Устройство для измерения параметров шумового сигнала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК В 15/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Горьковский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательскийрадиофизический институт(54) (57) 1. УСТРОЛСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ШУМОВОГО СИГНАЛА, содержащее последовательно соединенные детектор огибающей и детектор наименьших значений, а также регистратори генератор тактовых импульсов, подключенный к первому управляющему входудетектора наименьших значений, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измеренияпараметров нерегулярной импульсной компоненты шумового сигнала, в него введеныдетектор наибольших значений, элементзадержки, три синхронных интегратора,три синхронных детектора, два сумматора,детектор нуля, триггер, ключ и генератормеандра, выход детектора наименьших значений через последовательно соединенныепервый синхронный интегратор и первыйсинхронный детектор подключен к первому входу регистратора, второй управляющий вход детектора наименьших значенийчерез элемент задержки подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход детектора огибающей подключен к прямому входу первого сумматора и через последовательно соединенные детектор наибольших значений, первый и второй управляющие входы которого соединены с соответствующими управляющими входами детектора наименьших значений, и второй синхронный интегратор - к прямому входу второго сумматора, инверсные входы сумматоров подключены к выходу первого синхронного интегратора, выход первого сумматора через последовательно соединенные ключ, третий синхронный интегратор и второй синхронный детектор подключен ко второму входу регистратора, выход второго сумматора через третий синхронный детектор подключен к третьему входу ре- ф гистратора, а через последовательно соединенные детектор нуля и триггер - к управляющему входу ключа, выход генератора меандра соединен с управляющими С входами синхронных интеграторов и синхронных детекторов.2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что детектор наибольших значений со- ма держит диод, анод которого является входом ( детектора наибольших значений, конден- рв сатор и два, дополнительных ключа, сигнальные входы которых соединены с катодом диода, выход первого дополнительного ключа К) является выходом детектора наибольших Д значений, конденсатор подключен параллельно второму дополнительному ключу, а управляющие входы первого и второго дополнительных ключей являются соответственно . первым и вторым управляющими входами детектора наибольших значений,Изобретение относится к радиоизмерительной технике, а именно к устройствам,предназначенным для радиоастрономических измерений, и может быть использовано в составе модуляционного радиометран 5для измерения параметров гауссовои и импульсной компонент шумового сигнала смалыми характерными временами импульсной составляющей,Известно устройство для измерения параметров регулярных импульсных сигналов,10содержащее модуляционный радиометр ннакопитель 1).Однако это устройство не позволяетс достаточной точностью измерять параметры нерегулярных импульсных компонентс мальгми характерными временами.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения параметровшумового сигнала, содержащее последовательно соединенные детектор огибающей и детектор наименьших значений, регистратор и генератор тактовых импульсов, подключенный к первому управляющему входу детектора наименьших значений 2.Однако известное устройство для измерения параметров шумового сигнала, 25осуществляя измерение гауссовой компоненты шумов, не обеспечивает измеренияпараметров нерегулярной импульсной компоненты,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем измере- ЗОния параметров нерегулярной импульснойкомпоненты шумового сигнала,Поставленная цель достигается тем, чтов устройство для измерения параметров шумового сигнала, содержащее последовательно соединенные детектор огибающей и де- З 5тектор наименьших значений, а также регистратор и генератор тактовых импульсов,подключенный к первому управляющему вхо.ду детектора наименьших значений, введены детектор наибольших значений, элементзадержки, три синхронных интегратора,три синхронных детектора, два сумматора,детектор нуля, триггер, ключ и генератормеандра, выход детектора наименьших значений через последовательно соединенныепервый синхронный интегратор и первый 45синхронный детектор подключен к первому входу регистратора, второй управляющий вход детектора наименьших значенийчерез элемент задержки подключен к выходу генератора тактовых импульсов,выход детектора огибающей подключенк прямому входу первого сумматора и через последовательно соединенные детекторнаибольших значений, первый и второй управляющие входы которого соединены с соответствующими управляющими входами55детектора наименьших значений, и второисинхронный интегратор - к прямому входу второго сумматора, инверсные входысумматоров подключсны к выходу первого синхронного интегратора, выход первого сумматора через последовательно соединенные ключ, третий синхронный интегратор и второй синхронный детектор подключен ко второму входу регистратора, выход второго сумматора через третий синхронный детектор подключен к третьему входу регистратора, а через последовательно соединенные детектор нуля и триггер к управляющему входу ключа, выход генератора меандра соединен с управляющими входами синхронных интеграторов и синхройных детекторов, кроме того, детектор наибольших значений содержит диод, анод которого является входом детектора наибольших значений, конденсатор и два дополнительных ключа, сигнальные входы которых соединены с катодом диода, выход первого дополнительного ключа является выходом детектора наибольших значений, конденсатор подключен параллельно второму дополнительному ключу, а управляющие входы первого и второго дополнительных ключей являются соответственно первым и вторым управляющими входами детектора наибольших значений,На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства для измерения параметров шумового сигнала,Устройство содержит детектор 1 огибающей, детектор 2 наименьших значений, детектор 3 наибольших значений, первый 4 и второй 5 сумматоры, первый 6, второй 7 и третий 8 синхронные интеграторы, первый 9, второй 10 и третий 11 синхронные детекторы, регистратор 12, генератор 13 тактовых импульсов, элемент 14 задержки, детектор 15 нуля, триггер 16, клнрч 17, генератор 18 меандра, при этом детектор 3 наибольших значений содержит диод 19, конденсатор 20, первый 21 и второй 22 дополнительные ключи,Устройство работает следующим образом.Генератор 13 тактовых импульсов формирует периодическую последовательность импульсов с периодом Т и длительностью 71,. Период Т определяется условиемТ -- (3 - 4) Г,где С - интервал корреляции исследуемогопроцесса,а длительность , импульсов определяется условием Элемент 14 задержки сдвигает последовательность импульсов на время, равное длительности импульса.При поступлении на вход устройства шумового сигнала, имеющего гауссову и импульсную компоненты, детектор 1 огибающей выделяет огибающую этого сигнала.Напряжение огибающей поступает на сигнальные входы детекторов 2 и 3 и на прямой вход первого сумматора 4. Детек3тор 2 наименьших значений и детектор,3 наибольших значений осуществляют на интервале Т, измерение и фиксацию соответственно наименьшего и наибольшего значений напряжения огибаюшей смеси гауссова шума и импульсной компоненты. Происходит это следуюшим образом,В начале очередного интервала измерения на управляющий вход второго дополнительного ключа 22 детектора 3 наи больших значений поступает импульс с элемента 14 задержки, при этом второй дополнительный ключ 22 замыкается на время 2 Т и через него разряжается конденсатор 20. Затем конденсатор 20заряжается через диод 19 до напряжения, равного значению напряжения на выходе детектора 1, Уменьшение напряжения на выходе детектора 1 не приводит к уменьшению напряжения на конденсаторе 20, так как диод 19 в цепи разряда конденса тора при этом запирается, увеличение напряжения на выходе детектора 1 приводит к дальнейшему росту напряжения на конденсаторе 20. Таким образом, в конце интервала измерения Т, напряжение на конденсаторе 20 оказывается равным наибольшему на данном интервале Т напряжению на выходе детектора 1. В конце интервала Т измерения на управляющий вход первого дополнительного ключа 21 поступает импульс с генератора 13 тактовых импульсов.з 0 Первый дополнительный ключ 21 замыкается и измеренное на данном интервале наибольшее значение напряжения огибающей поступает на вход второго синхронного интегратора 7. Поскольку детектор 3 обладает высокой чувствительностью к им-З пульсной компоненте сигнала, напряжение на его выходе пропорционально пиковым значениям смеси гауссовой и импульсной компонент.40Одновременно детектор 2 наименьших значений аналогичным образом осуществляет выбор и фиксирование наименьшего значения огибающей входного сигнала на каждом интервале Т, измерений. Поскольку длительность входных импульсов 45 не превышает интервала Т, то чувствительность детектора 2 по отношению к ним мала. Поэтому на выходе детектора 2 при сутствует сигнал, обусловленный только гауссовой компонентой. Первый синхрон-, ный интегратор 6 усредияет выходной сигнал детектора 2. Напряжение с выхода первого синхронного интегратора 6, пропорциональное средней мошности гауссовой компоненты, демодулируется первым синхронным детектором 9 и поступ аету на первый вход регистратора 12. Второй синхронный интегратор 7 усредняет выход ной сигнал детектора 3, Все три синхронных интегратора имеют одинаковые постоянные времени Ю, определяемые условиемсс 1, сс ф 1где Т 2 - интервал наблюдений (постояннаявремени интегратора модуляционного радиометра).Напряжение на выходе второго синхрон.ного интегратора 7 пропорционально пиковой мощности смеси гауссовой и импульс.ной компонент. Напряжение с выхода второго сумматора 5, пропорциональное пиковой мощности импульсной компоненты, .демодулируется третьим синхронным детектором 11 и поступает на третий вход регистратора 12, Коэффициенты передачи детекторов 2 и 3 выбираются такими, чтобы лри наличии на входе сигнала только с гауссовой компонентой напряжение на выходе второго сумматора 5 было равно нулю. Напряжение на выходе первого сумматора 4 пропорционально разности огибающей входного сигнала и напряжения с выхода первого синхройного интегратора 6. Сигнал с выхода второго сумматора 5 поступает на вход детектора 15 нуля, который формирует случайную последовательность импульсов, определяемую временем, в течение которого уровень сигнала на выходе второго синхронного интегратора 7 превышает уровень сигнала на выходе первого синхронного интегратора 6. Передним фронтом импульса с детектора 15 нуля запускается, а задним фронтом срывается триггер 16, управляющий ключом 17.Ключ 17 выделяет на интервале Т наблюдений временные интервалы, соответствующие присутствию во входном сигнале импульсной компоненты. В эти интервалы времени напряжение с выхода первого сумматора 4 через ключ 17 поступает на третий синхронный интегратор 8, где усредняется. Демодулированный сигнал с выхода второго синхронного детектора 10, пропорциональный средней мощности импульсной компоненты, поступает на второй вход регистратора 12,Генератор 18 меандра осуществляет в модуляционном радиаметре управление модулятором, установленным на входе высокочастотного усилительного тракта радиометра, и предназначен также для фор-мирования опорных напряжений в синхронных интеграторах 6 - 8 и синхронных детекторах 9 - 11. Частота Г мендра определяется словиемУГГ,гдедГ - ширина спектра флуктуаций параметров устройства.При поступлении на вход устройства сигнала только с гауссовой компонентой напряжение на выходе второго сумматора 5106122 ЬТаким образом, в предлагаемом устройстве наряду с измерением средней мощности гауссовой компоненты шумового сигнала реализовано измерение пиковой и средней мощности импульсной компоненты, 5 что позволяет расширить функциональныевозможности устройства и обеспечить анализ тонкой структуры радиоизлучения космических источников (звезд, туманностей, пульсаров и т. д.). 5равно нулю и сигнал на третьем входе регистратора 12 отсутствует, При нулевом сигнале на выходе второго сумматора 5 разомкнут ключ 17, при этом сигнал с выхода первого сумматора не поступает на второй вход регистратора 12. На первый вход регистратора 12, как и в первом случае, поступает сигнал,. пропорциональный средней мощности гауссовой компоненты. итель НИ. Верес77 Калин Соста ц Техред Тираж ПИ Государст дела м изоб Москва, Ж -П Патент, Редактор Н. КиштулинЗаказ 10060/58ВНИИ Корректор О.Подписноекомитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5од, ул, Проектная, 4 ил венного етеннй 5, Рау Ужго