Устройство для измерения интенсивности шумовых помех

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК оцэ G 01 R 29/26

ГОСУДАРСТВЕ 1+ЫЙ КОМИТЕТ

AO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21)4772036/21 (22) 22.12.89 (46) 30.07.92. 6юл. hL 4 (72) А.А.Иванько, А.А.Оноприенко, Г.Ф.Парамоненко и Д.В.Фенев. (53) 621.317.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1277008, кл. G 01 R 23/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

I4 1138758, кл. G 01 R 23/175, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ШУМОВЫХ ПОМЕХ (57).Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для измерения интенсивности шумов на фоне узкополос.ных помех и импульсных сигналов заданной длительности в радиоприемных устройствах различного назначения. Цель изобретения — повышение точности измерения интенсивности шумов. Цель достигается эа счет исключения влияния напряжений полезных сигналов и узкополосных помех на процесс измерения. Устройство для измерения интенсивности шумовых помех содержит детектор, линию задержки с m

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для измерения интенсивности шумов на фоне узкополосных помех и импульсных сигналов заданной длительности в рздиоприемных устройствах импульсных РЛС и т.д.

Известен одноканзг ьный спектроанализатор шумовых сигналов, измеряющий спектральную мощность методом фильтрации и содержащий последовательно,:соединенные линейный полосовой фильтр, квадратичный детектор, усредняющее уст„„ Ы(, 1709247 Al отводами, m блоков умножения, два сумматора, два элемента задержки, два делителя напряжения, блок вычитания, блок взятия модуля и нелинейный элемент. Новым в изобретении является введение в устройство соединенных последовательно первого и второго элементов задержки, первого делителя напряжения, блока вычитания и блока взятия модуля, а также нелинейного элемента и второго делителя напряжения, при этом второй сумматор имеет двз суммирующих и два вычитающих входа. а каждый из

m отводов линии задержки соединен с соответствующим входом одного иэ m.6ïîêîâ умножения, на вторые входы которых подаются одинаковые коэффициенты. равные величине 1/m. Для исключения влияния по- . леэных импульсных сигналов и узкополос-. ных помех на процесс измерения и для обеспечения фильтрации шумов время задержки в элементах задержки должно быть . равно длительности полезного сигнала, а суммарное время задержки в линии выбирают равным удвоенной длительности полезного импульсного сигнала. 3 ил. ройство. а также устройство логарифмирования и регистрирующее устройство.

Недостатком укаэанного устройства являются его невысокие точностные характеристики в случае, если частотные и временные параметры шумов и сигналов близкие.

Известен также спектроанализатор шумовых сигналов. содержащий линейный полосовой фильтр. детектор. усреднитель. линию задержки с отводами, блоки вычитания. одновходовые блоки умножения, источ1709247 ник регулируемого напряжения, два сумматора, двухвходовые блоки умножения и сумматоры на m-входов.

Недостатком данного устройства обусловлен низкой точностью определения параметров шумов, длительность которых приблизительно равна длительности сигнала, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является спектроанализатор шумовых сигналов, содержащий последовательно соединенные линейный полосовой фильтр, детектор, усреднитель и блок логарифмирования, а также линию задержки с m отводами, m блоков вычитания, mблоков умножения,,два сумматора,,источник регулируемого напряжения и (m+1)-й блок умножения. причем каждые два соседних отвода линии задержки попарно подсоединены к соответствующим входам блоков вычитания, первый и последний отводы линии задержки. подсоединены к входам последнего блока вычитания, выходы блоков вычитания подсоединены к соответствующим входам m блоков умножения. выходы которых подсоединены к входам первого сумматора, своим выходом соединенного с первым входом (в+1)-го блока умножения, второй вход последнего подключен к источнику регулируемого напряжения. а выход (m+1)-ro блока умножения подсоединен к одному из входов второго сумматора, второй вход которого подключен к последнему отводу линии задержки.

Однако цветное устройство характеризуется ограниченной точностью при измерении интенсивности шумов, спектральные и временные характеристики которых близки к характеристикам полезных сигналов.

Цель изобретения — повышение точно. сти напряжения интенсивности шумов путем иисключения влияния напряжений полезных сигналов и узкополосных помех на процесс измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в спектроанализатор шумовых сигналов, содержащий детектор, линию задержки с m отводами, в блоков умножения. выходы которых подключены к входам riepeoro сумматора, второй сумматор, введены соединеныые последовательно первый и второй элементы задержки, делитель Напряжения, блок вычитания и блок взятия модуля, выход которого соединен с первым суммирующим входом второго сумматора, а также нелинейный элемент и второй делитель напряжения, причем выход детектора через второй делитель напряжения соединен также с вторым входом блока вычитания и первым вычитающим входом второго сум20

25 теля 4 напряжения. Второй вход блока 5

45 вычитания соединен с выходом второго делителя 12 напряжения.

35 матора, выход которого через нелинейный элемент соединен с входом линии задержки, каждый из отводов которой соединен с соответствующим входом одного иэ блоков умножения, на вторые входы которых подаются одинаковые коэффициенты, равные величине 1/m, при этом выходом устройства для измерения интенсивности шумовых помех является выход первого сумматора, а входом — вход детектора, выход которого через первый элемент задержки соединен с вторым суммирующим входом второго сумматора, второй вычитающий вход которого соединен с выходом первого делителя напряжения.

Введение в спектроанализатор новых элементов и связей позволяет исключить влияние узкополосных помех и полезных сигналов на измерение интенсивности шумовых помех, благодаря чему повышается точность измерений.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для измерения интенсивности шумовых помех; на фиг.2 и 3— временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для измерения шумовых помех (фиг,1). включает в себя последовательно соединенные детектор 1, элементы 2 и 3 задержки, первый делитель 4 напряжения, блок 5 вычитания, блок 6 взятия модуля, второй сумматор 7, нелинейный элемент 8 и линию 9 задержки с mотводами,,каждый из которых соединен с соответствующим входом одного из.а блоков 10 умножения. Выходы блоков 10 соединены с входами первого сумматора 11, выход которого является выходом устройства. Кроме того, выход детектора 1 через второй делитель 12 напряжения подключен к одному из вычитающих входов сумматора 7, остальные входы которого соединены соответственно с выходами первого элемента 2 задержки и делиВ.качестве детектора 1 может быть использован, например, амплитудный детектор, в качестве элементов 2 и 3 задержки и линии 9 задержки — типовые электрические линии задержки. Делители 4 и 12 напряжения, а также все умножители. объединенные в блок 10, могут быть реализованы в виде усилителей с заданными коэффициентами передачи по напряжению (соответственно

1/2 и 1/m). например, по известным схемам на операционных усилителях, сумматоры 7 и 11 и блок 5 вычитания также могут быть реализованы на операционных уСилителях.

Блок 6 взятия модуля в общем случае может

1709247 быть выполнен по схеме двухполупериодного выпрямителя, например, на диодах типа

Д18. На таком диоде реализуется и нелинейный элемент 8.

Для обеспечения фильтрации шумов и полезных импульсных сигналов на фоне узкополосных помех время задержки в элементах 2 и 3 должно быть равно длительности полезного импульсного сигнала (t> = z ), Суммарное время задержки в линии Q выбирают равным величине

2 t<(m Л1з =2 т„). Это обусловлено тем, что при оптимальной фильтрации импульсных сигналов на фоне белого шума минимальная длительность огибающей шумового напряжения после детектора 1 близка к величине 2mè.

Рассмотрим вначале процесс фильтрации полезного видеоимпульса на фоне узкополосной помехи.

При поступлении на вход детектора 1 смеси полезного импульсного сигнала (С) и узкополосной помехи (УП) (фиг.2а) íà его выходе имеет место однополярная видеосмесь огибающей сигнала и УП, причем временные параметры сигнала отличаются от длительности УП (фиг.26). Выходное напряжение детектора 1 в блоке 12 уменьшается по амплитуде в два раза и подается на первый вычитающий вход сумматора 7 (фиг.2в).

На второй суммирующий вход этого сумматора подается выходное напряжение детектора 1, задержанное в элементе 2 на длительность полезного импульсного сигнала t< (фиг.2г). а на второй вычитающий вход — напряжение 02 (фиг.26), задержанное в элементах 2 и 3 на время t> = 2m и также уменьшенное по амплитуде в два раза в делителе 4 напряжения {фиг.2д). Одновременно на входы блока 5 вычитания поступают сигналы с выходов делителей 12 и 4, в результате взаимодействия в блоке 5 напряжений Оз (фиг.2в) и U5 (фиг.2д) íà его выходе имеют место раэнополярные остатки напряжения УП вЂ” передняя и задняя кромки, а также сдвинутые по времени полезные импульсные сигналы. После преобразования в блоке 6 выходные сигналы блока 5 вычитания становятся однополярными (фиг.2е) и подаются на первый суммирующий вход сумматора 7. В результате взаимодействия в сумматоре 7 напряжений

Оз-Ов (фиг.2в-е) на выходе последнего появляются однополярные импульсы, представляющие собой остатки УП и полезный импульсный сигнал (фиг.2ж). Таким образом, благодаря обработке выходных напряжений детектора 1 с помощью блоков 2-7 и

12 на выходе сумматора 7 получают однополярные импульсные сигналы, соизмеримые по длительности с величиной 2ти, при этом практически исключается напряжение УП.

При поступлении на вход детектора 1

5 высокочастотной смеси полезного импульсного сигнала, узкополосной помехи и Шума (фиг.2з) выходное напряжение детектора 1 имеет, например, вид. показанный на эпюре

Ug (фиг.2и). После обработки видеосмеси Ug

10 в блоках 2-7 и 12 аналогично описанному на выходе сумматора 7 имеет место центрированный случайный процесс (фиг.2к и 3). При этом шумовое напряжение является разнополярным, в то время как полезный сигнал

15 и остатки УП представляют собой однополярные импульсы, Используя это различие с помощью нелинейного элемента 8, например диода, можно получить на входе линии

9 задержки напряжения, характеризующие

20 только интенсивность шумовых помех (фиг.2л).

При поступлении импульсного шумового напряжения йа вход линии 9 задержки на каждом из ее m выходов появляется отклик, 25 причем суммарное время задержки составляет величину, равную 2 . r> . За это время

m блоки умножения (блок 10) и сумматор 11 осуществляют весовое суммирование шумовых импульсов с целью выделения их

30 среднего значения. Подача на вторые входы каждого из m умножителей блока 10 одинаковых коэффициентов, равных 1/m, обусловлена необходимостью суммирования в блоке 11 нормированных шумовых состав35 ляющих.

После весовой обработки с помощью блоков 9 — 11 выходного напряжения нелинейного элемента 8 с выхода сумматора 11 снимается напряжение, соответствующее

40 интенсивности шумовых помех (фиг.2л, показано пунктиром). Таким образом, в результате предлагаемой обработки смеси С+

Ш + УП исключается влияние полезных сигналов q.ÓÏ на процесс измерения величины

45 Ощ.

Математическое моделирование устройств, собранных по известной и предлагаемой схемам, показывает, что абсолютная погрешность измерения интенсивности шу50 мовых помех для известного устройства определяется по формуле A>= Uc С m, а для предлагаемого устройства — по формуле hg=

=1обр RH С п1, где Ос — амплитуда полезного импульсного

55 сигнала; С вЂ” коэффициент пропорциональности; m — число отводов линии 9 задержки;

lo5p обратный ток нелинейного элемента;

R — сопротивление нагрузки нелинейного элемента 8.

1709247

Отсюда относительная погрешность измерения интенсивности шумовых помех

) Ъ обр Rs % Ог.

Очевидно, что для уменьшения величины д необходимо уменьшить величину at р при постоянной нагрузке элемента 8. При испол. зоваиии в качестве элемента 8, например, диода Д18 и при 0с = 1 В и входном сопротивлении линии 9 задержки RH = 10 кОм 1алр = 50 10 А, д= 0,5.

Таким образом, для данного примера

1ь:,ность измерения интенсивности шумолых помех предлагаемым устройством выше в 2 раза по сравнению с известным, Анализ выражения (1) показывает, что в общем случае при измерении интенсивности шумовых помех на фоне полезных сигналов потенциальные точностные возможное; и предлагаемого устройства высоки.

Формула изобретения

Ус; действо для измерения ин енсивности шум звых t :>MBx. содержащее де1ектор, линию ..ядеI, i1 с m отводами. рл блоков умножения, выходы которых подключены к входам первого сумматора, второй сумматор,отл ича ю щееся тем,что,с целью повышения точности измерения интенсив5 ности шумов, в него введены соединенные последовательно первый и второй элементы задержки, делитель напряжения, блок вычитания и блок взятия модуля, выход которого соединен с первым суммирующим входом

10 второго сумматора, а также нелинейный элемент и второй делитель напряжения, причем выход детектора через второй делитель напряжения соединен также с вторым входом блока вычитания и первым вычитаю15 щим входом второго сумматора, выход которого через нелинейный элемент соединен с входом линии задержки, каждый из m отводов которой соединен с соответствующим входом одного иэ mблоков умножения,,при

20 этом выходом устройства для измерения интенсивности шумовых помех является выход первого сумматора, а входом — вход детектора, выход которого через первый элемент задержки соединен с вторым сум25 мирующим входом второго сумматора, второй вычитающий вход которого соединен с выходом первого делителя напряжения.

1709247

Фиг.

Составитель А.Иванько

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M.Êó÷åðÿâàÿ

Редактор А.Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 423 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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