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

Описание патента на изобретение RU2307451C1

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

Генераторы хаотических сигналов, часто называемые в специальной литературе генераторами шума или генераторами шумовых сигналов, довольно широко применяются в телекоммуникационных системах, поскольку, в большинстве случаев, совокупность и форма импульсов хаотического сигнала являются носителями информации (см., например, патент РФ №2185032 [1], патент США №5,661,750 [2]). Основными недостатками известных аналогов являются, в частности, высокая энергоемкость и крупные габариты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является конструкция генератора хаоса, описанного в опубликованной заявке РФ №2003134263 [3], в котором в качестве основного элемента используется способность нелинейных детерминистических систем генерировать хаотический сигнал. Данная 20 конструкция выбрана в качестве прототипа заявленного изобретения.

Простота конструкции [3] могла бы найти ей широкое применение в области радиосвязи и в системах управления, если бы не все те же существенные недостатки, присущие нелинейным детерминистическим системам, а именно:

- большая потребляемая мощность, обусловленная необходимостью поддержать 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 и гибкого устройства с низким уровнем энергопотребления для генерации хаотического, т.е. шумового, сигнала с постоянной амплитудой, а также в разработке способа обеспечения эффективного функционирования такого устройства в разных диапазонах частот.

Данная задача, в части конструктивной, решается путем применения в устройстве вместо колебательной системы, обеспечивающей в [3] генерацию хаотического сигнала, совокупности следующих элементов:

- массива некогерентных генераторов сигнала треугольной формы;

- сумматора сигналов, поступающих от генераторов сигнала треугольной формы;

- генератора сигналов, управляемого напряжением модулируемого по частоте суммарного сигнала от генераторов сигнала треугольной формы.

Более конкретно вышеуказанные элементы и их взаимосвязь можно охарактеризовать следующим образом:

Массив генераторов сигнала треугольной формы (ГСТФ) образован из n индивидуальных генераторов сигнала треугольной формы, где n больше единицы. Выходы каждого ГСТФ соединены с входами сумматора сигналов, выход которого соединен с входом регулятора амплитуды суммарного сигнала (РАСС), обеспечивающего возможность управления шириной спектра, выход РАСС соединен с входом регулятора среднего значения сигнала (РСЗС), обеспечивающего возможность управления центральной частотой, выход РСЗС соединен с входом синусоидального генератора, управляемого напряжением (ГУН), на выходе которого и получают желаемый хаотический сигнал с постоянной амплитудой.

Заявляемый способ обеспечения эффективного функционирования предложенной конструкции для получения хаотического сигнала с постоянной амплитудой состоит в выполнении следующих операций:

- генерируют совокупность сигналов треугольной формы с симметричными передним и задним фронтами;

- суммируют эту совокупность сигналов в единый композитный сигнал, состоящий из участков с линейным изменением напряжения или тока;

- устанавливают требуемую амплитуду композитного сигнала путем приложения управляющего напряжения или тока;

- устанавливают среднее значение частоты композитного сигнала путем приложения управляющего напряжения или тока;

- с помощью полученного композитного сигнала осуществляют хаотическое изменение частоты синусоидального Генератора, Управляемого Напряжением (ГУН).

В результате, на выходе ГУН получают хаотически меняющий частоту сигнал с постоянной амплитудой.

Следует отметить, что симметричность фронтов обеспечивает одинаковую скорость перестройки ГУН вверх и вниз по частоте, что, в свою очередь, приводит к симметричному и равномерному результирующему спектру генератора хаоса. Массив ГТФС в общем случае может быть как когерентным массивом, так и некогерентным массивом. Однако некогерентность массива ГСТФ приводит к отсутствию в результирующем спектре хаотического сигнала глубоких провалов. Кроме того, несмотря на принципиальную возможность выбирать периоды ГСТФ любыми, оптимальным выбором является следование периодов ГСТФ ряду простых чисел 2-3-5-7-11-13-17-19. В данном случае обеспечивается максимально динамичный хаотический сигнал с максимально равномерным спектром.

Для лучшего понимания сущность настоящего изобретения далее поясняется с привлечением графических материалов.

Фиг.1 - блок-схема устройства для генерации хаотического сигнала с постоянной амплитудой, выполненного согласно изобретению, где l1-ln это массив генераторов сигнала треугольной формы, 2 - сумматор, 3 - РАСС, 3.1 - регулятор ширины спектра, т.е. амплитуды композитного сигнала, 4 - РСЗС, 4.1 - регулятор частоты, т.е. блок установки средней частоты композитного сигнала, 5 - ГУН, 6 - выход хаотического сигнала с постоянной амплитудой.

Фиг.2 - сигналы ГСТФ (Генераторов Сигнала Треугольной Формы).

Фиг.3 - композитный сигнал.

Фиг.4 - спектр сигнала на выходе ГУН.

Фиг.5 - схема последовательных операций при реализации способа генерации хаотического сигнала с постоянной амплитудой согласно изобретению.

Устройство генерации хаотического сигнала с постоянной амплитудой работает следующим образом.

ГСТФ l1-ln генерируют сигнал треугольной формы с симметричными передним и задним фронтами. Симметричность фронтов обеспечивает одинаковую скорость перестройки ГУН вверх и вниз по частоте, что, в свою очередь, приводит к симметричному и равномерному результирующему спектру генератора хаоса. В заявляемом решении обеспечивается максимально динамичный хаотический сигнал с максимально равномерным спектром. Далее совокупность сигналов генерируемых массивом некогерентных ГСТФ поступает на входы сумматора 2. В результате на выходе сумматора 2 образуется композитный сигнал, состоящий из участков с линейным изменением напряжения или тока. Участки с линейным изменением напряжения или тока имеют хаотический характер значений длин участков (т.е. промежутков времени) и производных - как по величине, так и по знаку. Далее сигнал с выхода сумматора поступает на вход регулятора 3 амплитуды, где, в зависимости от управляющего напряжения или тока, подающегося от 3.1, устанавливается амплитуда выходного сигнала. Изменение амплитуды композитного сигнала приводит к изменению ширины спектра хаотического сигнала при неизменной средней, т.е. центральной, частоте спектра. Далее сигнал поступает на вход устройства 4 регулировки среднего уровня, т.е. значения сигнала, где, в зависимости от управляющего напряжения или тока, подающегося от 4.1, устанавливается конкретная средняя частота спектра хаотического сигнала. Далее сигнал поступает на вход управления частотой синусоидального ГУН 5. Входящий композитный сигнал приводит к хаотическому изменению частоты ГУН 5.

На выходе ГУН 5 получают хаотически меняющий частоту сигнал 6 с постоянной амплитудой.

Компактность устройства достигается за счет применения в качестве генераторов сигнала треугольной формы и синусоидальных генераторов, управляемых напряжением - генераторов с резистивно-емкостной частотнозадающей цепью.

Гибкость устройства в формировании желаемых спектральных характеристик определяется тем что:

- ширина спектра выходного сигнала задается управляющим напряжением или током в блоке регулятора амплитуды суммарного сигнала (РАСС).

- центральная частота спектра задается в блоке регулятора среднего значения сигнала (РСЗС)

Низкое энергопотребление устройства обеспечивается за счет формирования элементов массива из генераторов сигнала треугольной формы, а также за счет применения ГУН, поскольку оба этих типа генераторов являются некритичными к уровню энергопотребления и допускают существенное его снижение.

Похожие патенты RU2307451C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО КОМПОЗИТНОГО РАДИОСИГНАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2015
  • Чабдаров Шамиль Мидхатович
  • Зуев Максим Юрьевич
RU2608680C1
ГЕНЕРАТОР ХАОТИЧЕСКОГО СИГНАЛА С ПОСТОЯННОЙ АМПЛИТУДОЙ (ВАРИАНТЫ) 2011
  • Дунаева Мария Андреевна
  • Клецов Андрей Владимирович
RU2469460C1
СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ХАОТИЧЕСКИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ И СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ШИРОКОПОЛОСНЫХ КОЛЕБАНИЙ 2010
  • Калинин Юрий Александрович
  • Стародубов Андрей Викторович
RU2420825C1
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ХАОТИЧЕСКОГО СИГНАЛА 2005
  • Попов Олег Иванович
  • Ли Сеонг Су
RU2298281C1
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ СЛЕЖЕНИЯ ЗА РАДИОЧАСТОТОЙ И ЕЕ ЗАХВАТА 2003
  • Глазко Сергей А.
  • Лай Куей-Чианг
RU2321955C2
ГЕНЕРАТОР ШИРОКОПОЛОСНОГО ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА 2007
  • Димитренко Виталий Николаевич
  • Золотарев Владимир Алексеевич
  • Кульша Геннадий Александрович
RU2342780C1
ГЕНЕРАТОР КВАЗИХАОТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ С ИЗМЕНЯЕМЫМИ ПАРАМЕТРАМИ СПЕКТРА 2007
  • Димитренко Виталий Николаевич
  • Золотарев Владимир Алексеевич
  • Кульша Геннадий Александрович
  • Могилевер Леонид Львович
RU2330375C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПОТОКА ХАОТИЧЕСКИХ РАДИОИМПУЛЬСОВ И ФОРМИРОВАТЕЛЬ ХАОТИЧЕСКИХ РАДИОИМПУЛЬСОВ 2010
  • Дмитриев Александр Сергеевич
  • Ефремова Елена Валериевна
  • Клецов Андрей Владимирович
  • Кузьмин Лев Викторович
  • Панас Андрей Иванович
RU2429566C1
УСТРОЙСТВО ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ СИГНАЛА ЦВЕТНОСТИ В ТЕЛЕВИЗИОННОМ СИГНАЛЕ 2000
  • Такетани Нобуо
  • Морибе Хироси
  • Морита Хисао
  • Сибутани Рьюити
RU2216877C2
СПОСОБ ИНВЕРСНО-КВАДРАТУРНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЫ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ ПРОИЗВОЛЬНОЙ КРАТНОСТИ 2007
  • Рыжков Александр Владимирович
  • Гончаров Анатолий Федорович
  • Емельянов Роман Валентинович
RU2365053C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 307 451 C1

Реферат патента 2007 года УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ХАОТИЧЕСКОГО СИГНАЛА С ПОСТОЯННОЙ АМПЛИТУДОЙ

Изобретение относится к области радиоэлектротехники и может использоваться в радиопередающих устройствах. Достигаемый технический результат - снижение энергопотребления. Устройство хаотического сигнала с постоянной амплитудой содержит массив генераторов сигнала треугольной формы (ГСТФ), сформированный из n индивидуальных ГСТФ, где n больше единицы, сумматор сигналов, регулятор амплитуды суммарного сигнала, регулятор среднего значения сигнала, обеспечивающего возможность управления средней частотой, синусоидальный генератор, управляемый напряжением (ГУН). Способ получения хаотического сигнала с постоянной амплитудой характеризуется следующими операциями: генерируют совокупность сигналов треугольной формы с симметричными передним и задним фронтами; суммируют эту совокупность сигналов в единый композитный сигнал, состоящий из участков с линейным изменением напряжения; устанавливают требуемую амплитуду композитного сигнала путем приложения управляющего напряжения; устанавливают среднее значение частоты композитного сигнала путем приложения управляющего напряжения; с помощью полученного композитного сигнала осуществляют хаотическое изменение частоты синусоидального ГУН. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула изобретения RU 2 307 451 C1

1. Устройство генерации хаотического сигнала с постоянной амплитудой, состоящее из массива генераторов сигнала треугольной формы (ГСТФ), сформированного из n индивидуальных ГСТФ, где n больше единицы, при этом выходы каждого ГСТФ соединены с входами сумматора сигналов, выход которого соединен с входом регулятора амплитуды суммарного сигнала (РАСС), обеспечивающего возможность управления шириной спектра, выход РАСС соединен с входом регулятора среднего значения сигнала (РСЗС), обеспечивающего возможность управления средней частотой, выход РСЗС соединен с входом синусоидального генератора, управляемого напряжением (ГУН), на выходе которого формируется хаотический сигнал с постоянной амплитудой.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что периоды повторения формы сигналов ГСТФ выбирают пропорционально ряду простых чисел.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве ГСТФ и ГУН используются генераторы с резистивно-емкостной частотно-задающей цепью.4. Способ получения хаотического сигнала с постоянной амплитудой, состоящий из следующих операций: генерируют совокупность сигналов треугольной формы с симметричными передним и задним фронтами, суммируют эту совокупность сигналов в единый композитный сигнал, состоящий из участков с линейным изменением напряжения, устанавливают требуемую амплитуду композитного сигнала путем приложения управляющего напряжения, устанавливают среднее значение частоты композитного сигнала путем приложения управляющего напряжения, с помощью полученного композитного сигнала осуществляют хаотическое изменение частоты синусоидального ГУН.5. Способ по п.4, отличающийся тем, что регулировку амплитуды и частоты композитного сигнала осуществляют за счет приложения управляющего тока.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2307451C1

RU 2058660 C1, 20.04.1996
СПОСОБ ПРЯМОХАОТИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ С ЗАДАННОЙ СПЕКТРАЛЬНОЙ МАСКОЙ 2003
  • Дмитриев Александр Сергеевич
  • Кузьмин Лев Викторович
  • Панас Андрей Иванович
  • Старков Сергей Олегович
  • Пузиков Денис Юрьевич
  • Ли Сеонг Су
  • Попов Олег Владимирович
RU2276458C2
Контактная тарелка для массообменного аппарата 1976
  • Доронин Владимир Николаевич
  • Соловьев Николай Александрович
  • Богданов Масхут Хатриасович
  • Замалиева Роза Гуфуровна
SU556819A1
US 6522210 B1, 18.02.2003
US 4578649, 25.03.1986.

RU 2 307 451 C1

Авторы

Попов Олег Владимирович

Хан Санг Мин

Даты

2007-09-27Публикация

2006-06-09Подача