Устройство для измерения интенсивности шумовых помех

(56) Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1277008, кл, 6 01 В 23/00, 1985.Авторское свидетельство СССР Ю 1138758, кл. 6 01 й 23/175, 1981, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ШУМОВЫХ ПОМЕХ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для измерения интенсивности шумов на фоне узкополос.ных помех и импульсных сигкзлов заданной длительности в радиоприемных устройствах различного назначения. Цель изобретения - повышение точности измерения интенсивности шумов, Цель достигается эа счет исключения влияния напряжений полезных сигналов и узкополосных помех на процесс измерения. Устройство для измерения интенсивности шумовых помех содержит детектор, линию задержки с в ройство логарщее устройстванного устрое точкостныеесли частоы шумов и Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для Измерения интенсивности шумов на фоне узкополосных помех и импульсных сигналов заданной длительности в рздиоприемкых устройствах импульсных РЛС и т.д.Известен одноканзльный спектроакализатор шумовых сигналов, измеряющий спектральную мощность методом фильтрации и содержащий последовательно, соединенные линейный полосовой фильтр, квадратичный детектор, усредняющее устифмиро.йства яхаракттныесигнало ройство. а также уст вания и регистрирую Недостатком указ ляются его невысоки ристики в случае,временные параметр близкие. Известен также с мовых сигналов, соде лосовой фильтр. ае линию задержки с отв кия. одновходовые блализатор шуинейкый поусреднитель. лаки вычитажения, источпектроа ржащий тектор. одами, окиумко ГОСУДАРСТВЕН ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР отводами, в блоков умножения, два сумматора, два элемента задержки, два делителя напряжения, блок вычитания, блок взятия модуля и нелинейный элемент, Новым в изобретении является введение в устройство соединенных последовательно первого и второго элементов задержки, первого делителя напряжения, блока вычитания и блока взятия модуля, а также нелинейного элемента и второго делителя напряжения, при этом второй сумматор имеет двз суммирующих и два вычитающих входа. а каждый из гп отводов линии задержки соединен с соответствующим входом одного иэ гп,блоков умножения, на вторые входы которых подаются одинаковые коэффициенты. равные величине 1/е, Для исключения влияния по- . лезных импульсных сигналов и узкополос-. ных помех на процесс измерения и для обеспечения фильтрации шумов время задержки в элементах задержки должно быть . равно длительности полезного сигнала, а Я суммарное время задержки в линии выбирают равным удвоенной длительности полезного импульсного сигнала. 3 ил.ник регулируемого напряжения, два сумматора, двухвходовые блоки умножения и сумматоры на в-входов.Недостатком данного устройства обусловлен низкой точностью определения параметров шумов, длительность которых приблизительно равна длительности сигнала,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является спектроанализатор шумовых сигналов, содержащий последовательно соединенные линейный полосовой фильтр, детектор, усреднитель и блок логарифмирования, а также линию задержки с гп отводами, гп блоков вычитания, щ блоков умножения, два сумматора, источник регулируемого напряжения и щ+1)-й блок умножения. причем каждые два соседних отвода линии задержки попарно подсоединены к соответствующим входам блоков вычитания, первый и последний отводы линии задержки. подсоединены к входам последнего блока вычитания, выходы блоков вычитания подсоединены к соответствующим входам гп блоков умножения. выходы которых подсоединены к входам первого сумматора, своим выходом соединенного с первым входом (а+1)-го блока умножения, второй вход последнего подключен к источнику регулируемого напряжения, а выход (а+1)-го блока умножения подсоединен к одному из входов второго сумматора, второй вход которого подключен к последнему отводу линии задержки.Однако цветное устройство характеризуется ограниченной точностью при измерении интенсивности шумов, спектральные и временные характеристики которых близки к характеристикам полезных сигналов.Цель изобретения - повышение точности напряжения интенсивности шумов путем иисключения влияния напряжений полезных сигналов и узкополосных помех на процесс измерения.Поставленная цель достигается тем, что в спектроанализатор шумовых сигналов, содержащий детектор, линию задержки с в отводами, в блоков умножения. выходы которых подключены к входам первого сумматора, второй сумматор, введены соединеныые последовательно первый и второй элементы задержки, делитель Напряжения, блок вычитания и блок взятия модуля, выход которого соединен с первым суммирующим входом второго сумматора, а также нелинейный элемент и второй делитель напряжения, причем выход детектора через второй делитель напряжения соединен также с вторым входом блока вычитания и первым вычитающим входом второго сум 20 теля 4 напряжения. Второй вход блока 5 45 вычитания соединен с выходом второго делителя 12 напряжения. 50 10 15 30 35 матора, выход которого через нелинейный элемент соединен с входом линии задержки, каждый из отводов которой соединен с соответствующим входом одного иэ блоков умножения, на вторые входы которых подаются одинаковые коэффициенты, равные величине 1/а, при этом выходом устройства для измерения интенсивности шумовых помех является выход первого сумматора, а входом - вход детектора, выход которого через первый элемент задержки соединен с вторым суммирующим входом второго сумматора, второй вычитающий вход которого соединен с выходом первого делителя напряжения.Введение в спектроанализатор новых элементов и связей позволяет исключить влияние узкополосных помех и полезных сигналов на измерение интенсивности шумовых помех, благодаря чему повышаетсяточность измерений,На фиг.1 представлена структурная схема устройства для измерения интенсивности шумовых помех; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство для измерения шумовых помех фиг,1). включает в себя последовательно соединенные детектор 1, элементы 2 и 3 задержки, первый делитель 4 напряжения, блок 5 вычитания, блок б взятия модуля, второй сумматор 7, нелинейный элемент 8 и линию 9 задержки с е отводами, каждый из которых соединен с соответствующим входом одного из.а блоков 10 умножения. Выходы блоков 10 соединены с входами первого сумматора 11, выход которого является выходом устройства. Кроме того, выход детектора 1 через второй делитель 12 напряжения подключен к одному из вычитающих входов сумматора 7, остальные входы которого соединены соответственно с выходами первого элемента 2 задержки и делиВ качестве детектора 1 может быть использован, например, амплитудный детектор, в качестве элементов 2 и 3 задержки и линии 9 задержки - типовые электрические линии задержки, Делители 4 и 12 напряжения, а также все умножители, объединенные в блок 10, могут быть реализованы в виде усилителей с заданными коэффициентами передачи по напряжению (соответственно 1/2 и 1/а), например, по известным схемам на операционных усилителях, сумматоры 7 и 11 и блок 5 вычитания также могут быть реализованы на операционных уСилителях. Блок 6 взятия модуля в общем случае можетбыть выполнен по схеме двухполупериодного выпрямителя, например, на диодах типа Д 18, На таком диоде реализуется и нелинейный элемент 8.Для обеспечения фильтрации шумов и полезных импульсных сигналов на фоне узкополосных помех время задержки в элементах 2 и 3 должно быть равно длительности полезного импульсного сигнала (ь = ги), Суммарное время задержки в линии 9 выбирают равным величине 2 Ги(аЬз =2 ги) Это обусловлено тем, что при оптимальной фильтрации импульсных сигналов на фоне белого шума минимальная длительность огибающей шумового напряжения после детектора 1 близка к величине 2 и.Рассмотрим вначале процесс фильтрации полезного видеоимпульса на фоне узкополосной помехи.При поступлении на вход детектора 1 смеси полезного импульсного сигнала (С) и узкополосной помехи (УП) (фиг.2 а) на его выходе имеет место однополярная видеосмесь огибающей сигнала и УП, причем временные параметры сигнала отличаются от длительности УП (фиг,26). Выходное напряжение детектора 1 в блоке 12 уменьшается по амплитуде в два раза и подается на первый вычитающий вход сумматора 7 (фиг.2 в), На второй суммирующий вход этого сумматора подается выходное напряжение детектора 1, задержанное в элементе 2 на длительность полезного импульсного сигнала т(фиг.2 г), а на второй вычитающий вход - напряжение 02 (фиг,26), задержанное в элементах 2 и 3 на время ь = 2 ки и также уменьшенное по амплитуде в два раза в делителе 4 напряжения (фиг.2 д). Одновременно на входы блока 5 вычитания поступают сигналы с выходов делителей 12 и 4, в результате взаимодействия в блоке 5 напряжений Оз(фиг,2 в) и О 5 (фиг.2 д) на его выходе имеют место раэнополярные остатки напряжения УП - передняя и задняя кромки, а также сдвинутые по времени полезные импульсные сигналы. После преобразования в блоке б выходные сигналы блока 5 вычитания становятся однополярными (фиг,2 е) и подаются на первый суммирующий вход сумматора 7, В результате взаимодействия в сумматоре 7 напряжений Оз-Ое (фиг.2 в-е) на выходе последнего появляются однополярные импульсы, представляющие собой остатки УП и полезный импульсный сигнал (фиг,2 ж). Таким образом, благодаря обработке выходных напряжений детектора 1 с помощью блоков 2-7 и 12 на выходе сумматора 7 получают однополярные импульсные сигналы, соизмеримыепо длительности с величиной 2 ти, при этомпрактически исключается напряжение УП.При поступлении на вход детектора 15 высокочастотной смеси полезного импульсного сигнала, узкополосной помехи и Шума(фиг.2 з) выходное напряжение детектора 1имеет, например, вид, показанный на эпюреОд(фиг.2 и). После обработки видеосмеси Оя10 в блоках 2-7 и 12 аналогично описанному навыходе сумматора 7 имеет место центрированный случайный процесс (фиг.2 к и 3). Приэтом шумовое напряжение является разнополярным, в то время как полезный сигнал15 и остатки УП представляют собой однополярные импульсы, Используя это различие спомощью нелинейного элемента 8, например диода, можно получить на входе линии9 задержки напряжения, характеризующие20 только интенсивность шумовых помех(фиг.2 л),При поступлении импульсного шумового напряжения йа вход линии 9 задержки накаждом из ее а выходов появляется отклик,25 причем суммарное время задержки составляет величину, равную 2 ти. За это времяа блоки умножения (блок 10) и сумматор 11осуществляют весовое суммирование шумовых импульсов с целью выделения их30 среднего значения. Подача на вторые входыкаждого из а умножителей блока 10 одинаковых коэффициентов, равных 1/а, обусловлена необходимостью суммирования вблоке 11 нормированных шумовых состав 35 ляющих.После весовой обработки с помощьюблоков 9 - 11 выходного напряжения нелинейного элемента 8 с выхода сумматора 11снимается напряжение, соответствующее40 интенсивности шумовых помех (фиг,2 л, показано пунктиром). Таким образом, в результате предлагаемой обработки смеси С+Ш + УП исключается влияние полезных сигналов и.УП на процесс измерения величины45 Ощ.Математическое моделирование устройств, собранных по известной и предлагаемой схемам, показывает, что абсолютнаяпогрешность измерения интенсивности шу 50 мовых помех для известного устройства определяется по формуле Ь 1= Ос С а, а дляпредлагаемого устройства - по формуле Й=Чобр Вн С а,где Ос - амплитуда полезного импульсного55 сигнала; С - коэффициент пропорциональности; а - число отводов линии 9 задержки;обр обратный ток нелинейного элемента;Йн - сопротивление нагрузки нелинейногоэлемента 8.Отсюда относительная погрешность измерения интенсивности шумовых помех Очевидно, что для уменьшения величины д необходимо уменьшить величину бр при постоянной нагрузке элемента 8. При испол зевании в качестве элемента 8, например, диода Д 18 и при Ос = 1 В и входном сопротивлении линии 9 задержки Вн = 10 кОм абр = 50 10 А, д= 0,5.Таким образом, для данного примера ь:,ность измерения интенсивности шумольв помех предлагаемым устройством выше в 2 раза по сравнению с известным,Анализ выражения (1) показывает, что в общем случае при измерении интенсивности шумовых помех на фоне полезных сигналов потенциальные точностные возможног,; и предлагаемого устройства высоки.Формула изобретения Ус; действо для измерения иненсивности шумовых .смех. содержащее де 1 ектор, линию .:яде11 с п 1 отводами. и; блоков умножения, выходы которых подключены к входам первого сумматора, второй сумматор,отл ича ю щееся тем,что,с целью повышения точности измерения интенсив ности шумов, в него введены соединенныепоследовательно первый и второй элементы задержки, делитель напряжения, блок вычитания и блок взятия модуля, выход которого соединен с первым суммирующим входом 10 второго сумматора, а также нелинейныйэлемент и второй делитель напряжения, причем выход детектора через второй делитель напряжения соединен также с вторым входом блока вычитания и первым вычитаю щим входом второго сумматора, выход которого через нелинейный элемент соединен с входом линии задержки, каждый изпт отводов которой соединен с соответствующим входом одного иэ гп блоков умножения, при 20 этом выходом устройства для измерения интенсивности шумовых помех является выход первого сумматора, а входом - вход детектора, выход которого через первый элемент задержки соединен с вторым сум мирующим входом второго сумматора, второй вычитающий вход которого соединен с выходом первого делителя напряжения.1709247 Фиг,". Составитель А.ИванькоТехред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая дактор А,Ога аказ 423 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5