Генератор случайных сигналов Советский патент 1986 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к автоматике н вычислительной технике и может быть использовано при моделировании систем обработки и передачи информации, при калибровке устройств для измерения закона распределения случайных величин, при исследовании помехоустойчивости различных систем и т.п.

Целью изобретения является расши рение функциональных возможностей генератора за счет получения нормального распределения и ослабления автокорреляции.

На фиг.. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2а,5 - ви ды нелинейной, зависимости нелинейно преобразователя; на фиг. За ,б - автокорреляционные функции.

Генератор включает в себя блок 1 усреднения, нелинейный преобразователь 2, аналоговый регистр 3 сдвига распределитель импульсов 4, сумматор 5 и источник 6 тактовых импульсов .

Рассмотрим работу генератора.

Для получения незатухающих, ограниченных по уровню в некоторой облати случайных сигналов необходимо выполнить преобразователь 2с кусочно ломаной нелинейной зависимостью (фиг. 2 а или 5). При рассмотрении возьмем случай реализации преобразователем 2 нелинейной зависимости вида (фиг. 2 а).

Распределитель импульсов создает на своих выходах, а следовательно, и на управляющих входах аналогового .регистра сдвига прямоугольные, неперекрывающиеся, сдвинутые друг от- носительно друга импульсы. Под действием этих импульсов информация в регистре сдвига перемещается от начала регистра к концу noimaroBo, начиная от последней ячейки, из пред- последней и т.д.

С п-го выхода и i-ro разрядов регистра 3 сдвига напряжения поступают на входы блока 1 усреднения, где усредняются и затем преобразуют ся преобразователем, с выхода которого преобразованное напряжение поступает на вход регистра 3 сдвига. Погрешность вьтолнения операций суммирования, а также внутренние шумы приводят к тому, что на выходе блока 2 последовательность напряжений никогда не повторится и будет иметь

равномерный закон распределения вероятностей появления любого значения с математическим ожиданием, равным нулю. Преобразователь также можно выполнить на двухпороговом компараторе и суммирующем усилителе, причем один из входов суммирующего усилителя объединен с входом,а другой с выходом двухпорогового компаратора

С целью получения нормального закона распределения вероятностей в него введен дополнительный суммирующий усили-тель, входы, которого соединены с выходами АЗУ.

Как известно, если случайная величина является суммой более четырех случайных независимых и равновеликих величин, то приближенно она подчиняется нормальному закону независй14о от законов распределения вероятностей составляющих. Следовательно, на втором выходе суммирующего усилителя мы получим случайные колебания с нормальным законом распределения вероятностей .

В предложенном генераторе из-за наличия внутренних шумов, присушзнх всем аналоговым блокам, получаемая последовательность никогда не повторится, а следовательно, боковые лепестки у автокорреляционной .функции будут отсутствовать.

На фиг. 3 & представлена рассчитанная на ЭВМ автокорреляционная функция. для m ..5 . Из сравнения фиг. Зои 36 видно, что паразитные пики при сдвиге на тридцать два такта, имеющиеся в автокорреляционной функции генератора-прототипа, отсутствуют в предлагаемом генераторе.

Кроме того, в предложенном reHe- раторе получаем биполярную случайную последовательность.

Формулаизобретения

Генератор случайных сигналов, содержащий аналоговьш регистр сдвига, входы управления сдвигом которого подключены к соответствующим выходам распределителя импульсов, вход которого подключен к выходу источника тактовых импульсов, отличающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет получения нормального распределения и ослабления автокорреляции, он содержит сумматор.

блок усреднения и нелинейный преобразователь, выход которого является выходом равномерного распределения генератора и соединен с входом сумматора и с информационным входом аналогового регистра сдвига, информационные выходы которого соединены с группой входов сумматора соответственно, выход которого является вы/ х

ходом нормального распределения генератора, последний и i-й (i 1, п-1, п- число выходов регистра сдвига) выходы аналогового регистра сдвига соединены соответственно с первым и вторым входами блока усреднения, выход которого соединен с входом нелинейного преобразовате - ля.

.2

/ ч

2

Изобретение относится к области вычислителвной техники и может быть использовано при моделировании систем обработки и передачи информации, при калибровке устройств для измерения закона распределения случайных величин, при исследовании помехоустойчивости различных систем и т.п. Цель изобретения - расптрение функциональных возможностей генератора за счет получения нормального распределения и ослабления автокорреляции. Цель изобретения достигается введением в генератор сумматора, бло- ка усреднения и нелинейного преобразователя напряжения с соответствующими функциональными связями. Генератор позволяет получать биполярную случайную последовательность импульсов. 3 ил. О) сг tN3 со 00

F(Un}

F(Uri)

-ОМ

0,5Ш Uo

-Ue

Uf,

фц9.2

a a

)

s

KfC)