Способ измерения отношения сигнал/шум

 

Изобретение относится к технике изобретений и может быть использовано для измерения отношения сигнал/шум аддитивной смеси сигнала и шума в различных технических системах , а также при разработке средств технического контроля устройства. Цель изобретения - повьпиение точности - достигается за счет исключения частотной погрешности. Другой целью является повьш1ение быстродействия при одновременном упрощении устройства для реализации способа. Способ предусматривает разложение принимаемой смеси сигнала с шумом на квадратурные составляющие и получение при этом двух некоррелированных смесей сигнала с шумом. Шумы в этих смесях являются независимыми, а сигналы - функционально эависимы1-1и.Если квадратурные смеси сигналов с шумами сдвинуты по .фазе на 90 , то некоррелированная разность сигналов исчезнет. Это позволяет получить, при наличии сигнала выходное напряжение , пропорциональное отношению сигнал/шум на выходе. При отсутствии сигнала выходное напряжение будет равно нулю. Устройство, реализующее , способ, приводится в описании изобре- 2 тения. 1 з.п.ф-лы, 1 Ш1. se

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G Ol R 29/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ фа ьВь

СФ

Сю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 4170602/24-21 (22) 30.12.86 (46) 30.11.88. Бюл. 1Ф 44 (72) А.А. Кириллов .(53) 621.317.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 107l976, кл. С 01 R 29/26, 1984.

Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. М.: Радиои связь;. 1983, с . 91, рис. 2.14., (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ШУМ (57) Изобретение относится к технике изобретений и может быть использовано для измерения отношения сигнал/шум аддитивной смеси сигнала и шума в различных технических системах, а также при разработке средств технического контроля устройства.

Цель изобретения — повышение точности — достигается за счет исключеÄÄSUÄÄ 14413 4 А1 ния частотной погрешности. Другой целью является повышение быстродействия при одновременном упрощении устройства для реализации способа. Способ предусматривает разложение принимаемой .смеси сигнала с шумом на квадратурные составляющие и получение при этом двух некоррелированных смесей сигнала с шумом. Шумы в этих смесях являются независимыми, à сигналы — функционально.зависимыми.Если квадратурные смеси сигналов с шумао ми сдвинуты по фазе на 90, то некоррелированная разность сигналов исчезнет. Это позволяет получить. при наличии сигнала выходное напря- Я жение, пропорциональное отношению сиг- р нал/шум на выходе. При отсутствии сигнала выходное напряжение будет (" равно нулю. Устройство, реализующее способ, приводится в описании изобре- = тения. 1 э.п.ф-лы, 1 ил.

1441334

a (t) — А (1) . sinMt + А ° sinet;

a (t) = А,(t) совос + А, cosset, где А (t) и А (t) — независимые га- исходит сдвиг по фазе одной из квад5 уссовые огибаю- ратурных составляющих по отношению щие. к другой составляющей, т.е. при этом, В блоке 3 снятия некоррелирован- например: ности регулярных составляющих проа (t) = А (t)singt + AIIsingt;

3 з (П

II а (t+gt) = A,(t+5t)cos(Qt + — )+ АО cos(Qt + ) °

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано, для измерения отношения сигнал/шум аддитивной смеси сигнала и шума в различных технических системах, а также при разработке средств технического контроля устройств.

Цель изобретения — повышение точности за счет исключения частотной 10 погрешности и повышение быстродействия при: одновременном упрощении реализации.

На чертеже определена структурная схема устройства, реализующего 15 предлагаемый способ.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 селекции и нормирования уровня принимаемой смеси сигнала с шумом, выполненный 20 по известным техническим решениям в виде фильтров и схем АРУ, блок 2 разложения на квадратурные состав-! ляющие, блок 3 снятия некоррелированности регулярных составляющих, выполненный в виде схемы сдвига по фао зе на 90 или другим способом, перемножитель 4 и усредняющее звено 5.

Техническая сущность способа состоит в том, что при,разложении при- 30 нимаемой смеси. сигнала с шумом на квадратурные составляющие получают две некоррелированные смеси сигнала с шумом, шумы в этих смесях являются независимыми, а сигналы — функцио- 35 нально зависимыми, причем если квадратурные смеси сигналов с,шумами о сдвинуть по фазе на 90 по отношению одна к другой, то некоррелированность сигналов исчезнет, а некор- 40 релированность шумов останется. Это позволяет получить при наличии сигнала выходное напряжение, пропорциональное отношению сигнал/шум на входе, а при отсутствии сигнала выходное 45 напряжение равно нулю.

При этом отсутствует, трудно реализуемая операция задержки принимаемой смеси сигнала с шумом на время, большее времени корреляции шума, что упрощает реализацию.

Требование к неизменяемости сигнала в течение времени корреляции шума, необходимое в известном способе, переходит в требование неизменяемости (или слабой изменяемости) сигнала на протяжении полупериода несущего колебания радиосигнала при осу е ществлении задержки по фазе на 90 что легко выполнимо для многих сигналов, в том числе и с изменяющимися характеристиками во времени, равном времени корреляции шума. Таким образом, эти времена соотносятся1 1, как — и †для известного способа, f где f » h f - средняя частота радиосигнала, hf — ширина спектра радиосигнала.

Более подробно рассмотрим сущность способа на примере работы устройства для его реализации.

Устройство работает следующим образом.

Входная смесь сигнала с шумом и помехами . поступает на вход блока селекции и нормирования уровня о, после прохождения через нее смесь сигнала с шумом отфильтровывается от помех и нормируется по уровню таким образом, что сумма Ps + Р„, =

const. Это позволяет получить в дальнейшем выходной эффект, пропорциональный отношению сигнал/шум и независящий от уровней принимаемых сигнала и шума.

Блок 2 разложения на квадратурные составляющие раскладывает шум и сигнал на квадратурные составляющие, например, в случае входного гармони

1 ческого сигнала:!

441334 (саеФ вЂ” ) dt

А»

= — Т

Р +Р =А, 5

30 мощность сигнала; мощность шума в полосе приема, постоянная величина. где P

Р,„35 и постоянной

При возрастании Р

А P уменьшается, что

5 уменьшению Uâû вующему об уменьшении нал/шум. приводит таксвидетельстотношения сиг40

Составитель И. Михалев

Техред А.Кравчук . Корректор Л. Пилипенко

Редактор М. Петрова

Заказ 6284/49

Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушскал наб., д. 4/5

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

Кроме того, снять ортогональность и некоррелированность можно умножением по частоте в 2п раза, где и= 1, 2,...

Это возможно потому, что при умножении по частоте в и раэ фаза каждого колебания и в том числе разница фаз между колебаниями умножается в

2п.раэ. Так, например, при b q = в /2 и и = 1 разница фаэ, умноженных по частоте колебаний, будет 2hg = 2 й/2=» и колебания в квадратурных каналах, т

U = А sinet. AО cos

Ъ о т

А ° sinQt А„sin(at ° dt в о независимо от частоты сигнала дает выходное напряжение, пропорциональное отношению сигнал/шум на входе устройства. При наличии сигнала без шумов это напряжение максимально, при нали-. чии шумов на входе напряжение на вы- . ходе уменьшается, так как блок 1 се- 25 лекции и нормирования уровня обеспечивает выполнение равенства умноженных по частоте, будут находиться в противофазе.

При перемножении à (t) с à (t+6t) в перемножителе 4 и усреднении в усредняющем звене 5 шумовые квадратурные составляющие при перемножении са-. ми с собой и с сигналами дадут эффект, близкий к нулю, а перемножение и усреднение А,siwt u A cos (4t+ — ) Формула изобретения

1. Способ измерения отношения сигнал/шу1 путем частотной селекции принимаемой смеси сигнала и шума, нормирования ее по уровню., формирования из нее двух сумм сигнала с шумом с зависимыми сигнальными составляющими и независимыми шумовыми составляющими, перемножения полученных сумм и усреднения результата перемножения, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействйя измерения, две суммы сигнала с шумом формируют в виде некоррелированных квадратурных составляющих смеси сигнала с шумом, поворачивают их по фаО зе по отношению друг к другу на 90

2.Способ по и. 1, о т л.и ч а юЩ и и с я тем, что, поворот фаз

О на 90 осуществляют умножением по частоте в 2п раз, где n = 1;2...