ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ Российский патент 2003 года по МПК H03B29/00 G06F7/58 

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и радиосвязи и может использоваться для создания генераторов видеочастотного и высокочастотного шума или помех в заданном диапазоне частот.

Известно устройство, генерирующее шум, содержащее последовательно соединенные генератор несущей частоты, первый умножитель частоты, формирователь тактовых импульсов, генератор псевдослучайной последовательности, первый фазовый манипулятор и согласующее устройство, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные второй умножитель частоты, вход которого подключен к второму выходу первого умножителя частоты, и второй фазовый манипулятор, подключенный выходом к второму входу генератора псевдослучайной последовательности, а вторым входом к его выходу (здесь в генераторе ПСП объединены элемент задержки, фазовращатель, сумматор, амплитудный детектор, пороговый элемент и триггер), Однако данное устройство имеет на выходе неравномерный и неограниченный по полосе спектр шума и не позволяет генерировать высокочастотный шум (а.с. 1501247, Н 03 В 29/00, СССР).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является генератор случайных сигналов, приведенный в пат. РФ 2168260, H 03 B 29/00, G 06 F 7/58, принятый за прототип.

Функциональная схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:
1 - генератор несущей частоты;
2, 7 - первый и второй умножитель частоты;
3 - формирователь тактовых импульсов;
4 - генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП);
5, 8 - первый и второй фазовый манипулятор;
6 - согласующее устройство;
9 - делитель частоты;
10 - фазовый модулятор;
11 - полосовой фильтр.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные генератор несущей частоты 1, первый умножитель 2, формирователь тактовых импульсов 3, ГПСП4, первый фазовый манипулятор 5 и согласующее устройство 6, выход которого является выходом генератора-прототипа. Кроме того, содержит последовательно соединенные второй умножитель 7 и второй фазовый манипулятор 8, выход которого соединен с вторым входом ГПСП, второй выход которого соединен с вторым входом ГПСП. При этом вход второго умножителя 7 соединен с выходом первого умножителя 2. Последовательно соединенные делитель частоты 9, фазовый модулятор 10 и полосовой фильтр 11, выход которого соединен с вторым входом первого фазового манипулятора 5. Причем вход делителя частоты 9 и сигнальный вход фазового модулятора 10 объединены и соединены с выходом генератора несущей частоты 1.

Однако устройство-прототип является сложным, так как включает в себя аналоговые умножители частоты и фазовые манипуляторы и не позволяет получить случайный сигнал с видеочастотным спектром.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее задающий генератор, генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП), делитель частоты и полосовой фильтр, введены первый и второй триггер Шмитта, фазовращатель, первый и второй сумматоры по модулю два и генератор импульсов. Причем последовательно соединены задающий генератор, первый триггер Шмитта, ГПСП, первый сумматор по модулю два и фильтр нижних частот, выход которого является видеочастотным выходом случайных сигналов генератора. Кроме того, последовательно соединены фазовращатель, второй триггер Шмитта и делитель частоты, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора по модулю два. А также последовательно соединены генератор импульсов, второй сумматор по модулю два и полосовой фильтр, выход которого является высокочастотным выходом генератора случайных сигналов. При этом второй вход второго сумматора по модулю два соединен с выходом первого сумматора по модулю два.

На фиг.2 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, где обозначено:
1 - задающий генератор (генератор несущей частоты);
2, 7 - первый и второй триггер Шмитта;
3 - генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП);
4, 10 - первый и второй сумматоры по модулю два;
5 - фильтр нижних частот;
6 - фазовращатель;
8 - делитель частоты;
9 - генератор импульсов;
11 - полосовой фильтр.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, первый триггер Шмитта 2, ГПСП 3, первый сумматор по модулю два 4, фильтр нижних частот 5, выход которого является видеочастотным выходом генератора случайных сигналов устройства. Кроме того, последовательно соединенные фазовращатель 6, второй триггер Шмитта 7 и делитель частоты 8, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 4. А также последовательно соединенные генератор импульсов 9, второй сумматор 10 и полосовой фильтр 11, выход которого является высокочастотным выходом устройства. При этом выход первого сумматора 4 соединен с вторым входом второго сумматора 10.

Предлагаемый генератор работает следующим образом.

Выходной гармонический сигнал задающего генератора 1 с частотой F преобразуется в первом триггере Шмитта 2 в меандр, импульсы которого используются для тактирования ГПСП 3, выходной сигнал которого подается на первый вход первого сумматора по модулю два 4. Тот же сигнал в фазовращателе 6 сдвигается по фазе на 60^o, превращается в меандр во втором триггере Шмитта 7 и после деления его частоты на два в делителе 8 подается на второй вход сумматора по модулю два 4. В результате на выходе блока 4 формируется случайный сигнал с видеочастотным спектром, ширина которого на уровне 0,7 примерно равна 2F₀. В фильтре нижних частот 5 осуществляется фильтрация побочных составляющих спектра. В блоке 10, на первый вход которого поступает сигнал с частотой f₀>F₀ с генератора импульсов 9, а на второй вход - выходной сигнал с блока 4 - формируется случайный сигнал с средней частотой f₀ и шириной спектра, равной 4F₀. Блок 11 предназначен для фильтрации побочных составляющих спектра полученного сигнала. Изменяя частоты f₀ и F₀ можно получить соответственно требуемую ширину спектров случайных сигналов на выходах фильтра нижних частот 5 и полосового фильтра 11 и генерацию случайного сигнала в заданном диапазоне частот.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет упростить генератор случайных сигналов и расширить его функциональные возможности.

На фиг. 3а, b для примера изображены спектры видеочастотных сигналов на выходе блока 4 (то есть при отсутствии фильтрации побочных составляющих спектра) при отсутствии и наличии соответственно фазовращателя 6 при малой (для простоты) длине ПCП, равной 15, где по оси абсцисс отложена относительная частота F/F₀. Как видно, введение фазовращателя позволяет существенно повысить равномерность спектра. На фиг.3с показан спектр высокочастотного сигнала на выходе блока 10 (то есть тоже без фильтрации побочных составляющих спектра) при наличии фазовращателя, где по оси абсцисс отложена относительная частота f/f₀.

Изобретение относится к радиотехнике и радиосвязи и может быть использовано для создания генераторов видеочастотного и высокочастотного шума или помех в заданном диапазоне частот. Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет получения случайного сигнала с видеочастотным спектром. В устройство, содержащее задающий генератор 1, генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП) 3, делитель частоты 8, а также полосовой фильтр 11, введены первый 2 и второй 7 триггеры Шмитта, первый 4 и второй 10 сумматоры по модулю два, фазовращатель 6, фильтр нижних частот 5 и генератор импульсов 9. Эти меры позволяют упростить генератор случайных сигналов и расширить его функциональные возможности. 3 ил.

Генератор случайных сигналов, содержащий задавший генератор, генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП), делитель частоты и полосовой фильтр, отличающийся тем, что введены первый и второй триггеры Шмитта, фазовращатель, первый и второй сумматоры по модулю два, фильтр нижних частот и генератор импульсов, причем последовательно соединены задающий генератор, первый триггер Шмитта, ГПСП, первый сумматор по модулю два и фильтр нижних частот, выход которого является видеочастотным выходом генератора случайных сигналов, последовательно соединены фвзовращатель, второй триггер Шмитта и делитель частоты, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора по модулю два, вход фазовращателя соединен с выходом задающего генератора, последовательно соединены генератор импульсов, второй сумматор по модулю два и полосовой фильтр, выход которого является высокочастотным выходoм генератора случайных сигналов, при этом второй вход второго сумматора по модулю два соединен с выходом первого сумматора по модулю два.