяе повысить точность измерения отношения сигнал/помеха за счет определения и учета амплитуды гармонической составляющей помехи на несущей (мгновенной) частоте

20 (х4.

Формула изобретения

Устройство для измерения отношения сигнал/помеха импульсных сигналов па

25 авт. св. N. 1494232, а т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, выход пергага усилителя саецинен с входам второго усилителя через введенные и последовательно соединенные третий

30 ключ, второй узкополосный фильтр, третий амплитудный детектор, ВТорОА Bblllрямитель, третий. усилитель и второй сумматор, второй вход которого соединен с выходам блока формиравгчия порогового напря>ке35 ния, кроме того, введены второй ключ, вход и выход которого соединены соответственно с вторым выходом первого ограничителя и вторым входом второго узкополосного фильтра, а также последовательна саеди40 ненные инвертар, вход которого соединеч с выходом дифференцирующей цепи, второй ограничитель и второй RS-триггер, второй вход и выход которага соединены саатветсТВВННо с выходам первого ограничителя "

45 управляющим входом третьего клокоча.

1702538 - 63 —

° Lq !

Д, Ф вЂ” г-!

Л Фмщ щД )цюмюю, t

I

Ж

1 л1 й1 1 П (Ц

3—

Е (I I I (г L

Г

I %%И вЂ” г

1 <

Составитель И.Калиенко

Техред M.Mîðråíòàë Корректор С.йевкун

Редактор М.Бандура

Заказ 4552 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113Î35, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101