SU1038890A1 - Измеритель отношени сигнал/шум - Google Patents

Abstract

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ШУМ , содержащий последовательно соединенные полосовой фильтр, сумматор и делительный блок, второй вход которого подключен к выходу полосового фильтра, отличающий- , с   тем, что, с целью расширени  диапазона измерени  отношени  сигнал/шум, в него введен регулируемый усилитель. включенный между выходом сумматора и входом полосового фильтра, при этом управл ющий вход регулируемого усилител  соединен с выходом делительного блока, а второй вход сумматора  вл етс  входом измерител , I 2. Измеритель по п. 1, о т л и .ч а ю щ и и с   тем, что полосовой фильтр выполнен в виде объединенных по входу первого и второго перемножителей , соединенных соответственно через первый и второй интеграторы с третьим и четвертым перемножител ми , ВЕЛСоды которых посредством сумматора соединены с фильтром нижних частот, при этом вторые входы rtepBo- го и третьего перемножителей соеди- g нены с генератором опорного напр жени  и через фазовргидатель на вторыми входги ш второго и четвертого перемножителей.

Description

Ul.f . Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть непользовано дл  измерени  отношени  сигнал/шум (ОСШ) в радиотехнических устройствах. Известно устройство дл  измерени  ОСШ, содержащее измеритель отношени  первый и второй перемножи ели, объединенные по входу, выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго интеграторов, гене ратор опорного напр жени , выход которого соединен с йторым входом перв го перемножител  и через фазовращатель - с вторым входом второго перемножител  . Недостатком данного устройства  в л ётс  узкий диапазон измер -емых зна чений ОСШ, рграниченньзй величиной , динамического диапазона входных пере множителей. Кроме того, устройство нуждаетс  в периодической калибровке : ЧТО увеличивает врем  измерени . При этом точность измерени  во многом оп редел етс  точностью выполнени  /фазовращател  на 45 . Недостат-ком устройства  вл етс  также то, что измерение уровн  шума производит :с  в узкой полосе частот вблизи частоты сигнала, что приводит к значйтельной погрешности при измерении шумов С неравномерным распределением по частотному диапазону. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  контрол  сос то ни  каналов св зи по отношению сигнал - помеха, содержащее последовательно соединенные нелинейный преобразователь напр жени  входного сиг нала, узкополосиый фильтр, выпр митель когерентного сигнала .и нелинейный преобразователь когерентного сиг нала, образукхцие полосовой фильтр, а также последовательно соединенные выпр митель входного сигнала, блок вычитани  (сумматор) и делительный блок, причем вход нелинейного преобразовател  входного сигнала и вход выпр мител  входного сигнала объединены , а вход нелинейного преобраЭо-, вател  когерентного сигнала по;цключей к вторым входам блока вычитани  и делительного блока. Принцип действи  указанного устройства основан на том, что из смеси сигнала и помехи (далее г шума) на выходе последовательно соединенных нелинейного преобразовател  входного сигнала/ узкопо осного фильтра, выпр мител  когерентного сигнала и нелинейного преобразовател  когерентного сигнала, выполн ющих роль полосового фильтра, выдел етс  посто нно напр жение, пропорциональное напр жению сигнала, которое в блоке вычи1:аетд  из посто нного напр жений, . пр порционального напр жени  смеси сигнала и шума, поступающего с выхода выпр мител  входного сигнала, в реэульта е этого вычитани  на выходе последовательно соединенньох нелинейного преобразовател  входного сигнала , узкополосного фильтра, выпр мител  когерентного сигнала и нелинейного преобразовател  когерентного сигнала , выполн ющих роль .полосового фильтра, вьщел етс  посто нное напр .жение, пропорциональное напр жению сигнала, которое в блоке вычитани  вычитаетс  из посто нного напр жени , пропорционального напр жению смеси сигнала и шума, поступающего с выхода , выпр мител  входного сигнала. В результате этого вычитани  на вьйсоде блока вычитани  вьщел етс  посто нное напр жение пропорциональное уровню шума. Выделенные посто нные напр жени  поступают на входы делительного блока, в котором производитс  вычисление отношени  сигнал/шум При этом точность работы устройства зависит от точности разделени  сигнала и шума 2, Существенным недостатком известного устройства  вл етс  узкий динамический диапазон измер емых значений ;, ОСШ, ограниченный большой погрешностью выделени  шума. Это объ сн етс  тем,что при больших значени х ОСШ, когда уровни сигнала и шума значительно отличаютс  по величине, выпр митель входного сигнала не обеспечивает одновременное выпр мление сигнала и шума с высокой точностью. Цель изобретени  - расширение диапазона измер емых значений отношени  сигнал/шум. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в измеритель отношени  сигнал/шум, содержащий последовательно соединенные полосовой фильтр, сумматор и делительный блок, второй вход-которого подключен к выходу полосового фильтра , введен регулируемый усилитель, включенный между выходом сумматора и входом полосового фильтра, при этом управл ющий вход регулируемого усилител  соединен с выходам делительного блока, а второй вход сумматора  вл етс  входом измерител  V Полосовой фильтр выполнен в виде объединенных по входу первого и второго перемножителей, соепиненных соответственно через первый и второй интеграторы с третьим и четвертым перемножител ми, выходы которых посредством суммаФора соединенгл с фильтром нижних час тЪт/ npii этом . вторые первого и третьего перемнож телей соединены с генератором опорного напр жени  и через фазовра- цатель на ЭОсо вторыми вхрдами второго и четвертого перемножителёй На фиг. 1 приведена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - пример реализации полосодого фильтра, Устройство содержит полосовой фильтр 1, сумматор 2, делительный блок 3, регулируемый усилитель 4. Сумматор 2 осуществл ет сложение напр жени  сигнала, поступающего с выхода полосового фильтра1 с -вход ной смесью сигнала -из напр жени , поступающего Через регулируемый усилителл 4 с выхода сумматора 2. Регулируемый усилитель 4 передает напр жение с выхода сумматора 2 на вход полосового фильтра 1 с коэффициентом передачи пр мо пропорционально завис щим от уровн  напр жени  на его втором входе. Делительный блок 3 осуществл ет операцию вычислени  величины отношени  выходных напр жений полосового фильтра 1 и сумматора 2. Устройство работает следующим образом . Входна  емесь сигнала и шума скла дываетс  в сумматоре 2 с выходным напр жением полосового фильт-ра 1. Это напр жение представл ет собой по лезный сигнал со сдвигом на 180° выделенный из смеси сигнала и шума. В результате .сложени  на выходе суммат ра 2 осуществл етс  компенсаци  сиг/нала и вьщел етс  напр жение шума. (Величина ОСШ вычисл етс  в делительJHOM блоке путем делени  отфильтрован ного найр жени  сигнала с выхода полосового фильтра 1 на напр жение шум .а с выхода сумматора 2. Напр жение с выхода делительного блока поступает на управл ющий вход регулируемого усилител  4 и измен ет его козффициент усилени  пр мо пропорционально ОСШ, при изменении последнего. Регулируемый усилитель 4 поддерживает посто нной в заданных пределах величину ОСШ на выходе сумматора 2 и на входе сумматора 2 и на вхйде полосового фильтра 1 при изменении величины ОСШ на входе устройс.тва. Благодар  этому резко снижаютс  требовани  по динамическому диапазону к полосовому фильтру, что позвол ет повысить гочность измерени  больших, величин ОСШ и feM самым существенно расширить диапазон измер емых величин ОСШ Напр жение Q, на выходе сумматора 2 при Напр жении на входе измерител  ОСШ U0X можно записать

где К, К - коэффициент передачи полосового фильтра 1 и регулируемого усилител  4, соответственно.

С учетом того, что полосовой .фильтр 1 узкополосный и его коэффиЦи ,ент передачи дл  шума равен нулю на-55

ВхКхакс 4макс

(5}

.. п . Введение регулируемого усилител 

позвол ет расширитьдиапазон измер емых значений ОСШ в количество раз, равное глубине регулировки усилител  4. пр жени  шума Ug,j(2m сигнала на выходе сумматора 2 равнц, в)«2Ш вХ UI Напр жение Up, нескомпексированным остатком сигнала и вносит погрешность в измерение напр жени  шума, при этом погрешность тем -больше, чем меньше т.е. чем больше величина ОСШ. Этим ограничиваетс  максимальное измер емое значение ОСШ. - . В реальных устройствах/ величина Ug 2с снизу уровнем сЬбственных помех, напр жени ми дрейфа . и-смещени  нулевого уровн  (U,) активных элементов полосового фильтра -1, приведенных к его входу. При этом-напр жение ,j.He может-быть получено меньше U, приведенного к : выходу сумм:Э,тора 2; 8ЫХ 2с ( где максимальное значение коэффициента передачи регулируемого усилител  4. , Минимальна  величина Ueij,y ш котора  может быть измерена с погрешностью d, npR среднеквадратическом детектировании f равна SbtX 2с , ;|( вых2ш Минимальное значение ОСШ ограничено максимальнЬ допустимым входным напр жением фильтра -Og 5 в-Эта ъ& кчк-наСв зана с максимальным измер емым уровнем шума ,x2ui мокь вхкнакс вых 2ui тмкс где - минимальное значение ко;эффициента передачи регулируемого усилител  4. . .С учетом того, что ьыагш- Ъишг а также выражений (3) и (4), диапазон измер емых значений ОСШ равен вх с ftp If IМ 6bix2toM..H . BbixZiu Параметры устройства в целом во много определ ютс  характеристиками используемого полосового фильтра. Дл  получени  высоких качественных показателей этот фильтр должен быть выполнен синхронным. Использование полосовых фильтров другого типа не позвол ет получить узкую полосу пропускани  из-за их низкой добротности и стабильности, что затрудн ет точное разделение сигнала и шума.. Полосовой фильтр содержат первый перемножитель 5, первый интегратор 6 третий перемножитель 7, второй перрмножитель 8, второй интегратор б, четвертый перемножитель 10, опорный генератор 11, фазовращатель 12 на 90 сумматор 13 и фильтр 14 нижних частот . Объединенные по входу первый пере множитель 5 и второй перемножитель 8 соединены соответственно через первый интегратор 6 и второй интегратор 9 с третьим перемножителем 7 и четвертым перемножителем 10, выходы которых посредством сумматора 13 соединены с фильтром 14 нижних частот, при этом вторые входы первого перемножител  5 и третьего перемножител  7 соединены с опорным генератором и через фазовращатель 12 на 90 с вторым входом второго перемножител  8 и четвертого перемножител  10. Предлагаемый фильтр обеспечивает получение узкой полосы пропускани  (менее одного герца) в широкой полосе частот и высокую устойчивость благодар  посто нству сдвига фаз между входным и выходным напр жени ми, . что позвол ет включить фильтр в цепь I глубокой отрицательной обратной св зи и получить высокое качество разделени  сигнала и шума.

Pu-i.i

Claims (2)

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ШУМ, содержащий последовательно соединенные полосовой фильтр, сумматор и делительный блок, второй вход которого подключен к выходу полосового фильтра, отличающий- , с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения отношения сигнал/шум, в него введен регулируемый усилитель, включенный между выходом сумматора и входом полосового фильтра, при этом управляющий вход регулируемого усилителя соединен с выходом делительного блока, а второй вход сумматора является входом измерителя.

ί

2. Измеритель по π. 1, о т л и г.ч а ю щ и й с я тем, что полосовой фильтр выполнен в виде объединенных по входу первого и второго перемножителей, соединенных соответственно через первый и второй интеграторы с третьим и четвертым перемножителя ми, выходы которых посредством сумматора соединены с фильтром нижних частот, при этом вторые входы Первого и третьего перемножителей соединены с генератором опорного напряжения и через фазовращатель на 90°со вторыми входами второго и четвертого перемножителей.

ω cz