Устройство для определения отношения сигнал/шум сигналов с фазовой модуляцией

 

Изобретение относитсяк области радиотехники.Может бытьиспользовано в радиоприемных устройствах,предназначенных для приема различных по ширине спектра сигналов с фазовой модуляцией и определения отношения сигналшум в полосе канального фильтра .радиоприемных устройств. Целью изобретения является расширение Полосы рабочих частот. Устройство содержит полосовой фильтр 1, детектор 2 сигнала , коммутатор 4, сумматор 5, блок 7 вычитания, вычислитель 12 отношения шум-сигнал. Для достижения поставленной цели в устройство введены квадраторы 6, 9, делитель 11,блок синхронизации 14, индикатор 13,аналого-цифровой преобразователь 3 (АЦП), коммутатор 8, умножитель 10, образованы новые функциональные связи.АЦП содержит блок 15 выборки и хранения, преобразователь 16 напряжение-частота , третий коммутатор 17. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. kn

щи соектсних сощ длистичксних

РЕСПУБЛИК (д),4 С 01 R 29 26

OGV+APGTBEHHbN KOMHTET CCCP

В й

/Д

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ,Р,, Фиг.1 (21) 3810893/24-21 (22) 10.11.84 (46) 30.01.87. Бюл. Ф 4 (72) В.М. КОсарев, В.В. Задорожный и Н.Г. Марущак (53) 621.317.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1071976, кл. С 01 R 29(26, 26. 11 ° 82.

Авторское свидетельство СССР

В 883803, кл. G 01 К 29/26,24.03.80. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ-ШУМ СИГНАЛОВ С ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ (57) Изобретение относитсяк области радиотехники. Может бытьиспользовано в радноприемных устройствах,предназначенных дляприема различныхпо ширине спектра сигналов с фазовой модуля„.SU„„287048 А1 цией и определения отношения сигналшум в полосе канального фильтра радиоприемных устройств. Целью изобретения является расширение полосы рабочих частот. Устройство содержит полосовой фильтр 1, детектор 2 сигнала, коммутатор 4, сумматор 5, блок

7 вычитания, вычислитель 12 отношения шум-сигнал. Для достижения пос- . тавленной цели в устройство введены квадраторы 6, 9, делитель 11,блок синхронизации 14, индикатор 13,ана: лого-цифровой преобразователь 3 (АЦП),. коммутатор 8, умножитель 10, образованы новые функциональные связи.АЦП содержит блок 15 выборки и хранения, преобразователь 16 напряжение-частота, третий коммутатор 17. 1 s.n. ф-лы, 4 ил.

1 f

Изобретение относится к радиотех.— нике и может быть использовано в радиоприемных устройствах, предназначенных для приема различных по ширине спектра сигналов с фазовой модуляцией и определения отношения сигнал-шум в полосе канального фильтра радиоприемных устройств, например, для оценки возможного качества последующей демодуляции.

Цель изобретения — расширение полосы рабочих частот.

На фиг.1 представлена функциональ ная схема устройства для определения отношения сигнал-шум, на фиг.2— функциональная схема блока синхронизации, на фиг.3 — график зависимости пР /D от отношения С/Ш после де-! тектора, на фиг.4 — диаграмма работы блока синхронизации. .I

Устройство для определения отношения сигнал-шум содержит последовательно соединенные полосовой фильтр

1, вход которого является входом устройства, детектор 2 сигнала, аналого-цифровой преобразователь З,первый коммутатор 4, сумматор 5, первый квадратор 6, выход которого соединен с первым входом блока 7 вычитания, к выходу АЦП 3 подключены также последовательно соединенные второй коммутатор 8, второй квадратор 9, умножитель 10, выход которого соединен со вторым входом блока 7 вычитания.Выход блока 7 вычитания через делитель

11 и вычислитель 12 отношения сигнал-шум, подключен к индикатору 13.

К управляющему, входу АЦП 3 подключен первый выход блока 14 синхронизации, второй выход которого подключен ко входам управления первого коммутатора 4, сумматора 5, первого квадратора 6, блока 7 вычитания, третий ко второму входу управления АЦП 3 и входу управления второго квадратора 9, а четвертый - ко входам управления второго коммутатора 8, делителя 11 .и вычислителя 12 отношения сигналшуме

АЦП 3 содержит последовательно соединенные блок 15 выборки и хранения, вход которого является входом аналого-цифрового преобразователя 3, преобразователь 16 напряжение-частота, третий коммутатор 17, выход которого является выходом АЦП 3.

Одна из возможных схем блока синхронизации 14 (фиг.2) содержит пос287048 г ледовательно соединенные генератор

18, счетчик 19 до N, триггер 20, ин" вертирующий и неинвертирующий выходы которого являются соответственно вторым и четвертым выходами блока 14 синхронизации. Выход генератора 18 соединен со входом формирователя 21 и является первым выходом, а выход формирователя 21 — третьим выходом

10 блока синхронизации 14.

Вычислитель 12 отношения сигналшум обычный дешифратор или преобразователь одного кода в другой и может быть выполнен на основе постоянных запоминающих устройств.

Измерение отношения сигнал-шум с помощью устройства основано на uci пользовании статистических свойств смеси узкополосного шума

x(t) = А() cos(ot + 0 (t)) и сигнала S(t) = Е cosset, суммарное колебание которой можно представить в виде

u(t) = S(t) + x(t) = Е cosMot + +A(t) cos (Dot + 8(t) U(t) соз(с1дС +

30 + ),(), (1) где U(t). = Е +А (t)+2EA(t) cose (t), A(t) sine(t) Плотность вероятности огибающей колебания (1) распределена по обобщенному закону Релея

U u + >)ãâ

Р(U) =, е. х

I (6 «5) Ъ(2)

А U

Х где I, — модифицированная функция

Бесселя 0-го порядка.

Начальные моменты случайной величины, распределенной по закону (2), определяются следующим образом

= 2. «- —, exp(-)ф)Г 0. 632 2 6 о,, (du. ю

Первый начальный момент ранен

Ез

Х Х

Е2

Е> Е - ц

Т (4, )) е

1287048

I (3) D=m -ш2, К2 ш2

Найдем отношение m2 /D, которое

-1 после сокращения на — 6 „ зависит

2 !

ТОЛЬКО ОТ Я

/2)) ехр (-q/2)

) + qI (q/2) ехр (-q/2))

15 огибающая. Частота импульсов на выходе АЦП 3 прямо пропорциональна величине огибающей в момент взятия вы борки блоком 15, управляемого импульсами с первого выхода блока 14 син20 хронизации и следующих с частотой

1/t(.()„. Коммутатор 17 открывается на время t(,, с частотой 1/t(:s) и пропускает на выход АЦП 3 количество импульсов, соответствующее величине огибающей в момент выборки. Измерение отношения сигнал-шум проходит за два цикла. Во время первого цикла наI )( х ходится величина (х;)2 следующим

1 1

З0 образом. Коммутатор 4 открывается импульсами длительностью Я-t (,Ä, посту- . .пающими со второго выхода бгока 14 синхронизации. По передним фронтам этих импульсов сбрасывается в,"0"

35 сумматор 5 и первый квадратор 6. За время первого цикла в сумматоре 5. формируется сумма N пачек импульсов с выхода АЦП 3. По задним фронтам управляющих импульсов, поступающих со

40 второго выхода блока 14 синхронизации, закрывается первый коммутатор

;4 и начинается работа первого квадратора 6. Импульсы с выхода первого квадратора 6 записываются на вход вы45 читания блока 7 вычитания, выполненного, например, в виде реверсивного счетчика, а также в делитель 11. ! х;

t 1

t ш"

N н (Г xt ) 2 N(N-1) и х, — (х ) х 1

N2 (N

i-1 (iqx х1

ы х;)2 (6) () х;)2

1-1 х2

Упрощения, допущенные при преобразовании (6), вносят погрешность

N(N-1) т.е. 0,27 при N 500.

Устройство работает следующим образом.

После селекции в полосовом фильтре 1 сигнал поступает на линейный детектор 2 сигнала, rpe выделяется его

+ qI (q/2)) exp (-q/2), где Ч = E2/2.6„- отношение .сигналшум;

1 — модифицированная функция Бесселя

1-ro порядка.

m2,{ C (1+q) Io (q/2) + I1 (q

D 4 1à — (1+() — I ((1+q) I (q/2

Зависимость m2/D от q показана на фиг.3 она рассчитана на ЭВМ,функ-. ции Бесселя представлены рядом.

Таким образом, находя т и D огибающей смеси сигнала с шумом, можно найти q. Этот принцип реализован в устройстве, где отношение m2 /D находится после линейного детектора, да-

I .лее найденному значению ставятся в соответствие запомненные с заданной ! точностью значения кривой по формуле (4).

Оценки среднего значения m* и дисt персии D* при N измерениях находятся так

14

N Q x> - (х; )

D*, (5) где x (i = 1,2... .N) N отсчетов огибающей процесса (1}. С учетом (5) оценку левой части выражения (4) можно представить

Дисперсия случайной величины,распределенной по закону (1), определяется следующим Образом

Во время второго цикла второй коммутатор 8 открывается импуЛьсами, поступающими с четвертого выхода блока 14, на время, также равное N tcs2

Количество импульсов в ка)кцой пачке возводится в квадрат во втором квадраторе 9 и умножается на N в умножителе 10. Далее зти импульсы поступают на вход блока вычитания 7, который представляет собой вход суммирования упомянутого реверсивного

5 128704 счетчика. По передним фронтам импуль-, сов, поступающих с четвертого выхода блока 14, сбрасывается в "0" блок 7 вычитания и делитель 11, а по задним — вычислитель 12 отношения сиг- 5 нал-шум, и начинает работу делитель

11, на второй вход которого поступан и ет разность.р . х; — (Q н,)з с аа. 1 1 10блока 7 вычитания. Делитель 11 в течение следующего цикла формирует численное значение отношения (б),поступающее затем на вычислитель 12 отношения сигнал-myM который ставит

15 в соответствие найденному отношению (6) наиболее близкое ему с заданной точностью значение кривой (4), и выдает на индикатор 13 соответствующее значение отношения сигнал-шумеБлок

14 синхронизации работает следующим

20 образом. С выхода генератора 18 снимаются тактовые импульсы, следующие с частотой 1/t «» счетчик 19 отсчитывает И импульсов и перебрасывает триггер 20, прямой выход которого является вторым выходом блока 14 синхронизации, а инвертирующий выход является четвертым выходом блока 14 синхронизации. По переднему фронту

30 тактового импульса срабатывает формирователь 21, выдающий на выход 3 блока 14 импульсы длительностью t

2. Устройство по п.1, о т л и35 ч а ю щ е е с я тем, что аналогоцифровой преобразователь выполнен в виде последовательно соединенных блока выборки и хранения, преобразователя напряжение-частота и третьего коммутатора, при этом первый и второй входы управления аналого-цифрового преобразователя являются соответственно входом синхронизации блока выборки-хранения и входом управления коммутатором., 1

Фие. 2

Формула изобретения

Устройство для определения отношения сигнал-шум сигналов с фазовой модуляцией, содержащее полосовой фильтр, вход которого является входом устройства, детектор сигнала, а также первый коммутатор, сумматор, блок вычитания и вычислитель отношения сигнал/шум, о т л и ч а ю щ е, е с я тем, что, с целью расширения

8 6 полосы рабочих частот, в него введены первый квадратор, делитель, блок синхронизации и индикатор, а также последовательно соединенные аналогоцифровой преобразователь, второй коммутатор, второй квадратор и умножитель, при этом выход умножителя через второй вход блока вычитания под" ключен к второму входу делителя,выход полосового фильтра через детектор сигнала подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого через последовательно соединенные первый коммутатор и сумматор подключен к входу первого квадратора, выход которого подключен к первому входу блока вычитания и к первому входу делителя, выход которого через вычислитель отношения сигнал/шум подключен к входу индикатора, причем выходы блока синхронизации подключены: первый — к первому управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, второй — к входам управления первого коммутатора, сумматора, первого квадратора и блока вычитания, третий — к второму входу управления аналого-цифрового преобразователя и входу управления второго квадратора, а четвертый - к входам управления второго коммутатора, делителя и вычислителя отношения сигнал/шум.

1287048

20 с/иг, (Pub, Ф

Составитель Н. Михалев

Редактор И; Сегляник Техред М.Ходаиич Корректор Г. Решетник

Заказ 7730/47

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4, m2

8 тг К зп

Фиг. д

Тиран 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

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