Генератор случайных сигналов

 

ОП ИСАКИ Е

<„, 767746

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

l (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.12.78 (21) 2699700/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (51) М,К .

G 06 F 1/02

G 07 С 15/00

Гасударственный камитет

СССР (53) УДК 681.325 (088.8) Опубликовано 30.09.80. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 05.10.80 по делам изобретений н еткрытий (72) Автор изобретения

В. Ф. Ким (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ 1

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для различных устройств, где необходимо моделирование узкополосных и широкополосных случайных процессов с заданной спектральной плотностью.

Известен генератор случайных сигналов, содержащий генератор линейно изменяющегося напряжения, универсальный нелинейный преобразователь — пол итрон, два блока перемножения, два блока запоминания, счетчик, накапливающий сумматор, генератор гармоничных сигналов, датчик нормальных случайных чисел (1) .

Описанный генератор позволяет моделировать процессы с заданной спектральной плотностью, но при повышении точности моделирования необходимо значительное увеличение массива весовых коэффициентов, что приводит к усложнению схемы и, следовательно, к уменьшению скорости моделирования из-за увеличения числа вычислительных операций.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор случайных сигналов, содержащий многоканальный первичный источник шума, формирующий

Й независимых сигналов, многоканальный блок формирования ядер спектральных плотностей, выполненный на N фильтрах с определенной полосой пропускания и настроенных таким образом, чтобы получить необходимую сетку частот, блок весовых коэффициентов и сумматор, обеспечивающий сложение И сформированных сигналов (2) .

Такое устройство имеет ряд недостатков: оно не обеспечивает высокой точности формирования спектра, очень чувствительно

10 к дестабилизирующим воздействиям, при моделировании узкополосных случайных процессов требует . использования высокодобротных фильтров, что в некоторых случаях бывает невозможным.

Цель изобретения — повышение точности и стабильности при моделировании случайных сигналов с заданной спектральной плотностью и расширение возможностей при моделировании узкополосных процессов.

Для достижения поставленной цели в

20 известный генератор случайных сигналов, содержащий источник шума, нулевой выход первой группы выходов которого соединен с первым входом первого блока весовых коэффициентов, с первого поN — 1 выходы

7 з

7746 первой группьы! выходов " источника шума связаны с первыми входами первой гр Фпы модуляторов соответственно, вь1ходы которых подключены ко всем входам, кроме первого, блока весовых коэффициентов соответственно, выходами соединенного со входами первого сумматора соответственно, введены второй сумматор, первый и второй умножители, третий сумматор, вторая группа модуляторов, второй блок весовых коэф фициентов, линию задержки, группу линий задержки, группу фазовращателей и генератор базисных сигналов, выходы которого подключены ко вторым входам первой группы модуляторов и через группу фазовращателей к первым входам второй группы модуляторов. Нулевой выход второй группы выходов источника шума через линию задержки соединен с первым входом второго блока весовых коэффициентов, с первого по Й вЂ” I выходы второй группы выходов источника шума через соответствующие линии задержки группы связаны со вторыми входами второй группы модуляторов соответственно, выходы которых подключены ко всем входам, кроме первого, второго блока весовых коэффициентов, выходы которого соединены со входами второго сумматора.

Выходы первого и второго сумматоров соединены с первыми входами первого и второго умножителей соответственно, вторые входы которых являются входами генератора, а выходы умножителей подключены к входам третьего сумматора, выход которого является выходом генератора.

На фиг. 1 приведена блок-схема генератора; на фиг. 2 — эпюры спектров.

Генератор содержит источник шума, основной блок 2 формирования ядер спектральной плотности, включающий в себя модуляторы 3, генератор 4 базисных сигналов, дополнительный блок 5 формирования спектральной плотности, фазовращатели 6, линии 7 задержки, основной 8 и дополнительный 9 блоки весовых коэффициентов, представляющие собой делители 10 напряжений, основной 11 и дополнительный 12 сумматоры, умножители 13 и 14 и выходной сумматор !5.

Выходы источника 1 шума соединены непосредственно и через линии 7 задержки . со входами модуляторов 3, другие входы которых с вяза ны непосредственно и через фазовращатели с выходами генератора 4базисных сигналов, а выходы через блоки 8 и 9 весовых коэффициентов и сумматоры 11 и 12 со входами умножителей 13 и 14, выходы которых подключены к входам сумматора !5.

Работает генератор следующим образом.

Сигналы, огибающая спектральной плотности которых соответствует интерполяционной формуле Котельникова, с первичного . источника 1 шума, выполненного на базе генератора тп-последовательности, в котором

4

2 N независимых сигналов получаются известными методами, например методом «сдвига и сложения», поступают на основной блок 2 формирования ядер спектральной плотности сигналов, выполненный на N — 1 модуляторах 3, в которых происходит перенос спектра сигнала первичного источника I шума на частоты, подаваемые с генератора 4 базисных сигналов непосредственно, и дополйительный блок 5 формирования спектральной плотности, выполненный на N — 1

10 модуляторах 3, в которых происходит перенос спектра сигнала первичного источника шума на частоты с генератора 4 через фазовращатели 6, обеспечивающие фазовый сдвиг на —, через линии 7 задержки, осу;

2. /(15 ществляющие временные сдвиги — где

Жк 4 — частота тактирования источника 1.

Сформированные таким образом сигналы с выходов основного 2 и дополнительного 5 блоков формирбвания ядер поступают соот20 ветственно на основной блок весовых коэффициентов 8 и дополнительный 9, одновременно с одного нулевого разряда источника 1 сигнал на нулевой разряд основного блока 8 весовых коэффициентов поступает непосредственно, а с другого нулевого разряда — на

25 нулевой разряд дополнительного блока 9. С выходов основйого и дополнительного блоков весовых коэффициентов сигналы суммируются соответственно в основном 11 и дополнительном 12 сумматорах. Таким образом, с

З0 основного сумматора 11 имеем синфазную компоненту моделируемого сигнала, а с дополнительного сумматора 12 — квадратурную компоненту. Затем синфазная и квадратурная компоненты перемножаются на соответствующих умножителях 13 и 14, на другие входы 16 и 17 которых подаются соответственно синфазная и квадратурная составляющие поднесущей. Далее результат перемножения суммируется в выходном сумматоре 15.

Применение при моделировании сигналов ядра Котельникова свидетельствует о высокой точности получаемого результата, стабильность полученных спектральных характеристик зависит от стабильности коэффициентов деления блоков 8 и 9 весовых коэффициентов и от стабильности частот с выхода генератора 4 базисных сигналов, которая достигается известными методами.

Использование в качестве первичного источника шума генератора псевдослучайных

50 чисел позволяет моделировать несколько независимых сигналов. Наличие основного канал«а, моделирующего синфазную компоненту, и дополнительного, моделирующего квадратурную компоненту сигнала, позволяет получить практически любой узкопо55 лосный случайный процесс.

Формула изобретения

Генератор случайных сигналов, содержащий источник шума, нулевой выход первой

767746 ад группы выходов которого соединен с первым входом первого блока весовых коэффициентов, с первого пой — 1 выходы первой группы выходов источника шума соединены с первыми входами первой группы модуляторов соответственно, выходы которых подключены ко всем входам, кроме первого, блока весовых коэффициентов соответственно, выходы которого соединены со входами первого сумматора соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности генератора, он содержит второй сумматор, первый и 1ц второй умножители, третий сумматор, вторую группу модуляторов, второй блок весовых коэффициентов, линию задержки, группу линий задержки, группу фазовращателей и генератор базисных сигналов, выходы которого подключены ко вторым входам 1 первой группы модуляторов и через группу фа зов ращателей к первым входам второй группы модуляторов, нулевой выход второй группы выходов источника шума через линию задержки соединен с первым входом второго блока весовых коэффициентов, с первого по N — 1 выходы второй группы выходов источников шума через соответствующие линии задержки группы соединены со вторыми входами второй группы модуляторов соответственно, выходы которых подключены ко всем входам, кроме первого, второго блока весовых коэффициентов соответственно, выходы которого соединены со входами второго сумматора соответственно, выходы первого и второго сумматоров соединены с первыми входами первого и второго умножителей соответственно, вторые входы которых являются входами генератора, а выходы умножителей соединены со входами третьего сумматора, выход которого яв.ляется выходом генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР

Мю 507874, кл. G 06 G 7/26, 1974.

2. Бобнев М. П. Генерирование случайных сигналов. М., «Энергия», 1971, с. 106 (прототип) .

> а «

4 тм"

4 .ф ° а, 767746 (X -1)52 // КЯ г5 (IН1)Яд (К+2)д, (К д дк1 (g+P)r2„//

encamp

РиЕ. 2

Составитель А Карасов

ТехРед К. ШУФРии КоРРектоР С.Щомаи

Тираж 751 Подписное

Редактор И. Грузова

Заказ 7 I 95/44

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела м изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4