SU875297A1 - Device for measuring modulation frequency of random process power - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерителям параметров случайных процессов· и полей, и может быть использовано в системах спектрально-корреляционного анализа нестационарных случайных процессов, в т.ч. в радиолокационных системах с шумоподобным зондирующим сигналом, использующих корреляционные методы обработки.The invention relates to measuring equipment, in particular to measuring parameters of random processes · and fields, and can be used in systems of spectral-correlation analysis of non-stationary random processes, including in radar systems with a noise-like sounding signal using correlation processing methods.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является многоканальный анализатор спектра, используемый в радиовысотомерах и состоящий из последовательно _f соединенных детектора (квадратичного или линейного) и фильтрового анализатора спектра, представляющего собой набор узкополосных фильтров с включенными на их выходах индикаторами час- ₃ тоты [1 ].The closest in technical essence to the proposed invention is a multi-channel spectrum analyzer used in the radio altimeter and consisting of consecutively-connected detector _f (quadratic or linear) and the filter of the spectrum analyzer, which is a set of narrow band filters incorporated at their outputs indicators chas- ₃ Toty [1 ].

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения частоты модуляции мощности исследуемых ДР^П цессов, обусловленная тем, что измерение частоты модуляции среднего значения случайного процесса после детектора производится без учета того, что его флюктуационная составляющая имеет дисперсию, изменяющуюся во времени с той же частотой.The disadvantage of this device is the low accuracy of measuring the frequency modulation power of the investigated DR ^P processes, due to the fact that the measurement of the modulation frequency of the average value of the random process after the detector is carried out without taking into account the fact that its fluctuation component has a dispersion that varies in time with the same frequency.

Цель изобретения - повышение! точности измерений частоты-модуляции мощности нестационарных случайных процессов.The purpose of the invention is to increase! accuracy of frequency-modulation measurements of the power of non-stationary random processes.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство измерения частоты модуляции мощности случайного процесса, содержащее квадратичный детектор, интегрирующий фильтр и анализатор спектра, дополнительно введены линия задержки, режекторный фильтр и делитель, соединенные последовательно и включенные между выходом квадратичного детектора и входом анализатора спектра, при этом интегрирующий фильтр включен между выходом квадратичного детектора и вторым входом делителя.This goal is achieved in that a delay line, a notch filter and a divider connected in series and connected between the output of the quadratic detector and the input of the spectrum analyzer are additionally introduced into the device for measuring the frequency modulation power of a random process containing a quadratic detector, an integrated filter and a spectrum analyzer, an integrating filter is connected between the output of the quadratic detector and the second input of the divider.

На чертеже приведена структурная схема устройства, которое состоит из детектора 1, анализатора 2 спектра, интегрирующего фильтра 3, линии 4 задержки, режекторного фильтра 5 и делителя 6,The drawing shows a structural diagram of a device that consists of a detector 1, a spectrum analyzer 2, an integrating filter 3, a delay line 4, a notch filter 5 and a divider 6,

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На вход квадратичного детектора 1 поступает нестационарный случайный процесс, реализация квадрата которого (t) имеет среднее значение Vj (t), равное_ ₂ (t) =(^,( UmcosSlt) , где m - глубина амплитудной модуля2 ции сигнала V? (t) ;The input to the quadratic detector 1 receives a nonstationary random process, the realization of a square of which (t) has an average value Vj (t), ravnoe_ ₂ (t) = (^, ( UmcosSlt), where m - the depth of amplitude modulya2 tion signal V (t)? ;

Go - значение сигнала (t) при отсутствии модуляции (т=0).Go - signal value (t) in the absence of modulation (t = 0).

Реализация (t) с выхода квадратичного детектора 1 поступает одновременно на вход интегрирующего фильтра 3 и вход последовательно соединенных линий 4 задержки и режекторного фильтра 5. Линия 4 задержки и режекторный фильтр 5 соответственно производят задержку сигнала на время, равное эффективной длительности импульсной реакции интегрирующего фильтра 3 и режекцию постоянной составляющей напряжения V^(t). Делитель 6 производит деление напряжения с выхода фильтра 5 на напряжение с выхода фильтра 3, при этом в точках, где дисперсия флюктуационной составляющей процесса V^(t) близка к нулю, амплитуда выходного напряжения на выходе делителя 6 максимальна.Implementation (t) from the output of the quadratic detector 1 is supplied simultaneously to the input of the integrating filter 3 and the input of the serially connected delay lines 4 and the notch filter 5. The delay line 4 and the notch filter 5 respectively delay the signal for a time equal to the effective duration of the pulse response of the integrating filter 3 and rejection of the DC component of the voltage V ^ (t). The divider 6 divides the voltage from the output of the filter 5 by the voltage from the output of the filter 3, while at the points where the variance of the fluctuation component of the process V ^ (t) is close to zero, the amplitude of the output voltage at the output of the divider 6 is maximum.

Отношение квадрата амплитуды первой гармоники среднего значения напряжения на выходе анализатора 2 спектра к спектральной плотности мощности 5 его флюктуационной составляющей (в окрестности первой гармоники) возрастает в (1-т)~ раз по сравнению с системой, состоящей из детектора 1 и фильтрового анализатора 2 спектра.The ratio of the square of the amplitude of the first harmonic of the average voltage at the output of the spectrum analyzer 2 to the power spectral density 5 of its fluctuation component (in the vicinity of the first harmonic) increases (1-t) ~ times compared to the system consisting of detector 1 and filter spectrum analyzer 2 .

В такое же число раз возрастает отношение сигнал/шум на выходе фильтра анализатора 2 спектра, настроенного на частоту измеряемого сигнала, а следовательно, повышается и точность 15 измерения.The signal-to-noise ratio at the output of the filter of the spectrum analyzer 2 tuned to the frequency of the measured signal increases by the same number of times, and therefore the measurement accuracy 15 also increases.

Claims (1)

(54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ МОДУЛЯЦИИ МОЩНОСТИ Изобретение относитс  к измеритель ной технике, в частности к измерител м параметров случайных процессови полей, и может быть использовано в системах спектрально-коррел ционного анализа нестационарных случайных процессов , в т,ч, в радиолокационных системах с шумоподобным зондирующим сигналом, использующих коррел ционные методы обработки. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению  вл етс  многоканальный анализатор спектра, используемый в радиовысотомерах и состо щий из последовательно соединенных детектора (квадратичного или линейного) и фильтрового анализатора спектра, представл ющего собой набор узкополосных фильтров с включен ными на их выходах индикаторами частоты D Недостатком этого устройства  вл етс  низка  точность измерени  частоты модул ции мощности исследуемых jip СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА цессов, обусловленна  тем, что измерение частоты модул ции среднего значени  случайного процесса после детектора производитс  без учета того, что его флюктуационна  составл юща  имеет дисперсию, измен ющуюс  во времени с той же частотой. Цель изобретени  - повышение | точности измерений частоты-модул ции мощности нестационарных случайных процессов . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство измерени  частоты модул ции мощности случайного процесса, содержащее квадратичный детектор, интегрирующий фильтр и анализатор спектра , дополнительно введены лини  задержки , режекторный фильтр и делитель , соединенные последовательно и включенные между выходом квадратичного детектора и входом анализатора спектра, при этом интегрирующий фильтр включен между выходом квадратичного детектора и вторым входом делител . На чертеже приведена структурна  схема устройства, которое состоит из детектора 1, анализатора 2 спектра, интегрирующего фильтра 3, линии 4 задержки , режекторного фильтра 5 и дели тел  6, Устройство работает следующим образом . На вход квадратичного детектора поступает нестационарный случайный процесс, реализаци  квадрата icoTOporo V (t) имеет среднее значение V,(t). равное 2 (t) 6(l4-mcosat) , гт) - глубина амплитудной модул где сигнала V.j (t) ; . о Ции GO значение сигнала Vf (t) при отсутствии модул ции (). Реализаци  V (t) с выхода квадратичного детектора 1 поступает одновременно на вход интегрирующего фильт ра 3 и вход последовательно соединенных линий 4 задержки и режекторного фильтра 5. Лини  4 задержки и режекторный фильтр 5 соответственно производ т задержку-сигнала на врем , равное эффективной длительности импульсной реакции интегрирующего фильтра 3 и режекцию посто нной составл ющей напр жени  V (t). Делитель 6 производит деление напр жени  с выхода фильт ра 5 на напр жение с выхода фильтра 3 при этом в точках, где дисперси  флюк туационной составл ющей процесса V/(t) близка к нулю, амплитуда выходного напр жени  на выходе делител  6 максимальна. Отношение квадрата амплитуды первой гармоники среднего значени  напр жени  на выходе анализатора 2 спектра к спектральной плотности мощности его флюктуационной составл ющей (в окрестности первой гармоники) возрастает в {l-m) раз по сравнению с системой , состо щей из детектора I и фильтрового анализатора 2 спектра. В такое же число раз возрастает отношение сигнал/шум на выходе фильтра анализатора 2 спектра, настроенного на частоту измер емого сигнала, а следовательно, повьшаетс  и точность измерени . Формула изобретени  Устройство измерени  частоты модул ции мощности случайного процесса, содержащее квадратичный детектор, интегрирующий фильтр и анализатор спектра, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений , в него дополнительно введены задержки, режекторный фильтр и делитель, соединенные последовательно и включенные между выходом квадратичного детектора и входом анализатора спектра, при этом интегрирующий фильтр включен между выходом квадратичного детектора и вторым входом делител . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе I. Сайбель А.Г. Основы радиолокации . М., 1961 , с. 107.(54) DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF POWER MODULATION The invention relates to measuring equipment, in particular, to measuring parameters of random processes and fields, and can be used in spectral-correlation analysis systems of non-stationary random processes, in t, h, in radar systems with noise-like probe signal using correlation processing methods. The closest to the technical essence of the present invention is a multichannel spectrum analyzer used in radio altimeters and consisting of a series-connected detector (quadratic or linear) and a filter spectrum analyzer, which is a set of narrow-band filters with frequency indicators connected at their outputs D Disadvantage This device has a low accuracy of measuring the modulation frequency of the power of the jeeps of the TEST process being investigated, due to the fact that the modulation frequency of the mean value of the random process after the detector is performed without taking into account that its fluctuation component has a dispersion varying in time with the same frequency. The purpose of the invention - increase | the accuracy of measurements of the frequency-modulation power of non-stationary random processes. The goal is achieved by the fact that the device for measuring the frequency of modulating the power of a random process, which contains a quadratic detector, an integrating filter and a spectrum analyzer, additionally introduces a delay line, a notch filter and a divider connected in series and connected between the output of the quadratic detector and the input of the spectrum analyzer, This integrating filter is connected between the output of the quadratic detector and the second input of the divider. The drawing shows a block diagram of the device, which consists of detector 1, spectrum analyzer 2, integrating filter 3, delay line 4, notch filter 5 and sharing bodies 6, The device works as follows. A nonstationary random process arrives at the input of a quadratic detector; the implementation of the square icoTOporo V (t) has an average value of V, (t). equal to 2 (t) 6 (l4-mcosat), gt) is the depth of the amplitude modulus where the signal V.j (t); . About GO GO is the signal value Vf (t) in the absence of modulation (). The realization of V (t) from the output of the quadratic detector 1 is simultaneously applied to the input of the integrating filter 3 and the input of the series-connected delay lines 4 and notch filter 5. Line 4 delays and notch filter 5 respectively produce a delay signal for a time equal to the effective pulse duration reactions of the integrating filter 3 and rejection of the constant component of the voltage V (t). The divider 6 divides the voltage from the output of the filter 5 to the voltage from the output of the filter 3 at the points where the dispersion of the flux component of the V / (t) process is close to zero, the amplitude of the output voltage at the output of the divider 6 is maximum. The ratio of the square of the amplitude of the first harmonic of the average value of the voltage at the output of analyzer 2 of the spectrum to the spectral power density of its fluctuation component (in the vicinity of the first harmonic) increases (l-m) times compared to the system consisting of detector I and filter analyzer 2 of the spectrum. The signal-to-noise ratio at the output of the filter of the analyzer 2 of the spectrum tuned to the frequency of the measured signal increases by the same number of times and, consequently, the measurement accuracy also increases. An apparatus for measuring the frequency of modulation of a random process power, comprising a quadratic detector, an integrating filter and a spectrum analyzer, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, delays, notch filter and divider are connected in series and connected between the output of the quadratic detector and the input of the spectrum analyzer, while the integrating filter is connected between the output of the quadratic detector and the second input of the divider. Sources of information taken into account in the examination I. Saibel AG Basics of radar. M., 1961, p. 107.