Способ измерения отношения сигнал шум и устройство для его осуществления

(46) 15.12.89. Бюл. Ф 46 1) Рязанский отехнический ин ститут(56) Авторско1 89753, кл,АвторскоеВ 1038898, кл Р и О.Н.Дорогов5(088.8)свидетельство СССРО 01 Н 29/26, 1981видетельство СССРС 01 Н 29/26, 1983. в двух частотных диапазонах, границей разделения которых является половинное значение ширины спектравходного шума, вычисляют функцию отэтих величин (например, частное),по которой судят об искомой величине. В устройстве смесь сигнала ишума преобразуется в нелинейном элементе 1. Иэ его выходного сигналас помощью последовательно соединенных первого полосового фильтра ,первого вкадратора 3 и первого фильтра 4 нижних частот формируется напряжение, пропорциональное мощности шума, а с помощью последовательно соединенных второго полосового фильтра 6, второго квадратора 7 и второгофильтра нижних частот - мощность радиос оценок инеифор- альа, В вычитателе 9яжение, пропорциосигнала, которое игнала и шируется на ое мошност одасивно ной ф ов делител з в тся на один с.п, ф-лы,л пазо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯСИГНАЛ/ШУМ И УСТРОЙСТВО ДПЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение может быть использовано в многоканальных системах зи для получения текущих тношения сигнал/шум при дейпомехи. ствии шума и широкополосноиЦель изобретения - улучшение ности и расширение динамического диапазона измерений отношения сигнал/помеха при действии гаусовского некоррелированного шума и широкополосной помехи с изменяющейся интенстью - достигается путем линейтрации в двух частотных дианелинейно преобразованной смеси сигнал + помеха, Согласно способу смесь сигнала и шума преобрают с помощью нелинейного элемента с квадратичной характеристикойи находят значения спектральной плотности мощности полученного процессаИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано вмногоканальных системах радиосвязидля получения текущих оценок отношения сигнал/шум прй действии шумаи широкополосной помехи изменяющейсяинтенсивности,Целью изобретения является улучшение линейности и расширение динамического диапазона измерения отношения сигнал/шум при действии гаусовского шума и широкополосной помехи с изменяющейся интенсивностьюпутем линейной фильтрации в двухчастотных диапазонах нелинейно преобразованной смеси сигнал плюс шум.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения отношения сигнал/шум, на Фиг. 2 - эпюры,поясняющие предлагаемый способ измерения,Устройство для измерения отношения сигнал/шум содержит последовательно соединенные нелинейный элемент 1, вход которого является входом устройства, первый полосовойфильтр 2, первый квадратор Э, первый фильтр 4 нижних частот и делитель 5, выход которого является выходом устройства. Кроме того, устройство содержит последовательносоединенные второй полосовой фильтр6, вход которого подключен к выходунелинейного элемента 1, второй квадратор 7, второй фильтр 8 низких частот и вычитатель 9, второй вход которого подключен к выходу первогофильтра 4 низких частот, а выход подключен к другому входу делителя 5,Предлагаемый способ рассмотрим напримере работы устройства для егореализации.Пусть на вход нелинейного элемента 1 поступает нормальный шум с полосой а Р, спектральной плотностьюмощности Ья /ДР, центральной часто 2той Г (фиг. 2 а) и гармоническийсигнал Пз = Азсоэ(гл 1 е С +Ч )(Фиг. 2 б),Приводимые расчеты полученыдля нелинейного элемента с параболической характеристикой вида у =ах , где а - масштабный коэффициент. Запишем непрерывную низкочастотную часть спектра шума на выходенелинейного элемента 1 в видегде 8 (Г) - спектральная плотностьмощности шума, образованная взаимодействием шума с самим собой(2) 1 О Бз (1) - спектральная плотностьмощности шума, образованная взаимодействием сигнала и шума 15 а А Ь /4 Р, 140, 0,5 аРДя=ф 0 для других 1(3) 20 25 30 35 40 Г 1, дР 1/2 й РЗ, (4)На = 0 ф(ЪР/2 д Р 31, 1 сО, а Р/23О ф)0 Р/Д 45 Тогда мошности шума на выходах полосовых фильтров 2 и 6 равны соот- ветственно Р, = 2 1 н, (Г)Ба 1; (6) Р, = г н,(г)в(г)а. (7)Используя соотношения (1) (3) для значений спектральной плотности мощности шума, на выходе нелинейногоэлемента получаем 55 Р, : 4 а(В /г) (Я) ГраФик спектральной плотности мощности шума в диапазоне видеочастот на выходе нелинейного элемента показан на фиг. 2 в. Как следует иэ диаграммы, при действии полезного сигнала происходит перекос спектра вблизи частоты 0,54 Р. При этом в диапазоне частот (О - 0,54 Р) происходит увеличение спектральной плотности шума, пропорциональное мощности воздействующего полезного сигнала. Положим, что центральные частоты первого и второго полосоных фильт. ров 2 и 6 (фиг. 1) равны соответственно Г 1 и Г . Эти частоты выбираются из соотношений 0 ( Г ( 0,50 Р, 0,5 Р С Г, ( а Р. Для упрощения выкладок положим, что полосовые фильтры 2 и 6 имеют идеальные амплитудно"частотные характеристики, которые определяются следующим образом5 15 Р; а 4 а 10,25 А 6+ 3(6/2) (9) Напряжения Б и Б на выходах фильтров 4 и 8 нижних частот пропорциональны мощности процессов на входах квадраторов 3 и 7. Поэтому с точностью до постоянного сомножителя можно записать1 Ю = Ь; У;, = 4 Аа л + Збе (1 О)Таким образом, напряжение ц пропорционально только мощности шума, а напряжение Б является функцией мощностей сигнала и шума. Для получения напряжения, пропорцнонапьного только мощности сигнала используется вычитатель 9, напряжение на выходе которого равно 11 - ,( 11 где,1 - постоянный весовой коэффициент. Ланное напряжение и напряжение 11 подаются на входы делителя, напряжение на выходе которого равноц -м 1.1 4 Д 5 +(3-с)3 ив и а1291486нелинейного элемента с квадратичнойхарактеристикой, о т л и ч а ю -ш и Я с я тем, что, с целью повьепе 10 15 20 25 30 ния линейности и расширения динами" ческого диапазона измерения, производят измерение значений спектральной плотности мощности процесса на выходе нелинейного элемента в двух частотных диапазонах, границей разделения которых является половинное значение ширины спектра шума (сигнала), вычисляют Функцию от этих величин, по которой судят об искомой величине.2. Устройство для измерения отношения сигнал/шум, содержащее нелинейный элемент с квадратичной характеристикой, вход которого является входом устройства, последовательно соединенные первый квадратор, первый фильтр нижних частот и делитель, выход которого является выходом устройства, а также второй фильтр нижних частот, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения линейности и расширения динамического диапазона устройства, введены первый полосовой фильтр, последовательно соединенные второй полосовой Фильтр, вход которого подключен к выходу не35 40 13, = 4 А /3= 8 Р /Р(12) йгде РЛб/2 - мощность сигнала;Р =- мощность шума,Таким образом, напряжение на выходе устройства измерения отношениясигнал/шум пропорционально отношениюсигнал/шум на входе,формула изобретения1. Способ измерения отношения сигнал/шум, при котором смесь сигнала и шума преобразуют с помощью линейного элемента, и второй квадратор, а также вычитатель, первый входкоторого подключен к выходу второгофильтра нижних частот, второй входк выходу первого фильтра нижних частот, а выход к второму входу делителя, при этом входы первого и второго полосовых фильтров подключенык выходу нелинейного элемента, выход первого полосового фильтра подключен к входу первого квадратора,а выход второго квадратора - к входу второго Фильтра нижних частот.1529148 а Составитель И, МихалевРедактор Т. Парфенова Техред П.Сердюкова Корректор М. По ираж 7 каз 7 одпис Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР 3035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 и, инодств цно-издательскип комбинат Патент , г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 лхп,г г.2