Способ оценки ширины спектра узкополосных радиосигналов

 

Способ предназначен для оперативного измерения эффективной ширины спектра частот узкополосных радиосигналов в области измерительной техники. Сущность: данный способ позволяет получить оценку полосы частот непосредственно после окончания интервала наблюдения и уточнить эту оценку при возможности увеличения этого интервала.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для оперативного измерения эффективной ширины спектра частот узкополосных радиосигналов Δω/ω₀ ≪ 1 по критерию, использующему среднеквадратическую ширину спектральной линии, определяемую согласно методу моментов [1]: Здесь ω₀ - центр тяжести энергетического спектра (спектра мощности) радиосигнала, определяемый соотношением [1]: E(ω) = |S(ω)|² - энергетический спектр сигнала x(t); спектральная плотность амплитуды этого сигнала; T - интервал наблюдения, определяемый заданной точностью оценок параметров сигнала.

Известен способ оценки ширины полосы частот узкополосных радиосигналов путем вычисления энергетического спектра E(ω) и его второго центрального момента в частотной области непосредственно по соотношению (1). Этот способ реализуется аппаратно-программным методом с использованием алгоритмов дискретного преобразования Фурье [1].

Недостатком этого способа являются высокие требования к скорости и объему вычислений при спектральной обработке в частотной области поскольку для получения спектральных оценок этим способом необходимо значительное время обработки отсчетов сигнала по истечении интервала наблюдения.

Целью предлагаемого изобретения является повышение скорости и точности оценки ширины спектра частот узкополосных радиосигналов по критерию (1).

Поставленная цель достигается путем использования известного из метода моментов соотношения ω^*₂² = ω²₀+Δω² для плотности распределения W величины ω: по которой ведется усреднение. При этом параметры распределения W(ω) определяются следующим образом: среднее значение ω (1-й начальный момент распределения W(ω);
средний квадрат ω (2-й начальный момент);
квадрат среднеквадратического отклонения от среднего (2-й центральный момент).

Величина ω₀ для узкополосного сигнала может быть вычислена во временной области [3] с использованием амплитудного и частного детектирования сигнала x(t):

где A(t) - огибающая, а ω(t) - мгновенная частота сигнала (соответствующие напряжения на выходах амплитудного и частотного детекторов).

Величина

для узкополосного нормального процесса выражается через квазичастоту f^*_0/ этого процесса [2]

где средняя мощность процесса на интервале [О.Т.];
G(ω) - спектр мощности этого процесса (на ограниченном интервале G(ω) = E(ω)/T).
При этом квазичастота f^*₀ вычисляется как среднее число положительных пересечений сигналом x(t) нулевого уровня за единицу времени [2]. Такой способ вычисления f^*₀ реализуется в электронно-счетных частотомерах.

Способ обработки, позволяющий оценить полосу частот узкополосных радиосигналов, состоит в следующем.

По имеющейся на интервале наблюдения [О.Т] реализации x(t) узкополосного сигнала вычисляются его интегральные характеристики во временной области: первый начальный момент w₀ и второй начальный момент ω^*₀². Затем по полученным в конце интервала наблюдения значениям ω₀ и ω^*₀ производится оценка ширины спектра частот по формуле:

При условии квазистационарности сигнала можно продолжать его обработку за пределами интервала наблюдения T, определяемого первоначально заданной точностью оценки Δω , что приведет к ее последующему уточнению.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить оценку полосы частот по критерию (1) непосредственно после окончания интервала наблюдения и уточнить эту оценку при возможности увеличения этого интервала.

Источники информации
1. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Радио и связь, 1977 г.

2. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Высшая школа, 1988 г.

3. Френкс Л. Теория сигналов (пер.с англ.). - М: Сов.радио, 1974.

Формула изобретения

Способ оценки ширины спектра узкополосных радиосигналов, включающий измерение двух оценок средней частоты этого сигнала - центра тяжести энергетического спектра ω₀ и квазичастоты f^*₀ и определение оценки ширины спектра Δω по формуле

отличающийся тем, что обе оценки формируются во временной области по мере поступления сигнала с возможностью последующего непрерывного уточнения.