В статье рассмотрена задача обнаружения полезного гармонического сигнала в шуме при малом отношении сигнал/шум. Предложен новый механизм обнаружения, основанный на построении стохастической матрицы по одному сигнальному окну. Исследованы и установлены свойства рассматриваемых предельных матриц и их предельных векторов, для которых сформулированы и доказаны соответствующие леммы и теоремы. Получены формулы, связывающие эти векторы с огибающей шума с известными параметрами.