Устройство для измерения отношения сигнал/шум

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ШУМ, содержащее смеситель, сигнальный вход которого подключен к входной клемме устройства„ , опорный вход - к частотно-модулированному гетеродину, а выход - к полосовому фильтру, накапливающий измеритель мгновенной мощности, первый вычитающий элемент, логарифмический преобразователь, выход которого через первый блок выборки и хранения подключен к первому входу, а через второй блок выборки и хранения - к второму входу второго вычитающего элемента, выход которого подключен к регистрирующему блоку, блок управления , выходы которого подключены к управляющим входам частотно-модулированного гетеродина, накапливающего измерителя мгновенной мощности, и пер вого и второго блоков выборки и хранения , отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения , в него введены третий и четвертый блоки выборки и хранения и коммутатор, первый вход которого подключен к выходу первого вычитающего элемента, второй вход - к выходу третьего блока выборки и хранения, а выход - к входу логарифмического преобразователя, выход полосового (Л фильтра подключен к накапливающему измерителю мгновенной мощности, выход которого через третий блок выборки и хранения подключен к первому входу первого вычитающего элемента, а через четвертый блок выборки и хранения - к второму входу первого вычисд :д тающего элемента, при этом соответствующие дополнительные вьшоды блока управления подключены к управляющим входам коммутатора и третьего и чет00 вертого блоков выборки и хранения. U1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1(1) G 01 R 29/26 а чтч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Л: ".

2. Авторское свидетельство СССР

В 1071976, кл. G 01 R 29/26, 1982 (прототип). (2i) 3623238/24-21 (22) 13.07.83 (46) 15.04.85. Бюл. В 14 (72) Н.В. Зинин, Ю.П. Немцев, Л.Г. 10рков, В.А. Василенко и В.И. Дейниченко (53) 621.317.75(088.8) (56). 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 721773, кл. G 01 R 29/26, 1975. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ШУМ, содержащее смеситель, сигнальный вход которого подключен к входной клемме устройства, опорный вход » к частотно-модулированному гетеродину, а выход - к полосовому фильтру, накапливающий измеритель мгновенной мощности, первый вычитающий элемент, логарифмический преобразователь, выход которого через первый блок выборки и хранения подключен к первому входу, а через второй блок выборки и хранения — к второму входу второго вычитающего элемента, выход которого подключен к регистрирующему блоку, блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам частотно-модулированного гетеродина, накапливающего измерителя мгновенной мощности, и первого и второго блоков выборки и хранения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены третий и четвертый блоки выборки и хранения и коммутатор, первый вход которого подключен к выходу первого вычитающего элемента, второй вход — к выходу третьего блока выборки и хранения, а выход — к входу логарифмического Ф преобразователя, выход полосового фильтра подключен к накаппивающеиу (/) измерителю мгновенной мощности, выход которого через третий блок выборки и хранения подключен к первому входу первого вычитающего элемента, а через четвертый блок выборки и хранения — к второму входу первого вычитающего элемента, при этом соответствующие дополнительные выводы блока управления подключены к управляющим входам коммутатора и третьего и четвертого блоков выборки и хранения.

1150585

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для измерения отношения сигнал/шум аддитивной смеси сигнала и шума и в системах радиосвязи, 5

Известно устройство для измерения отношения сигнал/шум, содержащее ,два ключа, каждый своим выходом соединенный с входом соответствующего накапливающего измерителя мгновенной 10 мощности, выходы которых соединены с соответствующим интегрирующим входами вычитающего элемента, выходом соединенного с входом нороговаго элемента.

Выход порогового элемента соединен с 3$ одним из входов двух элементов НЕ, второй вход нервага элемента НЕ соединен с выходом опорного сигнала приемника непосредственно и через формирователь строба шума — с вторым 29 входом второ-о элемента НЕ. Выходы элементов ИЕ подключены к соответствующим управляюпщм входам ключей.

Сигнальный выход приемника соединен с входам обоих ключей..Инвертирующий 5 вход вычитающега элемента через логарифмический преобразователь соедин,н с инвертирующим входом второго вычитающега элемента, неинвертирующий вход котора"o соединен с выходом ЗО блока ввода констант, выход второго вь »::итающега элемента подключен к входу регистрирующего прибора Я .

Недостаток этого устройства.— невозможность измерения отношения сигнал/шум при сигналах непрерывной и импульсной структуры с априорно неизвестными значениями входной мощ;->ry, ò и, Наиболее близким па технической ® сущи-сти к предлагаемому является устройства для измерения отношения сигнал-шум,содержащее последовательна соединенные смеситель, к управляющему входу которого подключен частотна:-модулированный гетеродин, по" ,лосавай фильтр, первый ключ, первый накапливаюпдй измеритель мощности, первый вычитающий элемент, второй кгпоч, логарифмический преобразователь и первый блок выборки-хранения, выход которого подключен к первому входу второго вычитающега элемента, второй вход которого подкгдочен к выходу логарифмического преобразовате- „ ля, а выход — к регистрирующему блоку, причем выход полосового фильтра через .последовательно соединенные третий ключ, второй накапливающий измеритель мощности и четвертый ключ подключен к выходу первого вычитающего элемента, второй вход которого подключен к выходу второго накапливающего измерителя мощности, при этом выходы блока управления подключены к соответствующим управляющим входам частотно-модулированного гетерадина, первого, второго, третьего и четвер"того ключей, первого и второго накапливающего измерителей мощности, первого и второго блоков выборки и хранения (2) .

Недостатком этого устройства является то, что измерение мощности аддитивнай смеси с шумом производится одним накапливающим измерителем мгновенной мощности,а измерение мощности шума — другим. В связи с этим возникают погрешности измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерения атнсшения сигнал/шум при априорно неизвестных значениях мощности непрерывных и импульсных сигналов, Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения отношения сигнал/G>w смеситель, сигнальный вход каторага подключен к вхоцной клемме устрсйства- 0IIopHbIH вход к частотна "моду лированному гетерадину, а выход — к паласовому фильтру накапливаюгий из-меритель мгновенной мощности, первый вычитающий элемент, логарифмический преобразователь, выход котарага через первый блок выборки и хранения,ад— ключен к первому входу, а через второй блок вь;барки и хранения — к вто"рому входу второго вычитающегс элемента, выход катарога подключен к регистрирующему б жу, блок управления, выходы которого падкгпочены к управляющим входам частотна-модулированного гетерадина.„ накапливающего измерителя мгновенной мощности и первого и второго блоков выборки и хранения, введены третий H четвертый блоки выборки и хранения и кам: утатор, первьй вход которого подключен к выходу первого вычитающега элемента, второй вход — к выходу третьего блока выборки и хранения, а выход— к входу логарифмического преобразователя, выход паласового фильтра подключен к накапливающему измерителю мгновенной мащнсстн, выход котарагс

1150585 4 через третий блок выборки и хранения подключен к первому входу первого вычитающего элемента, а через четвертый блок выборки и хранения — к второму входу первого вычитающего элемента, при этом соответствующие дополнительные выводы блока управления подключены к управляющим входам коммутатора и третьего и четвертого блоков выборки и хранения. 10

На чертеже представлена блоксхема устройства.

Устройство содержит смеситель сигнальным входом подключенный ко входной клемме устройства, опорным входом — к выходу частотно-модулированного гетеродина 2, а выхсдом— к нолосовому фильтру 3, Выход фильтра

3 подключен к сигнальному входу накапливающего измерителя 4 мгновенной мощности, выход которого соединен с входами блоков 5 и 6 выборки 4 хранения, Выход блока 5 подключен к инвертирующему входу вычитающего элемента 7 и к второму сигнальному вхо- 2 ду коммутатора 8, первый сигнальный вход которого подключен к выходу элемента 7, а неинвертирующий вход элемента 7 соединен с выходом блока 6.

Выход коммутатора 8 годключеп через 3О логарифмический преобразователь 9 к входам блоков 10 и 11 выборки и хранения, выходы которых соответственно подключены к неинвертирующему и чнвертирующему входу вычитающего элемента, 1, выходом подключенного к регистрир лощему блоку 13. К входу частотномодулируемого гетеродина 2 управляющим входам измерителя 4, блокам 5, б, 10 и 11 выборки и хранения, комму-,о татору 8 подключены выходы блока 14 управления.

Смеситель 1 и гетерсдин 2 предназначены для трансформации спектра входного сигнала с шумом в область частот пропускания полосовогс фильт" ра 3. Первый выход блока 14 управления служит для подачи модупирующего сигнала на гетеродин 2, который обеспечивает отстройку принимаемого сиг- 5 нала с шумом за полосу прозрачности полосового фильтра 3 °

Накапливающий измеритель 4 мощности предназначен для синхронного измерения напряжения, равного уровню мощности сигнала и шума (Р + Р „), а также напряжения, равного уровню мощности шума Р!, в случае отстройки частоты принимаемой смеси сигнала и шума за полосу прозрачности полосового фильтра 3.

Блок 5 выборки и хранения предназначен для выборки и хранения величины напряжения, равного уровню мощности шума Р, а блок 6 выборки и хранения — для выборки и хранения величины напряжения, равного уровню мощности сигнала и шума (Рс+ Р ), Коммутатор 8 предназначен для последовательного пропускания через логарифмический преобразователь 9 напряжений, равных уровню мощности сигнала Рс и шума Р, .

Блоки 10 и 11 выборки и хранения предназначены для выборк!: и -..ранения величины напряжения, равного уровню мощности сигнала в логарифмическим масштабе (1g gP- ) и шума в логарифмическом масштабе (1g Ры ).

Предлагаемое устройство работает следующим образом, Блок 14 управления на первом выходе формирует сигнал, который модулирует сигнал гетеродина 2. В результате на выходе полосового фильтра 3 образуется сигнал, у которого уровню Р + Р> соответствует сигнал в смеси с шумом, а уровню P> — шум. !

Управляющий сигнал с второго выхода блока 14 управления поступает на управляющий вход измерителя 4. Измеритель 4 интегрирует синхронно мощности сигнала в смеси с шумом Р + Р и шума Р,„ в соответствующие моменты времени. Блок 5 выборки и хранения производит.выборку и хранение величины напряжения, соотгетствующего уровнк мощности шума Р, а блок 6 выборки и хранения — уровню мощности сигнала а ма Pc + Pbl

Напряжение на выходе вычитающего элемента 7 равно разности (Pc + Ры)-Р,„. т.е. его уровень соответствует мощности сигнала P . Сигналы с выходоь" вычитающего элемента 7 и блок 5 выборки и хранения, соответствующие мощности сигнала Р и мощности шума

Р, последовательно пропускаются .через коммутатор 8, логарифмический преобразователь 9 на входы блоков

10 и 11 выборки и хранения. Блок 10 выборки и хранения производит выборку и хранение величины напряжения, соответствующего уровню мощности сигнала в логарифмическом масштабе 1g Рс, Блок 11 выборки и хранения про1150585 изводит выборку и хранение величины напряжения, соответствующего уровню мощности шума в логарифиическом масштабе 1я Рю. Полученные сигналы с величинами 1g Р и 1g Рв вычитаются в вычитающем элементе 12. Сигал с уровнем lg P -1g Р 1g Ф- с выхода вычитающего 4l элемента 12 йодается на регистрирующий блок 13, показания которого дают величину отношения сигнал/шум в децибелах.

Наличие измерителей мощности в устройстве предполагает s них квадратичный детектор, который может быть выполнен любуиш образом. Поэтому его характеристику можно выразить обобщенной формулой где К - коэффициент, учитывающий его, коэффициент передачи, нелинейность характеристики.

Тогда напряжение на выходе вычитающего элемента в устройстве-прототипе будет равно

U К ° Q -к ца (2}

Ч ю Р< 4 ф2 Йр где U - напряжение, соответствующее

Рс+ Ры в поступающее на первый измеритель мощности; щ

U< — напряжение, соответствующее

Р, поступающее на второй измеритель мощности.

В результате величина отношения

1 сигнал/шум будет равна

>g " -КС, а КВ с „„=ИВ „, =.юг „ ф2 2 g2 ht

308(406(106(р + Ф08((S)

0 М Рц

Где К Ц2 К ц2 - Q у2 напря» жение соответствующее P на выходе с вычитающего элемента.

Коэффициенты К и К не равны

52 вследствие нелинейности ветвей вольтамперных характеристик квадратных детекторов, их неидентичности. Различные способы их стабилизации приводят к усложнению устройства.

Кроме того, симметрия,. достигнутая при определенном значении напря жения, нарушается с изменением их амплитуд и влиянием дестабилизирующих факторов.

Напряжение на выходе вычнтающего элемента 7 в предлагаемом устройстве . равно

U К U - K О2 (4}

В результате величина отношения сигнал/шум равна).

Кк 1Р Кь U

А *30 1 -

- О1g-

Р, (5) Таким образом, предлагаемое устройство устраняет погрешность

Kê

1g - - устройства-прототипа. Это

Kg достигнуто за счет измерения мощности аддитивной смеси сигнала с шумом и шума одним накапливающим измерителем мгновенной мощности и возможности выборки-хранения напряжений, соответствующих уровням указанных мощностей.!

150585

Составитель Н. Михалев

Редактор И. Ковальчук Техред 3.Палий

Корректор С. Черни

Заказ 2137/35

Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4