Устройство вычисления значений амплитуд сигнала и помехи
Владельцы патента RU 2485525:
Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" (RU)
Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах радиосвязи. Устройство вычисления значений амплитуд сигнала и помехи, содержащее последовательно соединенные антенну, смеситель, усилитель промежуточной частоты (УПЧ), а также гетеродин, выход которого соединен со вторым входом смесителя, вход антенны является входом устройства. В устройство введены последовательно соединенные первый блок обработки сигнала, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и вычислитель значений амплитуды сигнала и помехи, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные второй блок обработки сигнала, второй АЦП, выход которого соединен со вторым входом вычислителя значений амплитуды сигнала и помехи, входы первого и второго блоков обработки сигнала объединены и соединены с выходом УПЧ. При этом первый блок обработки содержит последовательно соединенные схему накопления и первый амплитудный детектор, а второй блок обработки представляет собой второй амплитудный детектор. Технический результат изобретения - повышение точности оценки амплитуды сигнала при наличии помех. 3 ил., 4 табл.
Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах радиосвязи.
Известен адаптивный измеритель параметров непрерывных широкополосных сигналов (патент РФ №2349923), в котором осуществляются на первом этапе обнаружение сигнала, грубое оценивание амплитуды сигнала и грубое оценивание частоты сигнала, на втором этапе - подстройка линии задержки, оценивание интервала корреляции, ширины спектра сигнала, уточнение частоты сигнала, на третьем этапе - согласование частотных параметров линейного тракта приемника с частотными параметрами сигнала, в ходе четвертого этапа осуществляется точное оценивание параметров сигнала. Недостатком данного измерителя параметров является узкий класс сигналов, для которых данное устройство работает эффективно, а именно, непрерывных широкополосных сигналов.
Известны комплексные системы с независимыми измерителями, описанные в кн.: Максимов М.В., Бобнев М.П., Кривицкий Б.X. и др. «Защита от радиопомех», изд. «Сов. радио», 1976 г., стр.443-460, в которых осуществляется измерение параметра радиосигнала путем обработки аддитивной смеси сигнала и помехи, при условии, что параметры устройств, входящих в различные каналы измерителя, отвечают определенным условиям, обеспечивающим минимальную дисперсию ошибки измерения. Недостатком данных комплексных систем является использование разных каналов, в которых измеряются различные параметры и действуют различные возмущения, что приводит к недостаточно высокой точности измерения параметра радиосигнала.
Известны устройства оценки амплитуды сигнала, описанные в учебном пособии «Основы теории радиотехнических систем. Учебное пособие. // В.И.Борисов, В.М.Зинчук, А.Е.Лимарев, Н.П.Мухин. / Под ред. В.И.Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004., стр.119, 120». Недостатком данных устройств является использование одного канала измерения и, как следствие - недостаточно высокая точность оценки амплитуды сигнала при наличии помех.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство амплитудной компенсации помех, описанное в кн.: Максимов М.В., Бобнев М.П., Кривицкий Б.X. и др. «Защита от радиопомех», изд. «Сов. радио», 1976 г., стр.214-216, принятое за прототип.
Структурная схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:
1, 12 - первая и вторая антенны;
2, 13 - первый и второй смесители;
3, 14 - первый и второй усилители промежуточной частоты (УПЧ);
6 - гетеродин;
10, 15 - первый и второй детекторы;
11 - вычитающее устройство.
Устройство-прототип содержит последовательно соединенные первую антенну 1, первый смеситель 2, первый УПЧ 3, первый детектор 10 и вычитающее устройство 11, последовательно соединенные вторую антенну 12, второй смеситель 13, второй УПЧ 14, второй детектор 15, выход которого соединен с вторым входом вычитающего устройства 11, выход которого является выходом устройства, а также гетеродин 6, первый выход которого соединен с вторым входом первого смесителя 2, второй выход гетеродина 6 соединен с вторым входом второго смесителя 13, входы первой антенны 1 и второй антенны 12 соединены и являются входом устройства.
Устройство работает следующим образом.
Компенсация помех достигается в вычитающем устройстве 11 при условии, что напряжения помехи на выходах первого 10 и второго 15 детекторов начинают действовать в одно и то же время и имеют одинаковые длительности и огибающие. Данное требование выполняется при полной идентичности одноименных элементов в основном (первый смеситель 2, первый УПЧ 3, первый детектор 10) и компенсационном (второй смеситель 13, второй УПЧ 14, второй детектор 15) каналах, а первая 1 и вторая 12 антенны должны иметь диаграммы направленности Fo(θ) и Fк(θ), удовлетворяющие равенствам
здесь θ - угол, отсчитываемый от направления максимума диаграммы направленности первой антенны 1;
θо - ширина главного лепестка диаграммы направленности второй антенны 12.
Если амплитудно-частотные характеристики Wo(ω) и Wк(ω) линейных частей основного и компенсационного каналов удовлетворяют соотношению
,
где к - коэффициент пропорциональности, а первый 10 и второй 15 детекторы идентичны, то справедливо следующее соотношение для Fк(θ) и Fo(θ):
При выполнении условий (1), (2) осуществляется не только идеальная компенсация помех, действующих по боковым лепесткам диаграммы направленности первой антенны 1, но и отсутствует ослабление сигнала, источник которого располагается в зоне основного лепестка диаграммы направленности первой антенны 1.
Недостатком устройства-прототипа является наличие одного канала, на выходе которого определяется наличие сигнала и измерение его параметров, при необходимости, и соответственно, недостаточно высокая точность измерения параметра радиосигнала при наличии помех в главном лепестке диаграммы направленности антенны основного приемника.
Задача предлагаемого технического решения - повышение помехоустойчивости средств радиосвязи.
Для решения поставленной задачи в устройство вычисления значений амплитуд сигнала и помехи, содержащее последовательно соединенные антенну, смеситель, усилитель промежуточной частоты (УПЧ), а также гетеродин, выход которого соединен со вторым входом смесителя, вход антенны является входом устройства, согласно изобретению введены последовательно соединенные первый блок обработки сигнала, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и вычислитель значений амплитуды сигнала и помехи, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные второй блок обработки сигнала, второй АЦП, выход которого соединен со вторым входом вычислителя значений амплитуды сигнала и помехи, входы первого и второго блоков обработки сигнала объединены и соединены с выходом УПЧ.
Структурная схема заявляемого устройства приведена на фиг.2, где обозначено:
1 - антенна;
2 - смеситель;
3 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ);
4, 8 - первый и второй блоки обработки сигнала;
5,9- первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП);
6 - гетеродин;
7 - вычислитель значений амплитуд сигнала и помехи.
Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные антенну 1, смеситель 2, УПЧ 3, первый блок обработки сигнала 4, первый АЦП 5 и вычислитель значений амплитуд сигнала и помехи 7, выход которого является выходом устройства, а также гетеродин 6, выход которого соединен со вторым входом смесителя 2, последовательно соединенные второй блок обработки сигнала 8 и второй АЦП 9, выход которого соединен со вторым входом вычислителя значений амплитуд сигнала и помехи 7, вход второго блока обработки сигнала 8 соединен с выходом УПЧ 3, вход антенны 1 является входом устройства.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В радиостанции, принимающей информацию, аддитивная смесь сигнала и помехи с выхода УПЧ 3 поступает на входы первого 4 и второго 8 блоков обработки сигнала. Первый блок обработки сигнала 4 является основным. В нем осуществляется обработка сигнала в соответствии с используемым видом модуляции (манипуляции) сигнала (амплитудная, фазовая и т.д.), а также могут использоваться дополнительные операции, улучшающие отношение сигнал/шум, например накопление сигнала.
Второй блок обработки сигнала 8 является дополнительным (компенсационным). В нем осуществляется обработка сигнала способом, отличным от способа, который используется в блоке обработки сигнала 4. Например, при использовании в качестве модуляции сигнала бинарной фазовой манипуляции и, соответственно, - фазового детектора в качестве первого блока обработки сигнала 4, во втором блоке обработки сигнала 8 может использоваться амплитудное детектирование, или, например, при использовании амплитудной манипуляции сигнала, в качестве первого блока обработки сигнала 4 может использоваться схема накопления сигнала и амплитудный детектор, а в качестве второго блока обработки сигнала 8 - амплитудный детектор и т.д.
Выражения для напряжения на выходах первого 4 и второго 8 блоков обработки сигнала (U1, U2) в общем виде могут быть записаны следующим образом
где Uc, Uп - амплитуда сигнала и помехи;
k1c, k2c - коэффициенты преобразования сигнала в первом 4 и во втором 8 блоках обработки сигнала;
k1п, k2п - коэффициенты преобразования помехи в первом 4 и во втором 8 блоках обработки сигнала.
Система уравнений (3) и (4) является системой линейных уравнений с двумя неизвестными Uc и Uп.
Решая данную систему уравнений, получим выражения для Uc и Uп
Коэффициенты преобразования сигнала в первом 4 и во втором 8 блоках обработки сигнала kc1, kc2 могут определяться достаточно точно теоретическим или экспериментальным методом для известных типов сигналов и соответствующих первого 4 и второго 8 блоков обработки сигнала.
Коэффициенты преобразования помехи в первом 4 и во втором 8 блоках обработки сигнала Kп1, Kп2 могут определяться достаточно точно теоретическим или экспериментальным методом для известных типов помех и соответствующих первого 4 и второго 8 блоков обработки сигнала.
Рассмотрим пример реализации заявляемого устройства, когда используется амплитудная манипуляция сигнала, первый блок обработки сигнала 4 представляет собой последовательно соединенные схему накопления и амплитудный детектор, а второй блок обработки сигнала 8 - амплитудный детектор.
Структурная схема устройства (пример реализации) приведена на фиг.3, где обозначено:
4.1 - схема накопления;
4.2, 8.1 - первый и второй амплитудные детекторы;
5, 9- первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП);
7 - вычислитель значений амплитуд сигнала и помехи.
Устройство содержит последовательно соединенные схему накопления 4.1, первый амплитудный детектор 4.2, первый АЦП 5 и вычислитель значений амплитуд сигнала и помехи 7, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные второй амплитудный детектор 8.1 и второй АЦП 9, выход которого соединен со вторым входом вычислителя значений амплитуд сигнала и помехи 7, выход которого является выходом устройства. Входы схемы накопления 4.2 и второго амплитудного детектора 8.1 объединены и подключены к выходу УПЧ 3.
Устройство работает следующим образом.
Помеха представляется как совокупность гармонических колебаний
где UPi, ωPi, φPi - амплитуда, частота и фаза частотных составляющих помехи;
K - число частотных составляющих помехи.
Причем амплитуда и фаза частотных составляющих помехи являются случайными величинами.
В радиостанции, принимающей информацию, аддитивная смесь сигнала и помехи с выхода приемника поступает на вход схемы накопления 4.1 и второго детектора 8.1.
Если схема накопления 4.1 реагирует на n выходных импульсов, то сигнал U на выходе схемы накопления 4.1 равен (см. кн.: Максимов М.В., Бобнев М.П., Кривицкий Б.Х. и др. «Защита от радиопомех», изд. «Сов. радио», 1976 г., стр.348…349)
где ξi - значение функции ξ (t) в момент времени ti (i=1, 2,…, n), соответствующий фиксации амплитуды i-го импульса;
n - число накапливаемых импульсов.
Напряжения n Uc и 
характеризуют сигнал и помеху при решении вопроса о наличии сигнала в принимаемой аддитивной смеси сигнала и помехи.
Так как случайные величины ξ1,ξ2,…,ξn взаимно не коррелированны, то при нулевом математическом ожидании функции ξ(t), которая считается стационарной (в пределах временного интервала, в котором осуществляется измерение), дисперсия 
помехи определяется следующей формулой:
здесь 
- дисперсия случайной функции ξ(t).
Квадрат амплитуды сигнала после накопления записывается в виде
Выражение для амплитуды сигнала после накопления целесообразно записать в виде
где kнc - коэффициент, учитывающий эффективность накопления сигнала.
Значение коэффициента, учитывающего эффективность накопления сигнала, может отличаться от единицы, например, из-за погрешностей в работе системы синхронизации.
Выражение для амплитуды помехи после накопления может быть записано в виде
где kнп - коэффициент, учитывающий эффективность накопления помехи.
Значение коэффициента, учитывающего эффективность накопления помехи, может отличаться от единицы, например, из-за наличия корреляционной зависимости помехи.
После детектирования в первом амплитудном детекторе 4.2 и преобразования в цифровую форму (двоичный код) в первом АЦП 5 сигнал и помеха поступают на первый вход вычислителя 7, где усредняются
где k1с, k1п - коэффициенты, учитывающие операцию детектирования и накопления сигнала и помехи, соответственно;
No - число отсчетов, формируемых в АЦП 5, 9 за время приема сигнала;
Uci, Upi - амплитуды i-ых отсчетов сигнала и помехи;
n - число накапливаемых сигналов.
Здесь
где kс, kп - коэффициенты, учитывающие эффективность накопления сигнала и помехи, соответственно;
k1д - коэффициент преобразования первого амплитудного детектора 4.2.
При отсутствии накопления (дополнительный канал) сигналы и помеха после детектирования во втором амплитудном детекторе 8.1 и преобразования в цифровую форму (двоичный код) во втором АЦП 9 поступают на второй вход вычислителя 7, где усредняются
Здесь N2=No n.
где k2д - коэффициент преобразования второго амплитудного детектора 8.1.
При идеальных условиях (сигналы одинаковы, помеха не коррелирована) накопление улучшает отношение мощностей сигнала и помехи в n раз. Конкретное значение отношения амплитуды сигнала к амплитуде помехи на выходе схемы накопления 4.1 зависит от типа ее реализации, например, путем использования сумматора, интегратора, кодовых групп импульсов (см. кн.: Максимов М.В., Бобнев М.П., Кривицкий Б. X. и др. «Защита от радиопомех», изд. «Сов. радио», 1976 г., стр.347…353) или других типов схем накопления.
Напряжение U1 на выходе первого амплитудного детектора 4.2 пропорционально суммарной амплитуде сигнала и помехи после накопления с учетом соотношения (13) записывается в виде
где Uc - амплитуда сигнала;
Uп - амплитуда помехи.
Здесь
Напряжение U2 на выходе второго амплитудного детектора 8.1 пропорционально суммарной амплитуде сигнала и помехи без накопления с учетом соотношения 14 записывается в виде
Здесь
Напряжение U1 с выхода первого амплитудного детектора 4.2, пропорциональное суммарной амплитуде сигнала и помехи после накопления в схеме накопления 4.1, поступает на первый АЦП 5, а после преобразования в нем в цифровую форму поступает на первый вход вычислителя 7, где усредняется, напряжение U2 с выхода второго амплитудного детектора 8.1, пропорциональное суммарной амплитуде сигнала и помехи без накопления, поступает на вход второго АЦП 9, и после преобразования в нем в цифровую форму поступает на второй вход вычислителя 7, где усредняется. В вычислителе 7 вычисляются значения амплитуд сигнала и помехи по формулам (23), (24) соответственно
Выражения (23), (24) были получены путем решения системы двух линейных уравнений с двумя неизвестными (17), (20).
Расчет значений амплитуд сигнала и помехи в вычислителе 7 осуществляется по следующему алгоритму:
а) Устанавливаются значения исходных данных:
- коэффициентов kc, kп, k1д, k2д;
- число накапливаемых импульсов (n) и число отсчетов, поступающих за время приема накапливаемых сигналов (No).
б) Рассчитываются значения напряжений U1, U2 по значениям отсчетов, поступающих с первого АЦП 5 и второго АЦП 9, путем их усреднения с использованием формул (18), (19), (21), (22).
в) С использованием рассчитанных значений напряжений U1, U2, значения амплитуд сигнала и помехи рассчитываются по формулам (23), (24), соответственно.
Вычислитель 7 может быть выполнен на базе процессора, например процессора серии TMS320VC5416 фирмы Texas Instruments, с соответствующим программным обеспечением.
Для оценки эффективности предлагаемого устройства проведен расчет уровней сигналов для различных значений параметров.
Методом математического моделирования на ЭВМ с использованием системы MATLAB получены значения следующих коэффициентов и амплитуд для различного числа составляющих помехи (Nп), приведенные в таблице 1: k2п, kнп, Uпн.
Коэффициенты, характеризующие отношение средней амплитуды помехи в канале без накопления к амплитуде помехи, и коэффициент, характеризующий эффективность накопления помехи, рассчитывались следующим образом:
где Uпср - среднее значение амплитуды помехи на выходе второго амплитудного детектора 8.1 второго канала (без накопления);
Uп - амплитуда помехи.
Амплитуда помехи рассчитывалась как
где Рп - мощность помехи.
Мощность помехи рассчитывалась известным способом
где Upi - амплитуда i-го отсчета помехи.
Коэффициент, характеризующий эффективность накопления помехи, рассчитывался следующим образом:
где Uп1 - напряжение на выходе первого амплитудного детектора 4.2 первого канала при наличии только помехи.
В таблице 1 приведены также значения Uпср, Uп, Uп1.
| Таблица 1 | ||||||||||
| Nп | 10 | 30 | 50 | 100 | 300 | 500 | 700 | 900 | 1000 | Среднее значение |
| Uпср | 1,4 | 1,3 | 1,2 | 1,3 | 1,3 | 1,3 | 1,2 | 1,24 | 1,26 | |
| Uп | 1,6 | 1,5 | 1,35 | 1,4 | 1,45 | 1,43 | 1,4 | 1,4 | 1,44 | 1,44 |
| k2п | 0,88 | 0,86 | 0,88 | 0,9 | 0,88 | 0,88 | 0,88 | 0,88 | 0,88 | 0,88 |
| Uп1 | 1,1 | 1,0 | 0,86 | 0,93 | 0,91 | 0,88 | 0,87 | 0,9 | 0,9 | |
| k1п | 0,48 | 0,47 | 0,45 | 0,47 | 0,44 | 0,43 | 0,44 | 0,45 | 0,45 | 0,45 |
Анализ данных, приведенных в таблице 1, позволяет сделать вывод, что максимальные отклонения значений коэффициента, характеризующего отношение средней амплитуды помехи в канале без накопления (k2п) к амплитуде помехи, и коэффициента, характеризующего эффективность накопления помехи (k1п), от их средних значений составляют 2,3% и 6,7%, соответственно, что позволяет получать достаточно точные оценки амплитуд сигнала и помехи.
Проведен расчет уровней сигналов и помехи по формулам (23), (24) для различных значений коэффициентов, определяющих эффективность накопления сигнала (k1с) и его усреднения после детектирования (k2c), для различных значений отношения амплитуд сигнала и шума для следующего амплитудно-манипулированного сигнала:
Uсп1 - передается 1;
Ucп2 - передается 0.
При расчетах использовались средние значения коэффициентов k2п, k1п, приведенные в таблице 1.
k2п=0,88, k1п=0,45.
Значение коэффициента усреднения сигнала при условии, что сигнал усреднялся после его детектирования (k2c), принимался равным 0,8 - 1,0 (для сигналов с сильной флюктуацией амплитуды и для нефлюктуирующих сигналов соответственно).
Значение коэффициента накопления сигнала при условии, что сигнал детектировался после его накопления (k1c), принимался равным 0,7-1,0 (для случая низкой эффективности схемы синхронизации, и для случая высокой эффективности схемы синхронизации соответственно).
Расчеты проводились для различных значений числа составляющих помех (Nп) и для числа накапливаемых импульсов равным 2, поскольку это значение минимально возможное и, соответственно, наихудшее для решения задачи приема сигналов в помехах.
Значения напряжений на выходе 1-го и 2-го каналов (U1, U2) рассчитывались методом математического моделирования на ЭВМ с использованием системы MATLAB.
Результаты расчетов приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||||||||
| Nп | Исходные данные | Рассчитанные значения | ||||||||
| σξ | Uс1 | Uc2 | Uc1/σξ | k2с | k1c | Uc1 | Uc2 | σξ | Uc1/Uc2 | |
| 10 | 1,44 | 1,44 | 0,72 | 1 | 1,0 | 1,0 | 1,36 | 0,72 | 1,5 | 1,9 |
| 1,44 | 1,44 | 0,72 | 1 | 1,0 | 0,9 | 1,5 | 0,76 | 1,5 | 2 | |
| 1,44 | 1,44 | 0,72 | 1 | 1,0 | 0,7 | 1,36 | 0,76 | 1,6 | 1,8 | |
| 1,44 | 1,44 | 0,72 | 1 | 0,8 | 0,7 | 1,4 | 0,64 | 1,3 | 2,2 | |
| 1,44 | 0,72 | 0,36 | 0,5 | 1,0 | 1,0 | 0,67 | 0,36 | 1,5 | 1,9 | |
| 1,44 | 0,72 | 0,36 | 0,5 | 1,0 | 0,9 | 0,61 | 0,38 | 1,5 | 1,6 | |
| 1,44 | 0,72 | 0,36 | 0,5 | 1,0 | 0,7 | 0,77 | 0,15 | 1,4 | 5,1 | |
| 1,44 | 0,72 | 0,36 | 0,5 | 0,8 | 0,7 | 0,55 | 0,26 | 1,5 | 2,1 | |
| 30 | 1,44 | 1,44 | 0,72 | 1 | 1,0 | 1,0 | 1,5 | 0,7 | 1,4 | 2,1 |
| 1,44 | 1,44 | 0,72 | 1 | 1,0 | 0,9 | 1,43 | 0,7 | 1,45 | 2 | |
| 1,44 | 1,44 | 0,72 | 1 | 1,0 | 0,7 | 1,4 | 0,6 | 1,45 | 2,3 | |
| 1,44 | 1,44 | 0,72 | 1 | 0,8 | 0,7 | 1,5 | 0,78 | 1,45 | 1,9 | |
| 1,44 | 0,72 | 0,36 | 0,5 | 1,0 | 1,0 | 0,79 | 0,36 | 1,3 | 2,2 | |
| 1,44 | 0,72 | 0,36 | 0,5 | 1,0 | 0,9 | 0,62 | 0,35 | 1,4 | 1,8 | |
| 1,44 | 0,72 | 0,36 | 0,5 | 1,0 | 0,7 | 0,72 | 0,2 | 1,4 | 3,6 | |
| 1,44 | 0,72 | 0,36 | 0,5 | 0,8 | 0,7 | 0,68 | 0,43 | 1,3 | 1,6 | |
| 50 | 1,44 | 1,44 | 0,72 | 1 | 1,0 | 1,0 | 1,4 | 0,7 | 1,45 | 2 |
| 1,44 | 1,44 | 0,72 | 1 | 1,0 | 0,9 | 1,36 | 0,61 | 1,55 | 2,2 | |
| 1,44 | 1,44 | 0,72 | 1 | 1,0 | 0,7 | 1,5 | 0,78 | 1,3 | 1,9 | |
| 1,44 | 1,44 | 0,72 | 1 | 0,8 | 0,7 | 1,43 | 0,76 | 1,35 | 1,9 | |
| 1,44 | 0,72 | 0,36 | 0,5 | 1,0 | 1,0 | 0,7 | 0,38 | 1,35 | 1,8 | |
| 1,44 | 0,72 | 0,36 | 0,5 | 1,0 | 0,9 | 0,67 | 0,29 | 1,45 | 2,3 | |
| 1,44 | 0,72 | 0,36 | 0,5 | 1,0 | 0,7 | 0,64 | 0,24 | 1,55 | 2,7 | |
| 1,44 | 0,72 | 0,36 | 0,5 | 0,8 | 0,7 | 0,74 | 0,25 | 1,5 | 3 | |
| 100 | 1,44 | 1,44 | 0,72 | 1 | 1,0 | 1,0 | 1,4 | 0,66 | 1,52 | 2,1 |
| 1,44 | 1,44 | 0,72 | 1 | 1,0 | 0,9 | 1,43 | 0,66 | 1,44 | 2,2 | |
| 1,44 | 1,44 | 0,72 | 1 | 1,0 | 0,7 | 1,43 | 0,65 | 1,46 | 2,2 | |
| 1,44 | 1,44 | 0,72 | 1 | 0,8 | 0,7 | 1,41 | 0,75 | 1,45 | 1,9 | |
| 1,44 | 0,72 | 0,36 | 0,5 | 1,0 | 1,0 | 0,7 | 0,31 | 1,52 | 2,3 | |
| 1,44 | 0,72 | 0,36 | 0,5 | 1,0 | 0,9 | 0,75 | 0,38 | 1,38 | 2 | |
| 1,44 | 0,72 | 0,36 | 0,5 | 1,0 | 0,7 | 0,74 | 0,4 | 1,41 | 1,85 | |
| 1,44 | 0,72 | 0,36 | 0,5 | 0,8 | 0,7 | 0,69 | 0,33 | 1,38 | 2,1 |
Анализ данных, приведенных в таблице 2, позволяет сделать вывод, что максимальные отклонения рассчитанных значений сигнала и помехи от их истинных значений составляют (в среднем):
для значений числа составляющих помехи равным 10,
для сигнала - около 20%,
для помехи - около 11%;
для значений числа составляющих помехи равным 30,
для сигнала - около 15%,
для помехи - около 10%;
для значений числа составляющих помехи равным 50,
для сигнала - около 10%,
для помехи - около 10%;
для значений числа составляющих помехи равным 100,
для сигнала - около 8%,
для помехи - около 5,5%.
Точность оценки значений амплитуды сигнала и помехи для значений числа составляющих помехи свыше 30 вполне достаточна для их использования при решении задачи расчета оптимальных значений параметров радиостанций в условиях изменения помеховой обстановки и условий распространения сигнала.
В таблицах 3 и 4 приведено распределение рассчитанных значений амплитуд сигналов для Uсп1=0,72, Uсп2=0,36, соответственно, для различного количества числа составляющих помехи Nп, при этом число реализаций было принято равным 100.
| Таблица 3 | ||||||||||
| Nп | Рассчитанные значения амплитуд сигналов (Uсп1) | |||||||||
| 0-0,1 | 0,1-0,2 | 0,2-0,3 | 0,3-0,4 | 0,4-0,5 | 0,5-0,6 | 0,6-0,7 | 0,7-0,8 | 0,8-0,9 | 0,9-1 | |
| 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 13 | 32 | 42 | 11 | 1 |
| 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 41 | 55 | 2 | 0 |
| 50 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 42 | 56 | 1 | 0 |
| 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 33 | 67 | 0 | 0 |
| Таблица 4 | ||||||||||
| Nп | Рассчитанные значения амплитуд сигналов (Uсп2) | |||||||||
| 0-0,1 | 0,1-0,2 | 0,2-0,3 | 0,3-0,4 | 0,4-0,5 | 0,5-0,6 | 0,6-0,7 | 0,7-0,8 | 0,8-0,9 | 0,9-1 | |
| 10 | 1 | 6 | 21 | 45 | 22 | 4 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 30 | 0 | 0 | 23 | 65 | 12 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 50 | 0 | 0 | 9 | 82 | 9 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 100 | 0 | 0 | 8 | 91 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Анализ данных, приведенных в таблицах 3 и 4, позволяет сделать вывод, что в заявляемом устройстве для значений числа, составляющих помехи превышающих 30, правильное решение о принятии сигнала осуществляется в 100% случаев.
Таким образом, в предлагаемом устройстве вычисляются значения амплитуд сигнала и помехи, которые могут использоваться для выбора оптимальных значений таких параметров радиостанций, как мощность передатчика, скорость передачи информации и т.д. в условиях помех.
Устройство вычисления значений амплитуд сигнала и помехи, содержащее последовательно соединенные антенну, смеситель, усилитель промежуточной частоты (УПЧ), а также гетеродин, выход которого соединен со вторым входом смесителя, вход антенны является входом устройства, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные первый блок обработки сигнала, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и вычислитель значений амплитуды сигнала и помехи, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные второй блок обработки сигнала, отличающийся от первого блока обработки сигнала способом обработки сигнала, второй АЦП, выход которого соединен со вторым входом вычислителя значений амплитуды сигнала и помехи, входы первого и второго блоков обработки сигнала объединены и соединены с выходом УПЧ.
