ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ШУМОВЫХ СИГНАЛОВ Российский патент 2016 года по МПК H03B29/00 

Описание патента на изобретение RU2586006C1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для получения шумовых сигналов с произвольной амплитудно-частотной характеристикой в радиолокации и гидролокации, в измерительной технике, в системах связи, а также для формирования тестовых и маскирующих сигналов в аудиометрах.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому является цифровой генератор последовательностей синусоидальных сигналов со случайно изменяющейся частотой содержащий датчик длительности псевдослучайной последовательности, датчик кода начальной частоты, регистр сдвига, блок сумматоров по модулю два, первый коммутатор, преобразователь кодов, второй коммутатор, блок вычисления фазы, блок вычисления амплитуд, цифроаналоговый преобразователь фильтр нижних частот.

Однако недостатком такого генератора является невозможность формирования произвольной амплитудно-частотной характеристики выходного сигнала.

Цель изобретения - формирование произвольной амплитудно-частотной характеристики выходного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой синтезатор шумовых сигналов, содержащий последовательно соединенные датчик длины псевдослучайной последовательности, первый коммутатор, регистр сдвига, второй коммутатор, блок вычисления фазы и первый блок вычисления амплитуды, а также последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот, блок сумматоров по модулю два, вход которого подключен к выходу регистра сдвига, а выход подключен ко второму входу первого коммутатора, преобразователь кодов, выход которого подключен ко второму входу второго коммутатора, а вход подключен к выходу датчика длины псевдослучайной последовательности, датчик кода начальной частоты, выход которого подключен к параллельным входам регистра сдвига, и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовым входам регистра сдвига и блока вычисления фазы, дополнительно введены последовательно соединенные второй блок вычисления амплитуды, вход которого подключен к выходу второго коммутатора, и перемножитель, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя, а второй вход подключен к выходу первого блока вычисления амплитуды.

На чертеже (Фиг. 1) представлена структурная схема цифрового синтезатора шумовых сигналов.

Цифровой синтезатор шумовых сигналов содержит последовательно соединенные датчик длины псевдослучайной последовательности 1, первый коммутатор 4, регистр сдвига 5, второй коммутатор 7, блок вычисления фазы 9, первый блок вычисления амплитуды 11, перемножитель 12, цифроаналоговый преобразователь 13 и фильтр нижних частот 14, а также блок сумматоров 3 по модулю два, вход которого подключен к выходу регистра сдвига 5, а выход подключен к второму входу первого коммутатора 4, преобразователь кодов 6, выход которого подключен к второму входу второго коммутатора 7, а вход подключен к выходу датчика длины псевдослучайной последовательности 1, датчик кода начальной частоты 2, выход которого подключен к параллельным входам регистра сдвига 5, второй блок вычисления амплитуды 8, выход которого подключен к второму входу перемножителя 12, а вход подключен к выходу второго коммутатора 7, и генератор тактовых импульсов 10, выход которого подключен к тактовым входам регистра сдвига 5 и блока вычисления фазы 8.

Цифровой синтезатор шумовых сигналов работает следующим образом.

С помощью датчиков 1 и 2 устанавливают необходимые значения длины формируемой М-последовательности и начальной частоты F0. Код с датчика длительности псевдослучайной последовательности 1 поступает на коммутатор 4 и обеспечивает подключение одной из обратных связей с выхода блока сумматоров 3 по модулю два к последовательному входу регистра сдвига 5. Таким образом, регистр сдвига 5, блок сумматоров 3 по модулю два, первый коммутатор 4 и датчик длительности псевдослучайной последовательности 1 образуют в совокупности генератор псевдослучайной М-последовательности с программируемой длительностью. Код n управляющего слова датчика длительности псевдослучайной последовательности 1 соответствует разрядности регистра сдвига 5, формирующего М-последовательность длительностью М=2n-1.

Управляющий код с выхода датчика длительности псевдослучайной последовательности 1 поступает также на вход преобразователя кодов 6, который преобразует входной двоичный код n в выходной позиционный 2n-1, т.е. на выходе преобразователя кодов 6 появятся на n младших разрядах единичные сигналы. Эти сигналы пропускают через второй коммутатор 7 на вход блока вычисления фазы 9 только n младших разрядов с выхода регистра сдвига 5.

Блок вычисления фазы 9 и первый блок вычисления амплитуды 11 образуют цифровой синтезатор частоты прямого действия и обеспечивают формирование выходной синусоидальной функции с частотой, определяемой выражением:

Fвых=Fc*Q/2m,

где Q - значение кода поступающего на вход блока вычисления фазы 9;

Fc - значение тактовой частоты поступающей на тактовый вход блока вычисления фазы 9;

m - разрядность блока вычисления фазы 9.

При условии, что Fc численно равна 2m, имеем Fвых, численно равную Q. Таким образом, величина Q полностью определяет значение выходной частоты.

Одновременно код Q с выхода второго коммутатора 7 поступает на вход второго блока вычисления амплитуды 8, на выходе которого будет формироваться код А, соответствующий значению амплитуды амплитудно-частотной характеристики шума. Код А, в свою очередь, поступает на вход перемножителя 12, где он умножается на значение синусоидальной функции и в результате получаем:

или при Fc=2m получим

Таким образом, на выходе перемножителя 12 будет сформирован код синусоидального сигнала с частотой, равной Q, и амплитудой Авых, зависящей от Q и равной значению амплитуды амплитудно-частотной характеристики шума.

Блок вычисления фазы 9 представляет собой накопительный сумматор. В качестве первого блока вычисления амплитуды 11 может быть использовано постоянное запоминающее устройство, в которое заранее занесены значения выходного сигнала, например синусоидального сигнала, либо любое вычислительное устройство, например, на основе микропроцессора. В качестве второго блока вычисления амплитуды 8 также может быть использовано постоянное запоминающее устройство, либо вычислительное устройство. При выборе достаточно мощного и быстродействующего микропроцессора цифровой синтезатор шумовых сигналов может быть весь реализован на его основе.

Таким образом, предлагаемый цифровой синтезатор шумовых сигналов обеспечивает формирование произвольной амплитудно-частотной характеристики выходного сигнала и может быть использован для формирования, например, голубого, розового или любого другого шума.

Похожие патенты RU2586006C1

название год авторы номер документа
АУДИОМЕТР 2022
  • Капустин Вячеслав Юрьевич
RU2791159C1
ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ 2021
  • Капустин Вячеслав Юрьевич
RU2765264C1
ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ 2023
  • Капустин Вячеслав Юрьевич
RU2809550C1
ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ 2022
  • Капустин Вячеслав Юрьевич
RU2792012C1
ИМИТАТОР УШНОГО ШУМА 2022
  • Капустин Вячеслав Юрьевич
RU2815507C1
АУДИОМЕТР 2023
  • Капустин Вячеслав Юрьевич
RU2809013C1
ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ 2015
  • Капустин Вячеслав Юрьевич
RU2597670C1
УСТРОЙСТВО ПОИСКА И СЛЕЖЕНИЯ ЗА ШИРОКОПОЛОСНЫМ СИГНАЛОМ 1983
  • Козленко Николай Иванович
  • Рыжкова Римма Николаевна
  • Пополитов Николай Иванович
  • Юрьев Александр Васильевич
SU1840276A1
УСТРОЙСТВО ПОИСКА ШИРОКОПОЛОСНОГО СИГНАЛА 1980
  • Колесниченко Галина Дмитриевна
  • Чугаева Валентина Ивановна
  • Струнская-Зленко Лариса Валерьевна
  • Козленко Николай Иванович
SU1840288A1
СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ 2005
  • Чугаева Валентина Ивановна
RU2296428C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 586 006 C1

Реферат патента 2016 года ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ШУМОВЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокации и гидролокации, в измерительной технике, в системах связи, а также для формирования тестовых и маскирующих сигналов в аудиометрии. Техническим результатом изобретения является формирование произвольной амплитудно-частотной характеристики выходного сигнала. Цифровой синтезатор шумовых сигналов содержит датчик длины псевдослучайной последовательности 1, датчик кода начальной частоты 2, блок сумматоров 3 по модулю два, первый 4 и второй 7 коммутаторы, регистр сдвига 5, преобразователь кодов 6, первый 11 и второй 8 блоки вычисления амплитуды, блок вычисления фазы 9, генератор тактовых импульсов 10, перемножитель 12, цифроаналоговый преобразователь 13 и фильтр нижних частот 14, а также необходимые связи между ними. 1 н.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 586 006 C1

Цифровой синтезатор шумовых сигналов содержащий последовательно соединенные датчик длины псевдослучайной последовательности, первый коммутатор, регистр сдвига, второй коммутатор, блок вычисления фазы и первый блок вычисления амплитуды, а также последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот, блок сумматоров по модулю два, вход которого подключен к выходу регистра сдвига, а выход подключен к второму входу первого коммутатора, преобразователь кодов, выход которого подключен к второму входу второго коммутатора, а вход подключен к выходу датчика длины псевдослучайной последовательности, датчик кода начальной частоты, выход которого подключен к параллельным входам регистра сдвига, и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовым входам регистра сдвига и блока вычисления фазы, отличающийся тем, что с целью формирования произвольных законов амплитудно-частотной характеристики выходного шумового сигнала в него введены последовательно соединенные второй блок вычисления амплитуды, вход которого подключен к выходу второго коммутатора, и перемножитель, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя, а второй вход подключен к выходу первого блока вычисления амплитуды.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2586006C1

US 4835721 A, 30.05.1989
US 5014231 A, 07.05.1991
US 20050074052 A1, 07.04.2005
US 4901265 A, 13.02.1990
Способ формирования псевдогаусовых шумовых сигналов 1987
  • Захаров Евгений Константинович
  • Куприянов Александр Ильич
  • Курбатов Александр Васильевич
  • Михайлов Владимир Юрьевич
  • Обухов Николай Васильевич
  • Суслов Николай Васильевич
SU1665492A1
ГЕНЕРАТОР 1/f-ШУМА 2000
  • Галлямов Р.Р.
  • Гоц С.С.
  • Бахтизин Р.З.
RU2189107C2
Цифровой синтезатор сигналов 1990
  • Будишов Вячеслав Петрович
  • Кочемасов Виктор Неофидович
SU1720142A1
Генератор шума 1981
  • Лехин Сергей Никифорович
SU1040590A1
Цифровой синтезатор частот 1986
  • Шишов Сергей Яковлевич
  • Станков Валерий Сергеевич
SU1363423A1

RU 2 586 006 C1

Авторы

Капустин Вячеслав Юрьевич

Даты

2016-06-10Публикация

2015-05-27Подача