Способ измерения отношения сигнал - шум и устройство для его осуществления
Изобретение может быть использовано в многоканальных системах радиосвязи для получения текущих оценок отношения сигнал/шум при действии шума и широкополосной помехи. Цель изобретения - улучшение линейности и расширение динамического диаметра зона измерений отношения сигнал/помеха при действии гаусовского некоррелированного шума и широкополосной помехи с изменяющейся интенсивностью-достигается путем линейной фильтрации в двух частотных диапазонах нелинейно преобразованной смеси сигнал + помеха. Согласно способу смесь сигнала и шума преобразует с помощью нелинейного элемента с квадратичной характеристикой и находит значения спектральной плотности мощности полученного процесса в двух частотных диапазонах, границей разделения которых является половинное значение ширины спектра входного шума, вычисляют функцию от этих величин (например, частное), по которой судят об искомой величине. В устройстве смесь сигнала и шума преобразуется в нелинейном элементе 1. Из его выходного сигнала с помощью последовательно соединенных первого полосового фильтра 2, первого квадратора 3 и первого фильтра 4 нижних частот формируется напряжение, пропорциональное мощности шума, а с помощью последовательно соединенных второго полосового фильтра 6, второго квадратора 7 и второго фильтра нижних частот - мощность сигнала и шума. В вычитателе 9 формируется напряжение, пропорциональное мощности сигнала, которое подается на один из входов делителя 5. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1529148 А1 (51) 4 О 01 Р 29/26
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
2 смеси сигнал + помеха, Согласно способу смесь сигнала и шума преобразуют с помощью нелинейного элемента с квадратичной характеристикой и находят значения спектральной плотности мощности полученного процесса в двух частотных диапазонах, границей разделения которых является половинное значение ширины спектра входного шума, вычисляют функцию от этих величин (например, частное), по которой судят об искомой величине, В устройстве смесь сигнала и шума преобразуется в нелинейном элементе 1. Из его выходного сигнала с помощью последовательно соединенных первого полосового фильтра ?, первого вкадратора 3 и первого фильтра 4 нижних частот формируется напряжение, пропорциональное мощности шума, а с помощью последовательно соединенных второго полосового фильтра 6, второго квадратора 7 и второго фильтра нижних частот — мощность сигнала и шума, В вычитателе 9 формируется напряжение, пропорциональное мощности сигнала, которое подается на один из входов делителя 5.
2 с.п. ф-лы, 2 ил.
1 (21) 4388103/?4-21 (22) 04,03.88 (46) 15.12.89. Бюл. Ф 46 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) P,A BaKKeP и О.Н.Дорогов (53) 621.317.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
6 819753, кл. О 01 В 29/26, 1981.
Авторское свидетельство СССР
11 1038898, кл. G 01 B 29/26, 1983. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ
СИГНАЛ/ШУМ И УСТРОЙСТВО ДПЯ ЕГО
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано в многоканальных системах радиосвязи для получения текущих оценок отношения сигнал/шум при действии шума и широкополосной помехи.
Цель изобретения — улучшение линейности и расширение динамического диапазона измерений отношения сигнал/помеха при действии гаусовского некоррелированного шума и широкополосной помехи с изменяющейся интенсивностью — достигается путем линейной фильтрации в двух частотных диапазонах нелинейно преобразованной
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !
1529148
15
25
35
40 (1, fC)Q, Д F/21
ff) Q F/g ) 45
55
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в многоканальных системах радиосвязи для получения текущих оценок отношения сигнал/шум прй действии шума и широкополосной помехи изменяющейся интенсивности.
Целью изобретения является улучшение линейности и расширение динамического диапазона измерения отношения сигнал/шум при действии гаусовского шума и широкополосной помехи с изменяющейся интенсивностью путем линейной фильтрации в двух частотных диапазонах нелинейно преобразованной смеси сигнал плюс шум.
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения отношения сигнал/шум, на фиг. 2 — эпюры, поясняющие предлагаемый способ измерения.
Устройство для измерения отношения сигнал/шум содержит последовательно соединенные нелинейный элемент 1, вход которого является входом устройства, первый полосовой фильтр 2, первый квадратор Э, первый фильтр 4 нижних частот и делитель 5, выход которого является выходои устройства. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные второй полосовой фильтр
6, вход которого подключен к выходу нелинейного элемента 1, второй квадратор 7, второй фильтр 8 низких частот и вычитатель 9, второй вход которого подключен к выходу первого фильтра 4 низких частот, а выход подключен к другому входу делителя 5.
Предлагаемый способ рассмотрим на примере работы устройства для его реализации.
Пусть на вход нелинейного элемента 1 поступает нормальный шум с полосой 4 F спектральной плотностью мощности 4я / Р, центральной часто2 той 1 (Лиг. 2а) и гармонический сигнал Пз = Azcos(277 f, t + V> ) (фиг. 2б), Приводимые расчеты получены для нелинейного элемента с параболической характеристикой вида у =
&х, где & — масштабный коэффициент. Запишем непрерывную низкочастотную часть спектра шума на выходе нелинейного элемента 1 в виде
s(f) = s.ÄÄ(f) + s„„(f), (1) "де Snsn (г) — спектральная плотность мощности шума, образованная взаимодействием шума с самим собой
- --(1-f/a F), f E)0, a F)
s () =
0 для других f (2) S>q„ (f) — спектральная плотность мощности шума, образованная взаимодействием сигнала и шума
A,,Ь „йГ, 1 10, 0,5а 3
Я (f) =
0 для других f (3) График спектральной плотности мощности шума в диапазоне видеочастот на выходе нелинейного элемента показан на фиг. 2 в. Как следует иэ диаграммы, при действии полезного сигнала происходит перекос спектра вблизи частоты 0,54F. При этом в диапазоне частот (Π— 0,5ДF) происходит увеличение спектральной плотности шума, пропорциональное мощности воздействующего полезного сигнала. Положим, что центральные частоты первого и второго полосоных фильтров 2 и 6 (фиг. 1) равны соответственно Г1 и Г . Эти частоты выбираются из соотношений 0 < f (0,50F, 0,5дР с f (h Е . Для упрощения выкладок положим, что полосовые фильтры 2 и 6 имеют идеальные амплитудно-частотные характеристики, которые определяются следующим образом (1э f
Н,(Г) = $0, ffgbF/гэ h Р1
Тогда мощности шума на выходах полосовых фильтров 2 и 6 равны соответственно
Р = 2 I н,(f)s(f)af; (6) р, = г н, (г)Б(г)а . (7)
В
Используя соотношения (1) (3) для значений спектральной плотности мощности шума, на выходе нелинейного элемента получаем р, = 4& (б„ /г) (8) 5 15
Р; 4а t0,25 А> Ь„+ 3(бл/2)4 (9) Напряжения U и U< на выходах фильтров 4 и 8 нижних частот пропорциональны мощности процессов на входах квадраторов 3 и 7. Поэтому с точностью до постоянного сомножителя иожно записать
15 =Ь„; U;, = 4А$ л+ 3 „. (10
Такии образом, напряжение U< пропорционально только мощности шума, а напряжение U является функцией мощностей сигнала и шума. Для получения напряжения, пропорцнонапьного только мощности сигнала используется вычитатель 9, напряжение на выходе которого равно U11 где g — постоянный весовой коэффициент. Данное напряжение и напряжение U подаются на входы делите1 ля, напряжение на выходе которого равно
U -й U< 44 Q„+(3-с)3 аык
I л (11)
Для весового коэффициента = 3 получаем
13 = 4А /3„= BPt /Р„, (12) и где P Л5/2 — мощность сигнала;
$1
Р„ = „ — мощность шума, Таким образом, напряжение на выходе устройства измерения отношения сигнал/шум пропорционально отношению сигнал/шум на входе.
Ф о р и у л а и э о б р е т е н и я
1. Способ измерения отношения сигнал/шум, при котором смесь сигнала и шума преобразуют с помощью
29148
40 нелинейного элемента с квадратичной характеристикой, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что, с целью повышения линейности и расширения динамического диапазона измерения, производят измерение значений спектральной плотности иошности процесса на выходе нелинейного элемента в двух частотных диапазонах, границей разделения которых является половинное значение ширины спектра шума (сигнала), вычисляют функцию от этих величин, по которой судят об искомой величине.
2. Устройство для измерения отношения сигнал/шум, содержащее нелинейный элемент с квадратичной характеристикой, вход которого является входом устройства, последовательно соединенные первый квадратор, первый фильтр нижних частот и делитель, выход которого является выходои устройства, а также второй фильтр нижних частот, о т л и ч а ю щ е е с я теи, что, с целью улучшения линейности и расширения динамического диапазона устройства, введены первый полосовой фильтр, последовательно соединенные второй полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу нелинейного элемента, и второй квадратор, а также вычитатель, первый вход которого подключен к выходу второго фильтра нижних частот, второй входк выходу первого фильтра нижних частот, а выход к второму входу делителя, при этом входы первого и второго полосовых фильтров подключены к выходу нелинейного элемента, выход первого полосового фильтра подключен к входу первого квадратора, а выход второго квадратора — к входу второго фильтра нижних частот.
1529148 б
Ф
da
23/
S лхп.(f
Фиг. 2
Составитель И. Михалев
Техред JI.Ñåðäþêîâà Корректор М. Пожо
Редактор Т. Парфенова
Заказ 7637/41
Тираж 714
Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Проианодств пно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
