Устройство для измерения отношения сигналшум

(я)5 6 01 й 29/ УДАРСТВЕННЫЙИЗОБРЕТЕНИЯМИ ГКНТ СССР МИТЕТТКРЫТИ ИЗОБРЕ ТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 808996, кл, 6 01 Я 29/26; 1979,Авторское свидетельство СССРМ 883803, кл, 6 01 В 29/26, 1980,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОГНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ШУМ(57) Использование: изобретение относитсяк радиотехническим измерениям и можетбыть использовано в связи, устройствах обработки информации. Сущность изобретения: входная смесь радиосигнала и шумапоступает на вход полосового фильтра 1,после прохождения которого шумовая компонейта приобретает свойства узкополосного процесса. Время задержки в линиизадержки 2 выбирается так, что радиосигнал на первом ее выходе становится противофазным, а на втором - синфазным свходным радиосигналом с точностью до некоторого малого текущего недобега фазы,обусловленного отличием текущей частоты. Изобретение относится к радйотехническим измерениям, связи и обработке информации и предназначено для измерения отношения сигнал/шум смеси радиосигналов с шумами, а также для выделения ситна- лов из шумов.Целью изобретения является повышение точности измерения отношенйя сйг 2ЧМ радиосигнала от центральной частоты, на которую настрьеналинйя"задержк-и 2, На выходе сумматора 3 выделяется некоррелированная сумма входногои задержанного шумовых процессов, а на выходе сумматора 4 - радиосигнал с удвоенной амплитудой и коррелированная сумма реализаций задержанного и входного шумовых процессов, В элементе вычитания 10 происходит компенсацйя шумовой компоненты и выделение полезного радиосигйалЖ когорый поступает на второй выход устройства. Блок фазовой автоподстройки 8 производит измерение текущего недобега фаз, а фазовращатель 9 осуществляет его компенсац 1 ло, обеспечивая поддержание необходимых фазовых соотношений радиосигналов на входах сумматоров 3 и 4 независимо от величины и знака девиаций"частоты. Оценка уровня шумов производится детектором шума 5, а уровня сигнала -детектором сигнала 6, Измеритель отношения сигнал/шум 7 формирует оценку входного отноШения сигнал/шум и обеспечивает ее выдачу на выход ь устройства для дальнейшего использования. 2 ил д нал/шум и выделения модулирующей функции радиосигналов из шумов. -На фиг, 1 представлена структурная электрическая схемй устройства для измерения отношения"сйгнал/шум; на фиг, 2 - структурная электрическая схема блока фазовой подстройки,Устройство для измерения отношения сигнал/шум содержит полосовой фильтр 1,Разделение входного процессаОвх=Азп( ( аЪ + Л м ) т + Ъ +п(т) (4) 50при ЧМ и входного процессаО-=Азп(оЪ+ уЪ )+п (5)при АМ,где ро - начальная Фаза радиосигнала;п(т) - реализация шумового процесса;йЪ - несущая частота радиосигнала;А(т) - модулирующее напряжение приАМ, на сигнальную и шумовую компонентыпроизводится путем сложения входного (4) линию 2 задержки, выходы которой соединены соответственно с вторыми входамипервого 3 и второго 4 сумматоров, детекторшума 5 и детектор сигнала 6, выходы которых подключены к входам измерителя отношения сигнал/шум 7, блок 8 фаэовойавтоподстройки, выход которого через фазовращатель 9 соединен с входом линии 2задержки, элемент 10 вычитания, первыйвход которого подключен к выходу первого 10сумматора 3 и входу детектора 5 шума, второй вход - к выходу второго сумматора 4, авыход элемента 10 вычитания соединен спервым входом блока 8 фазовой автоподстройки и входом детектора 6 сигнала, выход 15полосового фильтра 1 соединен с первымивходами сумматоров 3 и 4 и подключен квторым входам фаэовращателя 9 и блока 8Фаэовой автоподстройки,Блок 8 Фазовой автоподстройки содержит фазовый детектор 11, к входам которогоподключены выходы первого 12 и второго 13ограничителей, входы которых являютсявходами блока фазовой автоподстройки,выход фазового детектора 11 через усилитель 14 и элемент 15 управления соединенс выходом блока фазовой автоподстройки,Устройство для измерения отношениясигнал/шум работает следующим образом.Аддитивная смесь сигнала и шума поступает на вход полосового фильтра 1, имеющего полосу пропускания, выбираемую иэусловияД 1 = 2 Ди (1)при частотной модуляции и из условия 35Дпп =(4 - 6) Гм (2)при амплитудной модуляции, гдеДв- девиация частоты;-м -верхняя частота в спектре модулирующего напряжения. 40После прохождения через такой Фильтрисходный шумовой процесс приобретаетсвойства узкополосного, т.е, время его корреляции равно(8) или (5) и прошедших Фазовращатель 9 задержанных в линии 2 задержки радиосигналов.Время задержки радиосигналов на первом выходе линии 2 задержкиТотз 1 =(2 и - 1) - о -ДТ тк. (6)2а на втором выходе линии 2 задержкиз 2 =2 и - О -ДТтк2+ ЛТ - максимальное значение изменения периода несущей частоты входногорадиосигнала, вызванного девиацией частоты и при ЧМ и нестабильностью частотыпри АМ,Период принимаемой частотыТ=То + ЛТ, (9)Кроме того, выполнение условия (2) приводит к тому, чтот, ( ), (10)т,е, время изменения модулирующегонапряжения в 2-3 раза больше временикорреляции шумового процесса или времени задержки радиосигнала в линии 2,Условие (6) обеспечивает получениевходным напряжением (4) или (5) на первомвыходе линии 2 задержки Фазового набега,кратного л - д л, изменяющего фазу радиосигнала на противоположную, а условие (7)- фазового набега на; втором выходе линии2 задержки, кратного 2 л - д л, обеспечивающего его синфазность с входным напряжением, т.е. для ЧМ - радиосигнала:О,=-Азпио Дв)+у, -дл ) 1++ п(1 гз 2 ) (12)где дл- текущее значение недобега фазы,обусловленное превышением текущим периодом входного сигнала временгз и Э 2 задержки, чо следует из условий (6)и (7) их выбора, Очевидно, что дл=О приприеме .сигнала с Т=То- ДТ, идл =- Длп 1 при приеме сигнала сТ=ТО+ЬТ.8 сумматоре 3 происходит сложениевходного (4) или (5) и задержанного (11) радиосигналов, поэтому напряжение на еговыходе представляет собой сумму реализаций входного и задержанного шумовых процессов и небольшую по амплитудесоставляющую радиосигнала, нескомпенсированную из-за наличия недобега фазы,На выходе сумматора 4 в результатесложения напряжений (4) или (5) и (12) формируется сумма радиосигнала, имеющегоамплитуду, близкую к удвоенной, и реализаций задержанного и входного случайных 5шумовых процессов,В элементе 10 вычитания происходиткомпенсация шумовых процессов при ихпротивофазном вычитании и выделение радиосигнала, который поступает на второй 10выход устройства для дальнейшего детекти- .рования с целью выделения модулирующего напряжения,Выделенный из шумов радиосигнал поступает на вход ограничителя 12 блока 8 15фазовой автоподстройки и далее на фазовый детектор 11, на второй вход которогопоступает входной радиосигнал после ограничителя 13. Ограничители 12 и 13 осуществляют глубокое амплитудное ограничение 20радиосигналов. Фазовый детектор 11 измеряет разность фаз входных сигналов, которая в начальный момент равна дхНапряжение с выхода фазового детектора 11, пропорциональное разности фаз, 25усиливается усилителем 14 и посредствомэлемента 15 управления воздействует нафазовращатель 9 так. что последний компенсирует начальный "недобег" фаз дгврадиосигналах 11) и (12), 30Следовательно, после замыкания цепифазовой автоподстройки напряжение радиосигнала на первом выходе линии 2 задержки противофазно; а на втором выходе -синфазно напряжению входного радиосигнала независимо от величины девиации частоты, что обеспечивает выделение навыходе сумматора 3 суммы некоррелированных реализация входного шумового процесса, а на выходе элемента вычитания 10- 40отфильтрованного от шумов радиосигнала.Оценка уровня шумов формируетсядетектором 5 шума путем двухполупериодного выпрямления и усреднения напряженияшумов, а оценка уровня сигнала - детектированием и усреднением радиосигнала вдетекторе 6 сигнала, Измеритель 7 отношения сигнал/шум формирует оценку величины входного отношения сигнал/шумрадиосигнала в аддитивной смеси с.шумами, которая поступает на первый выход устройства для регистрации или иного использования.Устройство для измерения отношения сигнал/шум обеспечивае повышение точностей измерения отношения сигнал/шум и выделения модулирующей функции при приеме широкополосных частотно-модулированных или низкостабильных по частоте амплитудно-модулированных радиосигналов в аддитивной смеси с шумами и помехами.Формула изобретения Устройство для измерения отношения сигнал/шум, содержащее последовательно соединенные полосовой фильтр, вход которого является входом устройства, первый сумматор, элемент вычитания, детектор сигнала и измеритель отношения сигнал/шум, Выход которого является первым Выходом устройства, а также линию задержки, первый выход которой подклОчен к второму входу первого сумматора, а второй Выход - к второму входу второго сумматора, первый вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а выход второго сумматора подключен к второму входу элемента Вычитания, детектор шума, выход которого подключен к второму входу измерителяотношения сигнал/шум, о т и ч а юг е е с ятем, что, с целью повышения точности измерения отношения сигнал/шум и Выделения модулирующей функцйи радиосигналов из шумов, введены фазовращатель и блок фазовой автоподстройки, первый вход которого подключен к выходу элемента вычитания,а второй вход обьединен с первым входомфазовращателя и подключен к первому входу второго сумматора, выход блока фазовой автоподстройки через управляющий вход фазовращателя и его выход соединен с Входом линии задержки, вход детектора шума подключен к первому входу элемента вычитания, выход которого является вторым выходом устройства, блок фазо вой автоподстройки содержит фазовый детектор, выход которого через усилитель и элемент управления соединен с выходом блока, а первый и второй входы блока соответственно через первый и второй ограничители соединены со Входами фазового,детектора,1749853 Редак Головач роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10 аз 2594 ВНИИП Составитель Л. СорокинаТехред М.Моргентал Корректор 8. Гирн Тирах Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5