Формирователь случайных сигналов

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в синтезаторах вибрационных колебаний. Сущность изобретения: устройство содержит два генератора 1, 12 шума, инвертор 2, ключ 3. три цифроаналоговых преобразователя 4, 13, 10. преобразователь 5 напряжение-частота , формирователь 6 импульсов фиксированной длительности, блок 7 добавления-вычитания, счетчик 8. блок 9 постоянного запоминания, фильтр 11 нижних частот, сумматор 14, опорный кварцевый генератор 15, управляемый кодовыми сигналами преобразователь 16 частоты, источник 17 опорного напряжения, регистр 18 кода амплитуды, регистр 10 кода модулирующей частоты, нуль-орган 20, четыре входа 21-24 сигнала управления формирователя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 03 В 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

llxodbg воли ,оа6 лР о хоо дого

mogul

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4842384/09 (22) 23.03.90 (46) 07.05,92, Бюл. М 17 (71) Научно-производственное обьединение

"Система" (72) В И.Борис, А.Н.Гребенюк и В.Е.Демченко (53) 621.373.43(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1656660, кл. Н 03 В 29/00, 03.02.88, (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение. относится к радиотехнике и может быть использовано в синтезаторах вибрационных колебаний. Сущность изо„„SU „,; 1732419А1 бретения: устройство содержит два генератора 1, 12 шума, инвертор 2, ключ 3, три цифроаналоговых преобразователя 4, 13, 10, преобразователь 5 напряжение — частота, формирователь 6 импульсов фиксированной длительности, блок 7 добавления — вычитания, счетчик 8, блок 9 постоянного запоминания, фильтр 11 нижних частот, сумматор 14, опорный кварцевый генератор 15, управляемый кодовыми сигналами преобразователь 16 частоты, источник 17 опорного напряжения, регистр 18 кода амплитуды, регистр 10 кода модулирующей частоты, нуль-орган 20, четыре входа

21-24 сигнала управления формирователя, 1732419 вход 25 кодового сигнала управления формирователя. Управляемый кодовыми сигналами преобразователь частоты содержит два регистра сдвига, управляемый кодом делитель частоты, управляемый кодом умножитель частоты, Введение блока 7 добавления — вычитания, в котором к тактовым импульсам, получаемым из частоты опорного кварцевого генератора 15 при помощи управляемого кодовыми сигналами преобразователя частоты, либо добавляются либо вычитаются модулирующие импульИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в синтезаторах вибрационных колебаний, способных Воспроизводить колебания сложных форм.

Целью изобретения является повышение спектральной плотности средней мощности.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема формирователя случайных сигналов:- на фиг. 2 — структурная схема управляемого кодовыми словами преобразователя частоты; на фиг. 3 — структурная схема блока добавления — вычитания, Формирователь случайных сигналов содержит первый генератор 1 шума (ГШ), первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2, сумматор 3, второй цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, фильтр 5 нижних частот (НФЧ), регистр 6 кода модулирующей частоты, третий цифроаналоговый преобразователь(ЦАП) 7, преобразователь 8 напряжение-частота (ПНЧ), счетчик 9, блок 10 постоянного запоминания (БП3), второй генератор 11 шума (ГШ), регистр 12 кода амплитуды, источник 13 опорного напряжения (ИОН), опорный кварцевый генератор (ОКГ) 14, управляемый кодовыми словами преобразователь 15 частоты (УКСПЧ), блок 16 добавления-вычитания (БДВ), инвертор 17, ключ 18, нуль-орган (НО) 19, формирователь 20 импульсов фиксированной длител ь ности (ФИ ФД), входы 21 — 24 сигнала управления, а также вход

25 кодового сигнала управления, Схема управляемого кодовыми словами преобразователя 15 частоты (УКСПЧ) содержит первый 26 и второй 29 регистры сдвига, управляемый делитель 27 частоты (УДЧ) и управляемый умножитель 28 частоты (УУЧ).

Блок 16 добавления-вычитания (БДВ) содержит две схемы И 30 и 32, инвертор 31, две схемы ИЛИ 33 и 34 и два триггера 35 и

36, сы. в зависимости от полярности случайного процесса на выходе генератора 1 шума. Это обеспечивает повышение стабильности центральной частоты и, как следствие, повышение спектральной плотности средней мощности. При этом введение инвертора, ключа и нуль-органа обеспечивает симметричное изменение частоты выходного сигнала устройства при одинаковом абсолютном значении случайного процесса.

1 з.п, ф-лы, 3 ил.

Устройство работает, реализуя следующее выражение:

U(t) - Оо(1 + kA а(1)) p(n r+! Ю ), 5 справедливое при(п т + tNr ) t<((n+1) г +

fN т ),где р(п т ) — ступенчатая функция, значения которой отсчитывают в дискретные моменты времени (n r) от исходного немодулированного периодического сигнала с

10 периодом Т;

К вЂ” число дискретизированных значений формируемого сигнала на периоде Т;

n - О, 1, 2, ..., N-1-номера отсчетов внутри периода Т;

15 I = О, 1, 2, ... — номера периодов;

Т 1

N1о(" +к(. т ) лы времени между соседними отсчетами, в

20 частности при kr = 0 г = — const, и отсче 4 ты ступенчатой функции происходят через равные промежутки времени;

kA — цифровой код коэффициента амплитудной модуляции;

kf — цифровой код, нормирующий относительное изменение частоты при частотной модуляции;

a (t ) )„В (Z ) — случайные процессы;

Uo — выходное напряжение ИОН 13, Приведенное выражение описывает квазипериодический сигна.": модулированный по амплитуде и частоте, который в общем случае может быть и едставлен в следующем виде:

35 где A(t) = 4(1 + kA а Я вЂ” амплитудная модулирующая функция;

1732419 фь(С) = foK(1 + kt P (t)l — текущая фаза одной из составляющих периодического сигнала.

Если периодический сигнал Ак sin

k-1 ф,(С) заменить ступенчатой функцией р(пг), то приходим к первому выражению.

В соответствии с первым выражением счетчик 9 с заданной частотой перебирает адреса ячеек БПЗ 10 с занесенными в них значениями ступенчатой функции р(пт), которые управляют вторым ЦАП 4, что обеспечивает получение методом ступенчатой аппроксимации выходного сигнала, а ФНЧ

5 сглаживает выходной сигнал. Амплитудная модуляция выходного сигнала осуществляется подачей на вход опорного напряжения второго ЦАП 4 сигнала с выхода сумматора 3, который образуется следующим образом. С выхода первого ГШ 1 случайный процесс а() через первый ЦАП 2 подается на первый вход сумматора 3. По командам с входа 21 сигнала управления, соединенного с входом записи регистра 12, в последний с входа 25 кодового сигнала управления заносится цифровой код, определяющий коэффициент передачи первого

ЦАП 2. В результате после суммирования случайного процесса a (t) с выходным напряжением ИОН 13, на выходе сумматора 3 формируется амплитудная модулирующая функция

Одм = Uo(1 + kAà (t)).

Модуляция по частоте ступенчатой функции р(пт ), значения которой записаны в

БПЗ 10, обеспечивается подачей на вход счетчика 9 выходного сигнала 6ВД 16, который формируется следующим образом.ОКГ

14, определяющий стабильность центральной частоты выходного сигнала, генерируют тактовые импульсы с частотой foKr Задание тактовых импульсов в заданном диапазоне обеспечивается УКСПЧ 15. на выходе которого частота тактовых импульсов определяется выражением

kg ти = — у — окг, кдч где Кдч и kyÄ соответственно коэффициенты умножения и деления частоты УДЧ 27 и УУЧ

28, входящих в состав УКСПЧ 15 (фиг. 2), По командам с входов 23 и 24 сигнала управления формирователя случайных сигналов в регистрах 26 и 29 происходит запоминание цифрового кода значений коэффициентов соответственно kg и kyu, поступающего с входа 25 кодового сигнала управления.

Тактовые импульсы с частотой 1ти поступают на вход центральной частоты БДВ 16, к которым либо добавляются, либо из них вычитаются модулирующие импульсы, поступающие на вход модулирующей частоты

БДВ 16.

5 Второй ГШ 11 генерирует случайный

npoqecc P (t ), который при положительной полярности поступает на выход ключа 18 напрямую, а при отрицательной полярности предварительно инвертируется инвертором

10 17. В результате на выходе ключа 18 случайный сигнал постоянно имеет положительную полярность. Полярность случайного процесса p (t ) определяется НО 19, который осуществляет управление ключом 18.

15 Описанная операция необходима для симметричного изменения частоты выходного сигнала устройства при одинаковом абсолютном значении P (t }.

ПНЧ 8 с коэффициентом преобразова20 ния ф преобразует случайный сигнал в последовательность модулирующих импульсов A f, частота повторения которых меняется случайным образом. Частота повторения модулирующих импульсов Л f=

25 = ф< цдп. kr P (t ) =гти4г P (t ) (здесь ф Фцдп:"

= ft>) может программно управляться при помощи третьего ЦАП 7 и регистра 6. В последний по командам с входа 22 сигнала управления формирователя случайных сиг30 налов заносится цифровой код произведения kuAn . kr с входа 25 кодового сигнала управления.

Последовательность модулирующих импульсов с выхода ПНЧ 8 через ФИФД 20, 35 нормирующий их длительность, поступает на сигнальный вход БДВ 16, который работает следующим образом.

При положительной полярности случайного процесса P (t) НО 19 через управляю40 щий вход БДВ 16 открывает схему И 30 и при помощи инвертора 31 закрывает схему

И 32 (фиг. 3, на котором представлен один из возможных вариантов БДВ 16). При этом сумма тактовых и модулирующих импульсов

45 1ти+ Лf. образующаяся на входе схемы ИЛИ

33 через схему И 30, поступает на первый вход схемы ИЛИ 34, на втором входе которой сигнал в данный момент отсутствует.

При смене полярности случайного процесса

5î j3(t) HG 19 закрывает схему И 30, а схему И

32 открывает. Однако тактовые импульсы f» проходят через схему И 32 только в том случае, если на ее второй вход поступает разрешение с выхода триггера 35, который вместе с триггером 36 сбрасывается в нулевое состояние модулирующими импульсами

Ю. Пусть произошел сброс триггеров 35 и

36„тогда первый после этого тактовый импульс fT< перепишет логическая "1" с D-вхо1732419 да триггера 36 на его выход, однако через схему И 32 не пройдет. Второй тактовый импульс перепишет логическая "1" с 0-входа триггера 35 на его выход и этот импульс уже пройдет через открывшуюся схему И 32.

В результате из последовательности тактовым импульсов fT, ïðoõîäÿùèõ через схему

И 32; будет вычтен один модулирующий импульс Л f, а в общем на выходе схемы И 32 частота импульсов будет определяться разностью f»> - М Следовательно, в зависимости от полярности случайного процесса ® на схему ИЛИ 34 будет поступать либо сумма fry + Ю, либо разность 1„- Л 1 тактовых и модулирующих импульсов. В результате на выходе БДВ 16 формируется последовательность импульсов с частотой повторения

4= = п,(1 + И, УЗ (т)), Таким образом, введение в и э вестн ое устройство дополнительных узлов и связей позволяет повысить спектральную плотность средней мощности.

Формула изобретения

1. Формирователь случайных сигналов, содержащий последовательно соединенные первый генератор шума, первыу цифроаналоговый преобразователь, сумматор, второй цифроаналоговый преобразователь. и фильтр нижних частот, последовательно соединенные регистр кода модулирующей частоты, третий цифроаналоговый преобразователь и преобразователь напряжение— частота, последовательно соединенные счетчик, блок И постоянного запоминания, второй генератор шума, регистр кода амплитуды, источник опорного напряжения, выход которого подключен к другому входу сумматора, при этом выход блока постоянного запоминания подключен к кодовому входу второго цифроаналогового преобразователя, выход регистра кода амплитуды подключен к кодовому входу первого цифроаналогового преобразователя, входы записи регистра кода амплитуды и регистра кода модулирующей функции являются соответственно первым и вторым входами сигнала управления формирователя случайных сигналов, кодовый вход регистра кода модулирующей функции соединен с кодовым входом регистра кода амплитуды и является входом кодового сигнала управления фор5

50 мирователя случайных сигналов. о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения спектральной плотности средней мощности, введены последовательно соединенные опорный кварцевый генератор, управляемый кодовыми сигналами преобразователь частоты и блок добавления-вычитания, последовательно соединенные инвертор и ключ, нуль-орган, а между выходом преобразователя напряжение-частота и другим сигнальным входом блока добавления-вычитания введен формирователь.импульсов фиксированной длительности, при этом входы инвертора и нуль-органа и другой сигнальный вход ключа подключены к выходу второго генератора шума, выход нуль-органа соединен с управляющими входами блока добавления-вычитания и ключа, выход которого соединен с.опорным входом третьего цифроаналогового преобразователя, а выход блока добавления-вычитания подключен к входу счетчика, при этом второй и третий входы управляемого кодовыми сигналами преобразователя частоты являются соответственно третьим и четвертым входами сигнала управления формирователя случайных сигналов, кодовый вход управляемого кодовыми сигналами преобразователя частоты соединен с кодовым входом регистра кода модулирующей функции, 2. Формирователь по и, 1, о т л и ч а юшийся тем, что управляемый кодовыми сигналами преобразователь частоты выполнен в виде последовательно соединенных первого регистра сдвига, управляемого делителя частоты, к входу которого подключен выход опорного кварцевого генератора, и управляемого умножителя частоты, управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам второго регистра сдвига, при этом сигнальный вход управляеМого делителя частоты является первым входом управляемого кодовыми сигналами преобразователя частоты, вторым и третьим входами которого являются соответственно входы записи первого и второго регистров сдвига, кодовые входы первого и второго регистров сдвига соединены и являются кодовым входом управляемого кодовыми сигналами преобразователя частоты, 1732419