Устройство для моделирования импульсных помех Советский патент 1984 года по МПК G06G7/48 

Изобретение относится к электронному моделированию, предназначено для имитации импульсных электрических помех различного происхождения и может быть использовано для экспериментального изучения восприимчивое .ти к такого рода помехам информа- ционных устройств.

Известно устройство моделирова.ния импульсных помех, принлщп действия которого основан на том, что интервалы между выбросами за достаточно высокий уровень нормального широкополосного шума имеют распределение, близкое к экспоненциальному. Имитатор содержит источник шумового напряжения (шумовой диод или транзис тор), управляемый пороговый элемент И формирователь импульсов требуемой длительности (ждущий мультивибратор) fl),

Однако поскольку описанное свойство интервалов имеет место лишь при достаточно высоком пороге, имитатор может воспроизводить лишь потоки с малой интенсивностью. Кроме того, имитатор не обеспечивает случайности амплитуд и группирования импульсов в пачки.

Наиболее близким к изобретению является имитатор импульсных помех атмосферного происхождения, в основу построения которого положена модель помех, использующая распределение Релея амплитуд импульсов и распределение (Пуассона числа импульсов в пачке, т.е. экспоненциальное распределение интервалов между импульсами и между пачками. Имитатор состоит из двух автономных частей, одна из которых определяет временные и амплитудные параметры элементарных импуль сов моделируемой помехи, а вторая временные параметры пачек, в которые группируются эти импульсы. Обе части имеют многоканальную структуру, причем число каналов определяется числом градаций амплитуд импульсов и утачек.

Каждый канал обеих частей имитатора представляет собой последовательное соединение многовкодового элемента И, мультивибратора и аттенюатора, возбуждаемое генератором псевдослучайной бинарной последовательности импульсов. Генераторы псев дослучайньгх последовательностей синхронизируются генераторами перио0940371

дической импульсной последовательности.

Поток, образованный таким образом, подается на ждущий мультивибра5 тор, формирующий импульсы требуемой длительности fZj.

Однако парциальные потоки при выбранной схеме вероятностного прореживания весьма далеки от пуассо 0 новских. Парциальные потоки при.

выбранной схеме формирования принципиально зависимы. Точность воспроизведения функции распределения амплитуд результирующего потока ограниче15 на числом каналов устройства.

Целью изобретения является рас- ширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения непрерывности распределения амплитуд импуль20 сов и пуассоновсасого характера потока импульсов.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее сумматор, два генератора импульсов, выходы

25 которых подключены к входам генераторов псевдослучайной последовательности импульсов первой и второй групп соответственно, выходы которых соединены соответственно с входами

30 первого и второго элементов И, дополнительно введены третий и четвертый элементы И, блок умножения, интегратор блок воспроизведений экспоненты, третий генератор импульсов

J, и третья группа генераторов псевдослучайной последовательности, причем выход третьего генератора импульсоц соединен с входами генераторов псевдослучайной последовательности имд0 пульсов третьей группы, выходы которых соединены с соответствующими входами третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с вхоД5 дом интегратора, выход которого через блок воспроизведения экспоненты подключен к второму входу сумматора и непосредственно к первому входу блока умножения, выход которого явля,д ется выходом устройства, а второй вход блока умножения соединен с выходом четвертого элемента И, входы которого подключены к выходам первого и второго элементов И.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства моделирования Импульсных помех} на фиг. 2 - временные диаграммы, пояснякицие работу .устройства Устройство содержит первьй, второ и третий генераторы 1-3 импульсов, осуществляющие синхронизацию трех групп генераторов псевдослучайных бинарных последовательностей импульсов, каждая из которых содержит по четыре генератора 4-7, 8-11 и 12-15 второй, третий и первый элементы И 16-18 (каждый на четьфе входа), блок 19 умножения, сумматор 20, интегратор 21 и блок 22 воспроизведе ния экспоненты, четвертый элемент И 23. Выходы перестраиваемых генераторов 1-3 периодической импульсной последовательности соединены с входами генераторов 4-7, 8-11 и 12-15 псевдослучайных последовательностей соответственно, выходы которых соеди нены с входами трех элементов И 16,соответственно, причем выходы элемен тов И 18 и 16 соединены с входами элемента И 23, а выход элемента И 17 - с первым входом сумматора 20 выход которого соединен с входом интегратора 21, выход которого подключен к входу блока 22 воспроизве дения экспоненты, вход которого соединен с вторым входом сумматора 20, причем выход интегратора 21 соединен также с первым входом блока 19 умножения, второй вход которого соединен с выходом элемента И 23, а выход является выходом устройства Перестройка частот генераторов 1 и приводит к изменению интенсивности потоков элементарных импульсов и па чек, а частоты генератора 3 - к и менению параметров распределения Ам литуд импульсов. Устройство работает следующим об разом. Генератор 1 периодической импуль ной последовательности, период кото рой равен минимальному интервалу между следующими друг за другом импульсами реальной помехи, синхронизи рует группу одинаковых генераторов псевдослучайной последовательности. Сигналы этих генераторов представля.ют собой квазибиномиальную последовательность с одинаковыми вероятностями импульса и паузы. Поскольку начальные состояния генераторов 4-7 этой группы выбираются различными, их выходы практически некоррелированы. В среднем один раз на 16 тактов генератора 1 одновременно на всех выходах генераторов 4-7 появляется импульс, котоый проходит элемент И 18. Таким образом, на его выходе наблюдается квазибиномиальный поток с вероятностью импульса 1/16 и паузы 15/16, который и представляет собой поток, достаточно близкий к пуассоновскому, т.е. распределение между импульсами в этом потоке близко к экспоненциальному. Псевдослучайные последовательности импульсов с выходов генераторов 4-7 представляют собой последовательности максимальной длины. Период их, очевидно, должен быть больше максимальной длительности пачек и в потоке реальных импульсных помех, что однозначно определяет число триггеров в регистрах сдвига. на которых построены генераторы. Например, если максимальная длительность интервала между импульсами моделируемой помехи ид/п 1 мкс, а максимальная длительность пачки импульсов . 1 мс, то частота синхронизирующего генератора равна 10 Гц, число триггеров в генераторе 7 (или 4, или 5, или 6) должно быть больше . Группа элементов 2, 8, 9, 10, 11 и 16 функционирует аналогично, однако период сигнала генератора 2 периодической импульсной последовательности синхронизирующего генераторы 11, 8, 9 и 10 псевдослучайной последовательности равен минимальной длительности пачки реальных импульсных помех. Период псевдослучайной последовательности должен быть не меньше длительности сеанса моделирования. Так, если минимальная длительность пачкиС), гт7гп 0,1 мс, а период локальной квазистационарности реальной помехи, определяющий максимальную длительность сеанса моделирования C) 100 с, число триггеров в генераторе 11 (или 8, или 9, или 10) должно быть не меньше 1г , а частота генератора 2 должна быть равной Ю Гц. На выходе элемента И 16, объединяющего выходы генераторов квазибиномиальной последовательности с одинаковыми вероятностями импульса и паузы, наблюдается квазибиномиальный поток с вероятностью импульса 1/16, а паузы - 15/16, т.е. практически квазипуассоновский поток с распределением интервалов между импульсами, близким к экспоненциальному. Длительность импульсов с выхода элемента И 16 всегда больше длительности .импульсов с выхода элемента И 18 (обычно они отличаются на несколько порядков, в приведенном примере на два порядка). Импульсы с выходов элементов И 18 и 16 поступают на разные входы элемента И 23, на выход которого проходят лишь те импульсы с выхода элемента И 18, которые перекрываются по времени с импульсами с выхода эле мента И 16, в результате чего на выходе элеме11та И 23 наблюдается квазипуассоновский поток пачек квазипуассоновских импульсов постоянной амплитуды. Блок формирования амплитудных характеристик моделируемых импульсных потоков функционирует следующим образом. Генератор 3 периодической импульс ной последовательности синхронизируе генераторы 15, 12, 13 и 14 псевдойслучайных последовательностей, выхо- 30 щих

ды которых объединены четырехвходовым элементом И 17, на выходе которого аналогично описанному, формируется квазипуассоновский поток импульсов постоянной амплитуды, поступающий 35 на первый вход сумматора 20 электронной модели нелинейного фильтра первого порядка. На выходе интегратора 21 фильтра, соединенного через безын рционный нелинейный элемент 22 с 40 вторым входом сумматора 20, наблюдается последовательность перекрывающихся реакций фильтра на одиночные импульсы с выхода элемента И 17. Распределение мгновенных значений 45 этого процесса (типа заряд-разряд) определяется характеристикой блока 22, но всегда определено на положительной полуоси, так как процесс на выходе интегратора 21 всегда поло жителен. Поскольку амплитуды импульсов реальных помех обычно независимы, интервал корреляции процесса на вьпсоде интегратора 21 должен быть меньше минимального интервала между одиночными импульсами помехи, т.е.

ма близок к пуассоновскому, т.е. распределение интервалов меящу импульсаш1 практически экспоненциальноеJ импульсы -группируются в пачки, поток которых также весьма близок к пуассоновскому. Число импульсов в пачке случайно, амплитуда импульсов случайна и имеет непрерьшное распределение. Кроме того, параметры как временных, так и амплитудных статистических характеристик моделируемых помех регулируются в широких пределах.

Устройство обеспечивает больший по сравнению с базовым объектом экономический эффект. При испытаниях на помехозащищенность по отношению к импульсным помехам радиэлектронной аппаратуры открывается возможность С)йр СиА-г1 Для ТОГО, чтобы это условие выполнялось, нужно, чтобы минимальная длительность интервала между импульсами на выходе элемента И 17, т.е. период колебаний генератора 3, &bui по крайней мере на порядок меньше. В приводимом примере частота генератора 3 должна быть не меньше 10 Гц. Число триггеров в генераторах 15, 12, 13 и 14 также, как и в генераторах 7, 4, 5 и 6, определяется максимальной длительностью пачек моделируемых импульсов. Сигналы с выхода интегратора 21 и элемента И 23 поступают на разные входы блока 19 умножения, где и осуществляется модуляция квазипуассоновских импульсов по амплитуде. Таким образом, на выходе блока 19 наблюдается поток пачек импульсов с заданным распределением амплитуд и распределениями между импульсами в пачках, а также между самими пачками, близкими к экспоненциальным. Технические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известными устройствами моделирования импульсных помех заключаются в том, что поток импульсов, имитируюреальные импульсные помехи, весьвыяснить поведение последней в условиях, максимально близких к наблюдаемым в действительности. Такие испытания являются практически исчерпывающими и в существенной степени снижают необходимый объем дорогостоящих натурных испытаний.

IIJ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ, содержащее сумматор, два генератора импульсов, выходы которых подключены к входам генераторов псевдослучайной последовательности импульсов, первой и второй групп соответственно, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго элементов И, о т л.ича ощееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем. оЬесйечения непрерывности распределения амплитуд импуль.сов и пуассоновского потока импульсов, оно дополнительно содержит третий и четвертый элементы И, блок умножения, интегратор, блок воспроизведения экспоненты, третий генератор импульсов и третью группу генераторов псевдослучайной последовательности, причем выход третьего генератора импульсов соединен с входами генераторов псевдослзгчайной последовательности импульсов третьей группы, выходы которых соединены с Соответствующими входами третьего элемента И, выход которого подключен к первоS му входу сумматора, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого через блок воспроизведения экспоненты подключен к второму входу сумматора и непосредственно к первомуО входу блока умножения, выход которого является выходом устройства, а второй вход блока умножения соединен с выходом четвертого элемента И, которого подключены к выходам со первого и второго элементов И. 4; о DO

LjlHIE.

г /

фиг. 2