УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ХАОТИЧЕСКОГО СИГНАЛА Российский патент 2007 года по МПК H03B29/00 

Изобретение относится к области радиоэлектротехники, а более конкретно к устройствам и способам генерации хаотического сигнала, и может использоваться при конструировании приемопередающих устройств.

Генераторы хаоса применяются в телекоммуникационных системах, поскольку в большинстве случаев совокупность и форма импульсов хаотического сигнала являются носителями информации.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является конструкция генератора хаоса, описанного в заявке RU 2003134263 [1], в котором в качестве основного элемента используется способность нелинейных детерминистических систем генерировать хаотический сигнал. Данная конструкция выбрана в качестве прототипа заявленного изобретения.

Простота конструкции данной схемы могли бы найти ей широкое применение в области радиосвязи и в системах управления, если бы не существенные недостатки, присущие нелинейным детерминистическим системам, а именно:

- большая потребляемая мощность, обусловленная необходимостью поддерживать многофазные колебания в сильно нелинейной системе;

- необходимость использования громоздкой и негибкой колебательной системы для работы в каждом конкретном диапазоне частот.

Задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в создании компактного устройства генерации шумового сигнала с гибкими параметрами и с низким уровнем энергопотребления, а также способа его функционирования для работы в разных диапазонах частот.

Технический результат по первой части поставленной задачи достигается за счет создания устройства генерации хаотического сигнала, которое содержит следующее.

- Массив генераторов импульсов, каждый из которых генерирует импульсный сигнал малой скважности, причем каждый из генераторов является независимым и имеет отличную от других генераторов частоту повторения импульсов. Параметры генерируемого каждым из импульсных генераторов сигнала влияют на ширину спектра сигнала и мощность сигнала вырабатываемого устройством, но не являются принципиальными для работы устройства в целом.

- Массив независимых синусоидальных генераторов, каждый из которых имеет отличную от других генераторов рабочую частоту.

- Массив логических элементов ИЛИ с числом входов, равным числу генераторов импульсов, причем число логических элементов ИЛИ равно числу синусоидальных генераторов.

- Сумматор выходных сигналов синусоидальных генераторов.

В заявляемом устройстве выход каждого из генераторов импульсов подключен к входам логических элементов ИЛИ, выходы которых подключены к входам синусоидальных генераторов, а выходы синусоидальных генераторов подключены к входу сумматора, с выхода которого осуществляется съем хаотического сигнала.

Техническим результатом в решении второй части поставленной задачи является разработка способа функционирования вышеописанного устройства в разных диапазонах частот. При этом новый способ включает в себя выполнение следующих операций с помощью устройства генерации хаотического сигнала.

В массиве независимых генераторов импульсов генерируют сигналы и подают их на входы каждого из логических элементов ИЛИ. В результате на выходе каждого из элементов ИЛИ формируют бинарный сигнал с псевдослучайным манипулированием фазы. При этом на выходах каждого из элементов ИЛИ сигнал один и тот же.

Далее, используют сигнал с выхода элемента ИЛИ для управления работой одного из синусоидальных генераторов.

Синусоидальные генераторы включают и выключают с помощью бинарного сигнала, который генерируют посредством логического элемента ИЛИ. Выходные сигналы синусоидальных генераторов объединяют с помощью сумматора. На выходе сумматора получают хаотический сигнал.

Условие о том, чтобы количество элементов ИЛИ соответствовало количеству синусоидальных генераторов, не является существенным. Можно ограничиться даже одним элементом ИЛИ. В описываемом варианте реализации изобретения количество элементов ИЛИ соответствует количеству синусоидальных генераторов, что сделано для обеспечения независимости синусоидальных генераторов.

Компактность устройства достигается за счет применения в качестве импульсных и синусоидальных генераторов - генераторов с резисторно-емкостной задающей частоту цепью.

Гибкость параметров устройства в формировании желаемых спектральных характеристик обеспечивается тем, что спектр формируют на основе массива синусоидальных генераторов, включаемого и выключаемого посредством псевдослучайного бинарного сигнала.

Низкое энергопотребление устройства обеспечивают посредством использования в качестве элементов массива как импульсных, так и синусоидальных генераторов, некритичных к уровню энергопотребления и допускающих существенное его снижение.

Для лучшего понимания сущности настоящего изобретения его описание иллюстрируется соответствующими чертежами.

Фиг.1 - блок-схема устройства генерации хаотического сигнала, выполненного согласно изобретению, где изображены генераторы 1.1-1.k импульсов, элементы 2.1-2.k ИЛИ, синусоидальные генераторы 3.1-3.k, сумматор 4. Выход каждого из генераторов 1.1-1.k импульсов подключен к входам логических элементов 2.1-2.k ИЛИ, выходы которых подключены к входам синусоидальных генераторов 3.1-3.k, а выходы синусоидальных генераторов 3.1-3.k подключены к входу сумматора 4, с выхода которого осуществляется съем хаотического сигнала.

Фиг.2 - алгоритм выполнения операций при реализации способа генерации хаотического сигнала согласно изобретению. В данном способе из сигналов массива независимых импульсных генераторов формируют бинарный, т.е. в данном контексте - двухуровневый, сигнал с псевдослучайным манипулированием фазы. Бинарный сигнал, полученный таким способом, используют для управления работой массива независимых синусоидальных генераторов, причем один уровень сигнала выключает генераторы, а другой уровень выключает генераторы.

Изобретение относится к области радиоэлектротехники и может быть использовано при конструировании приемопередающих устройств. Достигаемый технический результат- генерация шумового сигнала с заданной шириной спектра при низком уровне энергопотребления. Устройство содержит массив независимых импульсных генераторов, логические элементы ИЛИ, массив независимых синусоидальных генераторов и сумматор. В способе формируют бинарный сигнал с псевдослучайным манипулированием фазы, который используют для включения и выключения синусоидальных генераторов, суммируют сигналы синусоидальных генераторов в сумматоре с формированием на его выходе хаотического сигнала. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство генерации хаотического сигнала, содержащее массив независимых импульсных генераторов, выход каждого из которых подключен к входу логического элемента ИЛИ, при этом число элементов ИЛИ равно числу независимых импульсных генераторов, массив независимых синусоидальных генераторов, входы которых подключены к выходам элементов ИЛИ, а выходы синусоидальных генераторов подключены к входу сумматора, на выходе которого формируется хаотический сигнал.2. Способ функционирования устройства для генерации хаотического сигнала, заключающийся в том, что формируют из сигналов массива независимых импульсных генераторов бинарный сигнал с псевдослучайным манипулированием фазы, используют полученный таким способом бинарный сигнал для управления работой массива независимых синусоидальных генераторов, при этом посредством одного уровня сигнала включают генераторы, а посредством второго уровня выключают генераторы, суммируют сигналы синусоидальных генераторов в сумматоре и формируют на выходе сумматора хаотический сигнал.