SU1411689A1 - Способ измерени параметров шума - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике . Способ измерени  параметров шума (DI) реализован в устройстве, содержащем блок 1 вьщеле ни  квадратурной составл ющей Ш, перемножители 2, 4, фильтр 3 нижних частот, генератор 5 гармонического сигнала, линейный преобразователь 6, интегратор 7 и формирователь 8 времени измерени . Перемножают Ш с вспомогательным гармоническим сигналом, средн   частота которого равна средней частоте Ш, фильтруют результат перемножени  в полосе частот, равной половине ширины спектра измер емого Ш,и перемножают результат с вспомогательным гармоническим сигналом, выпр мл ют Ш и производ т усреднение выпр мпенного напр жени  в течение времени, кратного периоду вспомогательного гармонического сигнала. Способ имеет высокую точность измерени , 2 ил. & (Л

Description

лШ

СГ

00 ;о

Тиз пер

Фие.1

измерение Установка

числа периодов

Изобретение относитс  к радиотехнике , а именно к способам измерени  параметров случайных радиотехнических процессов, и может быть использовано при проектировании, например, измерителей параметров шума (среднего значени , -дисперсии или средне- квадратического значени  шума).

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  при заданном времени измерени  путем выделени  одной или двух квадратурных составл ющих измер емого шума, которые представл ют собой случайные процессы , флуктуирующие только по амплитуде , что позвол ет после детектировани  интегрировать результат нелинейного преобразовани  в течение времени , кратного периоду частоты полученных составл ющих шума, и тем самым исключить ошибку измерени  уровн  шума, вызванную периодическим характером этого процесса.

На фиг, 1 представлена структурна  схема устройства дл  реализации способа; на фиг, 2 - график функции ошибок.

Устройство дл  реализации способа содержит блок 1 выделени  квадратурн составл ющей шума, вьшолненный в вид iпоследовательно соединенных первого I перемножител  2, первый вход которог I вл етс  входом устройства, фильтра нижних частот и второго перемножйте- л  4. К вторым входам первого и второго перемножителей 2 и 4 подключен выход генератора 5 гармонического сигнала. Выход блока I вьщелени  кваратурной составл ющей шума подключен к нелинейному преобразователю 6, выход которого подключен к входу инте ратора 7, Вход управлени  временем интегрировани  интегратора 7 подключен через формирователь 8 времени измерени  к выходу генератора 5 гармонического сигнала.

Сущность способа рассмотрим на примере измерени  дисперсии шума.

Представим шум в виде суммы двух гармонических сигналов, флуктуирующих только по амплитуде, т.е.

п( t)А( t)coscj t+A ..(t)sincjt,

со

наблюдение A(t)cosu)t и Ag(t)sin( дает возможность определить параметры функции коррел ции процесса (t) (шума).

Если процесс n(t) нормален, то процессы A(t) и Ag(t) также нормальны , и если сам процесс имеет функцию коррел ции в видев p(t)cosu), то процессы A(t} и Ar(t) имеют одинаковые функции коррел ции в видe(( с). Однако наблюдение (измерение параметров ) A(t)cosci)t и (или) A-(t)Binu).t

с оЪ

может быть произведено с большей точностью  а счет использовани  времени измерени , кратного периоду средней частоты исходного процесса или просто периоду частоты и) квадратурной составл ющей процесса. Разложение . случайного процесса на его квадратурные составл ющие можно осуществить технически путем перемножени  его с квадратурными гармоническими сигналами и фильтрации результата перемножени . В этом случае выдел етс  та или ина  квадратурна  составл юща  огибающей измер емого шума, например Тт

- г n(t) I A(t)cosuJ t х

1 Г

- А (t)sinu t-costt)tdt

Jr

A(t)

X cosuJ tdt +

о

I f . 5° f J

o o

X COS 2cO tdt I Ajt)

зд

35 так как произведение sinu)t coscJ t как произведение векторов, наход щихс  в квадратуре, а произведение

А (t)cos2tJt 0 как произведение мед- о

ленно измен ющегос  сомножител  на быстро осциллирующий сомножитель. Аналогично

т

.| Г n(t)sinu)tdt A(t).

Последующее умножение A(t) на coscOt и А (t))t позвол ет получить квадратурные составл ющие измер емого шума.

Устройство работает следующим образом .

Входной шум в первом перемножителе 2 перемножаетс  с сигналом coscO t генератора 5 гармонического сигнала. Произведение фильтруетс  фильтром 3 нижних частот, в результате чего на его выходе вьщел етс  квадратурна  составл юща  A(.(t) огибающей шума. После перемножени  с сигналом cosoXt

3lA

во втором перемножнтеле. А получают сигнал A(,(t)cosuH,  вл ющийс  квадратурной составл ющей измер емого шума . Далее квадратурна  составл юща  шума последовательно подвергаетс  нелинейному преобразованию в нелинейном преобразователе 6 и интегрированию в интеграторе 7, причем врем  интегрировани  интегратора 7 задаетс  с формировател  8 времени измерени  таким образом, чтобы оно было кратным числу периодов средней частоты шума. Дл  этого на формирователь 8 времени измерени  подаетс  сигнал с генератора 5 гармонического сигнала. По команде Измерение формирователь 8 времени измерени  отсчитывает заданное число перибдов, в течение которого интегратор 7 производит интегрирование результата нелинейного преобразовани  .

Предположит-, что на выходе нелинейного преобразовател  б имеетс  посто нное напр жение А , которое необходимо измерить, и гармоническа  составл юща  cosab,t, вли ние которой необходимо исключить из результата измерени . Напр жение на выходе интегратора 7

KJM

вы. Г (A,+cosu t)dt

JQ

sinu)oT

 вл етс  ошибкой результата

измерени , вызванной гармоническим . характером измер емого процесса (фиг, 2). Из графика ввдно, что ошибка измерени  обращаетс  в нуль

при значени х и) Т г 3/4ji, 5/2jr о Л 2

и т1д. Поэтому врем  измерени  Т

и

необходимо выбирать равным

3(П+ (П+ )

. И5н- -2jff;

где ,1,2,3 и т.д.

fj.p-. средн   частота. Так, например, при , Т

и

J1

4f,

MJM

Ср

Если измер емый шум занимает полосу частотдf от О до кГц, то врем 

коррел ции {:,р -- 10 с, а минимальное врем  измерени , при котором

1689

ошибка, вызванна  гармоничностью измер емого сигнала равна нулю, опреде11 ...3

л етс  как Т j-- :г-10 с, И5м 4fcp 2

Ошибка, вызванна  случайньм характером процесса равна

е .„I -с. . 1

,0

,.

&f

1;

Ср

1

2f.

«зм-з Т. 77

3

из..;

S

Ф . А ср

20 HjM3- If-- . 3- .IE.

5

5

HjMA

7

f

1

2f.

2

e. ,|:. cp

30

35

т.е. эта ошибка уменьшаетс  так, как показано на графике (фиг. 2). J. sintjr Огибающа  функции --- , опредеtjji

л юща  -максимальную ошибку, вызванную гармоничностью измер емого сигнала , измен етс  как 14ijT . ГТрн Т

.

45

Zf- максимальна 

ошибка соответственно равна G 2/У,

Оп 1

22 2 40 2 5JJ ,6; 0,2; 0,12;

0,08, т.е. сравнима с ошибкой за счет конечного времени усреднени . При этом вьшолн етс  соотношение ,60.

Таким образом, использование времени усреднени , кратного периоду средней частоты измер емого шума, позвол ет снизить ошибку измерени  применительно к случаю измерени  щумов, лежащих в области сравнительно низ50 ких частот, который  вл етс  наиболее распространенным случаем измерени  параметров щума.

Если р устройство добавить еще один измерительный канал и запитать

55 оба измерительных канала от квадратурного генератора, то на выходе каждого из каналов получают независимые результаты измерени  параметров одSirihir

Claims (1)

1. Формула изобретения Способ измерения параметров шума, заключающийся в выпрямлении шума и усреднении полученного выпрямленного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при заданном времени измерения, перед выпрямлением перемножают шум с вспомогательным гармоническим сигналом, средняя частота которого равна средней частоте шума, фильтруют результат перемножения в полосе частот, равной половине ширины спектра измеряемого шума, и перемножают результат фильтрации с вспомогательным гармоническим сигналом, при этом усреднение производят в течение времени, кратного периоду вспомогательного гармонического сигнала.