Генератор нормального случайного сигнала с заданным энергетическим спектром Советский патент 1985 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоват ся в имитаторах сигналов и помех. Известен генератор случайного си гнала, содержащий последовательно с единенные источник шумового сигнала и формирующий фильтр Однако известный генератор харак теризуется низкой точностью и стабильностью, особенно при формировании сигналов, энергетический спектр которых описывается сложными зависи мостями. Кроме того, возможности ег перестройки для получения сигналов с различными спектрами ограничены. Известен генератор нормального псевдослучайного процесса, содержащий сдвиговый регистр, охваченный обратной связью через сумматор по мо дулю два, выходы триггера регистра соединены через переключатели со входами ключевых схем, соединенных с двумя источниками равного по величине и противоположного по знаку эталонного напряжения, суммирующие цепочки резисторных делителей напряжения, подключенные входами к ключевым схемам, а выходами к суммирующему усилителю, ключевые схемы объединены в группы, выходы ключевых схем каждой группысоединены через резисторы с суммирующим потенциометром к одному из входов суммирующего усилителя И . Диапазон применения данного генератора ограничен, поскольку он формирует псевдослучайньм сигнал. Он сложен для воспроизводства. Его точность и стабильность невысоки вследствие большого количества суммирующих резисторов и потенциометров. Нагбслсе близким к предлагаемому является генератор нормального случайного сигнала с заданным энергетическим спектром, содержащий последовательно соединенные источник шумо вого сигнала, первый перемножитель, первую дисперсионную линию задержки модулятор, вторую дисперсионную линию задержки, второй перемножитель, а также первьй генератор линейночастотно-модулированных колебаний, выход которого соединен со вторым входом первого перемножителя, генератор передаточной функций, выход которого соединен со вторым входом модулятора, второй генератор линейно-частотно-модулированных колебаНИИ, выход которого соединен со вторьтм входом второго перемножителя. Для нормальной работы генератора в схеме должен быть предусмотрен синхронизатор, выходы которого необходимо соединить соответственно со входом первого генератора линейночacтoтнo-мoдyлиpoвaн iыx колебаний, входом генератора передаточной функции, входом второго генератора линейно-частотно-модулированных колебаний з. Однако данный генератор имеет невысокую точность. Это вызвано тем, что генератор работает по принципу прямого и обратного преобразования Фурье входного шумового сигнала с модуляцией промежуточного сигнала, полученного после прямого преобразования Фурье, Возникающие в прямом преобразователе Фурье (а именно, в первой дисперсионной линии задержки) линейные искажения приводят к паразитной амплитудной и фазовой модуляции промежуточного сигнала и, в конечном итоге, к возникновению погрешностей в огибающей спектра сформированного сигнала. Цель изобретения - повышение точности формирования энергетического спектра выходного сигнала. Для достиже} ия указанной цели в генераторе нормального случайного сигнала с заданным энергетическим спектром, содержащем источник шума, два умножителя, модулятор, три дисперсионные линии задержки, функциональный преобразователь и генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен со входами первой дисперсионной линии задержки и функционального преобразователя, выход которого соединен с управляющим входов модулятора, выход первой дисперсионной линии задержки соединен с первым входом первого умножителя, второй выход генератора тактовых импульсов через вторую дисперсионную линию задержки соединен с первым входом второго умножителя, второй вход которого подключен к выходу третьей дисперсионной линии задержки, а выход второго умножителя является выходом генератора, выход источника шума соединен с информационным входом модулятора, выход которого соединен со вторым входом первого умножителя, выход которого соединен со входом

третьей дисперсионной линии задержки.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого генератора.

Генератор содержит источник 1 шума, модулятор 2, умножитель 3, дисперсионную линию задержки 4, умножитель 5, функциональный преобразователь- 6, дисперсионные линии 3 задержки 7 и 8 и генератор 9 тактевых импульсов.

В предлагаемом генераторе входной сигнал подвергается амплитудной модуляции и лип1ь обратному преобразованию Фурье. Поскольку входной сигнал нормальный белый шум, а преобразование Фурье - линейная операция, то выходной сигнал также нормальньй. Поскольку энергетический спектр выходного сигнала определяется (как ив прототипе) видом модулирующей функции необходимость в прямом преобразователе Фурье отпадает, и, следовательно, точность такого генератора выше. В предлагаемом генераторе исполь- 25 зуются дисперсионные линии задержки J и функциональный преобразователь 5 , Режим работы генератора циклический. На модулятора с выхода источника 1 подается шумовой сигнал. зо

Работа генератора начинается в момент одновременной подачи от генератора 9 импульсов, запускающих функциональный преобразователь и дисперсионную линию 7 задержки с положительным, наклоном дисперсионной, характеристики. При возбуждении такой линии коротким импульсным сигналом на ее выходе получается линейно-частотно-модулированный сигнал, параметры которого определяются величиной и знйком коэффициента Л1 . Шумовой сигнал модулируется в модуляторе 2 выходным сигналом функционального преобразователя, перемножается в умножителе 3 с линейно-частотно-модулированным сигналом и затем свертывается в линии задержки 4, у которой ш 0. Свернутый сигнал поступает на вход умножителя 5. Одновременно импульсом генератора 9 запускается- дисперсионная линия 8 задержки, выходной сигнал которой подается на вход умножителя 5. С выхода умножителя 5 снимается сформированный сигнал S(t). Затем цикл работы генератора многократно повторяется в той же последовательности. Таким образом, предложенньп1 генератор точнее и проще известных.

ГЕНЕРАТОР НОРМАЛЬНОГО СЛУЧАЙНОГО СИГНАЛА С ЗАДАННЫМ ЭНЕРГЕТИ ЧЕСКИМ СПЕКТРОМ, содержащий источник шума, два умножителя, модулятор три дисперсионных линии задержки, функциональный преобразователь и генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен со входа и первой дисперсионной линии задержи и функционального преобразователя, выход которого соединен с уьравлякидим входом модулятора, выход первой дисперсионной линии задержки соединен с первым входом первого умножителя, второй выход генератора тактовых импульсов через вторую дисперсионную линию задержки соединен с первым входом второго умножителя, второй вход которого подключен к выходу третьей дисперсионной линии задержки, а выход второго умножителя является выходом генератора, отличаю-щ и и с я тем, что, с целью повьшения точности, выход источника шума соединен с информационным входом модулятора, выход которого соединен со вторым входом первого умножителя, выход которого соединен со входом третьей дисперсионной линии задержки. х