Устройство для измерения отношения сигналпомеха импульсных сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК 17/О 5) И 87,РЕНИЯ ОТИМПУЛЬСдиотехнике.повышение кополосный кания сущеастот, необи передачи хи на выходе27 будет суоде обычной л 4 С)ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СФ 1494232, кл. Н 04 В 17/00, 19(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ПОМЕХАНЪХ СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к раЦелью изобретения являетсяточности измерения. Второй узфильтр 27 имеет полосу пропусственно меньшую, чем полоса чходимая для неискаженносигнала. Поэтому уровень пометакого узкополосного фильтращественно меньше, чем на вых.Ж17 О 253 селективной цепи. Используя своиство второго узкополосного фильтра 27, что огибающая сигнала на его выходе описывается монотонно возрастающей функцией, в предложенном устройстве осуществлено выделение порогового напряжения Опор, прямо пропорционального амплитуде входных колебаний, и автоматическое слежение за Оп 0 р. 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.Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в адаптивных приемных устройствам имгульсных сигналов,Известно устройство для измерения отношения сигнал/шум, содержащее пиковый детектор, последовательно соединенные сумматор, весовой фильтр и детектор шума, выход сумматора подклю. чен к входу элемента задержки, выход которого подключен через инвертор к одному из входов сумматора, и индикатор, Для повышения точности измерений введены блок формирования эталонньех напряжений, блок вычитания, первый преобразователь напряжений и усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, которые соединены последовательно, второй преобразователь 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 ИЗГбретению является устрОйство для измерения отношения сигнал/помеха импульсных сигналов, содержащее два усилителя, пиковый детектор, вычитатель, вычислитель сигнал/помеха, квадратор, блок формирования БФ) пороговоГО напряжения, уз ко пол осн ьей фил ьтр, два амплитудных детектора, амплитудный компаратор, элемент ИЛИ, ЯБ-триггер, ключ, линию задержки, двустОрОнний ОГраничитель, яифФеренцирующую 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, вырабатые;,:,емого блоком формиоования порогового напряжения, Точность вычисления отношения сигнал/помеха этим устройством снижается при воздействии гармонического сиГнала с частотой, равнОй мГновенной час" тоте радиоимпульса.Цель изобретения - повышение точности измерения отношения сигнал/помеха,Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержацем сумматор, блок формирования порогового напряжения, лини;о задержки, последовательно соединенные первый усилитель и пиковый детектор, последовательно соединенные квадратор и вычитатель, последовательно соединеннеее первьй узкополосный фильтр, первый и вто 5 10 первого усилителя, дополнительно выход35 первого усилителя соединен с входом втоО =-0 а Совам20 25 30 40 45 50 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 формирова ния 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 ЯЯ-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 которого соединен с входом квадратора, вычислитель сигнал/помеха, первый и второй входы котороо 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 ВБ-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 колебанияФЛОвцх = О Огп (1 - е ) соз (оъ с -- ),2 где Оах - напряжение на выходе высоко- добротного фильтра;О - добротность фильтра;Оа - амплитуда сигнала;в - 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 й, 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 в 0,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 ВЯ-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 ЯЗ-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 вхоопределяется следующим выражением; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 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 ЯЗ-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 ВЯ-триггера 12, второй выход первого ограничителя 18 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 квадратора 5. 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 ВЯ-триггер 24, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого оГраничителя 18 и управляющим входом третьего ключа 26.Устройство работает следующим образом.т= т - т 11,На вход первого узкополосного фильтра 8 (фиг, 1) поступает с выхода входного первого усилителя 1 радиоимпульс с мгновенной частотой йЪ и длительностью х(фиг, 2,а),Поскольку первый узкополосный фильтр В также настроен на частоту ОЬ, то на его выходе значение сигнала определяется его добротностью С 1 (фиг. 2, б), при этом первый .амплитудный детектор 9 выделяет огибающую сигнала на выходе первого узкополосного фильтра 27/Оад =0 Ов (1 - е), (1) которая сравнивается в амплитудном компараторе 10 с пороговым напряжением Опор, вырабатываемым блоком 7 (фиг, 2, в). Г 1 ри превышении огибающей сигнала над пороговым напряжением на выходе компаратора 10 появляется импульс (фиг, 2, г), передний фронт которого соответствует моменту превышения Од выражения (1) над Опор. Второй амплитудный детектор 15 выделяет огибающую радиоимпульса (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, соответст. вующие началу и концу посылки (фиг. 2, з), Первый ограничитель 18 выделяет импуль. сы положительной полярности, соответст. вующие началу посылки (фиг. 2, и), которые устанавливают первый ВЯ-триггер 12 в единичное состояние и запускают ждущий мультивибратор 19, который вырабатывает импульс (фиг. 2, к), длительность котороо меньше длительности принимающегб импульса и равна т =: а тв, где О гп Первый ЙЗ-триггер 12 возвращается в исходное состояние импульсом, поступающим с выхода амплитудного компаратора 10через элемент ИЛИ 11 (фиг. 2, л). При равенстве Ые и Опор = С Оп (1 - е)длительность импульса на выходе первогоЙЯ-триггера 12 равна длительности импульса, вырабатываемого ждущим мультивибратором 19, Если о.Г,Опор О Оа(1 - е ),15 20 25 30 35 40 45 та на выходе первого ЙЯ-триггера 12 присутствуют импульсы с длительностью т 1т; соответственно, Сигналы с выхода ждущего мультивибратора 19 и первого ВЗ- триггера 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 Опор оказывается существенно больше Оад к моменту окончания длительности входной посылки (это характерно для этапа вхождения в режим автоматического слежения за Опор), то на выходе амплитудного компаратора 10 импульс не появляется. В этом случае первый БЗ-триггер 12 возвращается в исходное состояние под воздействием импульса с вь хода первого ограничителя 18, прошедшего через линию 14 задержки, и элемент ИЛИ 11 (фиг, 2, н), Длительность заДеРжки;д в кажДом конкРетнолл слУчае вь 1 бирается из конструктивных соображений. Импульс с вы Ода линии 14 задержки поступает также на вход гервого ключа 13, который предназначен для шунтирования первого узкополосного фильтра 8 с целью подавления имеющего место в нем остаточного гармонического напряжения и подготовки его к приему очередного радиоимпульса (фи. 2, б, в, н).Таким образом, на выходе блока 7 имеется напрЯжение Опор, пРЯмо ПРОПОРЦиональное амплитуде входных колебаний, Если на входе устройства дейст:.ует помеха, которая в своем спектре имев. непрерывное колебание с составлЯюЩей Оо, то амплитуда входных колебаний во время действия импульса го после прохождения первого узкополосного фильтра 8 равна сумме амплитуды полезного сигнала и амплитуде гармоники помеховой составляющей оДвуполярные импульсы с выхода дифференцирующей цепи 17 через инвертор 22 поступают на вход второго ограничителя 23, навыходе которого формируется импульс, соответствующий концу посылки (фиг, 2, о), Зтот импульс устанавливает второй К 3- триггер 24 в единичное состояние, Импульс с выхода первого ограничителя 18, соответствующий началу посылки (фиг. 2, и), уста 1102538навливает второй ЙЯ-триггер 24 в нулевое состояние, Второй ЯЗ-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 выходапервого ограничителя 18 поступает на входвторого ключа 25, который предназначен / для шунтирования второго узкополосногофильтра 27 с целью подавления имеющегаместо в нем гармонического напряжения и подготовки к дальнейшей работе. Таким образом, второй узкополосный фильтр 21 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, равнымТКзо - . Таким образом, сигнал наТ - хвыходе третьего усилителя 30 пропорционаленн помеховой составляющей с частотой вь, Этот сигнал поступает на ичвертирующий вход второго сумматора 31, на неинвертирующий вход которого поступает сигнал с выхода блока 7 формирования парагавага напряжения,8 результате на выходе второго сумматора 31 формируется напряжение, прямо пропорциональное амплитуде полезнога сигнала входных колебаний, которое, проходя через второй усилитель б с коэффициентом усиления14 игЗГ) .1 поступает на вход квадратора 5, на выходе которого присутствует сигнал, значение которого пропорционально мощности полезного сигнала. штат 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 + па меха в канале связи. Вычислитель 4 отношения сигнал/помеха формирует на своем выходе искомое отношение в удобной для потребителя форме.Таким образом, предлагаемое устрайст ва по сравненюа с прототипом позволяетповысить точность измерения отношения сигнал/помеха за счет определения и учета амплитуды гармонической составляющей помехи на несущей (мгновенной) частоте 20 мо. Формула изобретения Устройство для измерения отношениясигнал/помеха импульсных сигналов па 25 авт. св, М 1494232, а т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности измерения, выход первого усилителя саецинен с входам второго усилителя через введенные и последовательно соединенные третий 30 ключ, второй узкополосный фильтр, третийамплитудный детектор, второй выпрямитель, третий. усилитель и второй сумматор, второй вход которого соединен с выходам блока формиравачия порогового напряке ния, кроме того, введены второй ключ, входи выход которого соединены соответственно с вторым выходом первого ограничителя и вторым входом второго узкополосного фильтра, а также последовательно саеди ненные инвертар, вход которого соединеч свыходом дифференцирующей цепи, второй ограничитель и второй ВЯ-триггер, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого ограничителя и 45 управляющим входом третьего ключа,.Бандур Заказ 4552 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти 113 О 35, Москва, Ж, Раушская наб 4/5при ГКНТ ССС ственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж