Устройство для приема и передачи случайных сигналов Советский патент 1986 года по МПК G08C15/02 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для получения случайных чисел с различными законами распределения и ввода их в ЭВМ. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет получения выходных случайных сигналов с произвольным законом распределения на приемной стороне. На чертеже приведена функциональная схема устройства. Устройство содертшт на передающей стороне генератор 1 случайных сигналов, генераторы 2 импульсов, формирователи 3 импульсов, усилитель 4, линию 5 связи, на приемной стороне устройство.содержит усилитель б каналы 7(-7, каждый из которых содержит перестраиваеизШ фильтры 8, неперестраиваемый фильтр 9, третий элемент И 10„, -10„п,, элемент НЕ 11, четвертый элемент И 12, первые 13„, вторые 14,-14„„., элементы И, вторые элементы ИЛИ 15, 15, программно-временной блок 16, элемент 17 задержки, первый элемент ИЛИ 18, формирователь 19 импульсов, первый триггер 20, блок 21 задания смещений, элемент И 22, регистр 23, счетчик 24, компаратор 25, регистр 26, второй триггер 27, третий три1- гер 28 о Кроме того, передакяцая и приемная части устройства обозначены позициями соответственно 29 и 30. , , В качестве перестраиваемогр поло сового фильтра 8nm использован пьезокерамический фильтр, выполненный на пьезоэлектрическом резонатор имеющий четыре электрода и представ ляющий собой поляризованную по толщине пьезоэлектрическую пластину, на ппоскости, перпендикулярной оси поляризации, которой нанесены электро ды. На одну из этих плЬскостей нане сен сплошной электрод - выход пьезо керамического фильтра, а на противоположную плоскость нанесены три входных электрода. Применение в качестве перестраиваемых полосовых фильтров пьезокерамических фильтров, осуществляющих не только высококачественную фильтрацию сигналов ввиду их высокой доб ротности (Q 10 ), но и задержку их на половину периода резонансных колебаний, позволяет осуществлять отрицательную обратную связь в цепи выход полосового фильтра - элемент И 10,j - элемент 13 jj, , второй вход полосового фильтра (где i 1.П, j 1.m) и погасить паразитные колебания. Подавая на третий вход перестраиваемого полосового фильтра 8,-|. смещакщие напряжения различных номиналов, можно изменять резонансную частоту пьезоэлектрического резонатора и таким образом перестраивать фильтр на прием сигналов разной длительности. Неперестраиваемые полосовые фильтры 9 отличаются от фильтров 8„ -8 отсутствием третьего входного электрода, из-за чего смещение резонансной частоты невозможно. Отрицательная обратная связь для фильтров при гашении паразитных колебаний осуществляется по цепи: выход фильтра 9i - элемент И 12; - элемент И 13j - второй вход фильтра 9 . Формирователи 3,-3 импульсов представляют собой формирователи единичных импульсов. Число п входов устройства соответствует числу выхо дов генератора случайных чисел (ГСЧ), Для п 2 наиболее распространены ГСЧ, имеющие п 10, что соответствует десяти цифрам от О до 9, вырабатываемым случайным образом с равномерным законом распределения. Формирователь 19 импульсов представляет собой дифференцирующую цепочку. Блок 21 задания смещанмцих напряжений представляет собой набор стабилизированных напряжений различных номиналов, подаваемых на выходы блока через коммутатор, управляемый кодом, подаваемъм на входы блока через элементы И 22 от регистра 23. Величина задержки, обеспечиваемая элементом 28, выбирается равной максимальному времени церестройки блока 21 на новый набор смещакнцих напряжений. Устройство работает следующим образом. Первые формирователи 3,3„ при поступлении сигналов с выходов ГСЧ осуществляют формирование одиночных импульсов сигналов соответствующих длительностей. Длительность импульсов задается задающими генераторами 2,-2 1 и определяется номером информационного входа устройства. Таким образом осуществляется кодирование вьфабатьшаемых ГСЧ (например, слу3чайных цифр от О до 9) и передавае мых сигналов, С первых формировате лей 3,-3f, сигналы поступают на уси литель 4, а затем в линию 5 связи и на приемный усилитель 6. Селекцию импульсов по их длительности осуществляют перестраиваемые 8, -8;, (или неперестраиваемые 9) полосовые фильтры. Амплитуда напряжения на их выходах максимальна при длительности входного импульса, равной половине периода резонансных колеба ний пьезоэлектрического резонатора Уровень напряжения, соответствугаций уровню полезного сигнала на выходах элементов 8„ -8„ через элементы 10„ 10„(12), фиксируется соответствую щими элементами Iid-l nm-n время прохояздения через элементы 8,, 8nm (9) полезного сигнала элементы 14 „ 14f,, закрыты, а элементы 13,, 13f,4( открыты. Для этого введены формирователь 19, элемент ИЛИ 18 и триггер 20. Формирователь 19 осуществляет формирование по переднему фронту прошедпюго из линии 5 свя зи сигнала, обнуление триггера 20, что приводит к открьшанкю элементов 14 „ -14n,mt и закрыванию элементов 13u-13 fn,, Отфильтрованные сигналы с выходов злементов 8,,. - 8 (9) через элементы И 10„ 10„„ (12) поступают на входы элемента ИЛИ 18. Задним фронтом сигналы с выхода эле мента ИЛИ 18 перебрасывают триггер 20 в единичное состояние, что вызывает открывание элементов 13(, -13nm (открывание цепи отрицательной обратной связи) и закрывание элементов 14,, - 14д.. Таким образом происходит гашение паразитных ударных колебаний. Перед началом передачи информации на третьи входы перестраиваемых попосовых фильтров 8,, 8ft подаются с блока 21 задания смещающих напря жений соответствующие смещающие напряжения . Это приводит к сдвигу их резонансных частот, величина которого зависит от величины смещающего напряжения. Таким образом производится перестройка элементов 8 , -8nm на прием сигналов различной длительности, что позволяет изменять порядок появления сигналов на выходах устройства при одном и том же порядке их появления на входах. Каждый «3 элементов ИЛИ 15,-15,, производит 694 объединение выходных сигналов со всех т+1 элементов соответствующего канала 7,-7п. Сигналы на выходах элементов ИЛИ 15 имеют то же смысловое значение, что и сигналы на выходах ГСЧ. Например, для 10-«значного ГСЧ появление сигналов на выходах элементов ИЛИ 15 соответствует появлению цифр от О . Настроив К (где ) фильтров 8„ -8„ одного из блоков (например, третьего) на прием К сигналов из номенклатуры, передаваемых с ГСЧ, можно в К раз повысить интенсивность появления соответствующего выходного сигнала (вероятность появления цифры 3 будет равна К/10 при равномерном распределении сигналов на входе). При этом можно заблокировать прохождение этих сигналов на другие выходы устройства путем смещения резонансной частоты соответствуклцих фильтров на величину, не соответствующую приему какого-либо из поступающих сигналов, Представив объем Г общей выборки случайных чисел в виде N элементарных выборок N, . At; (где Т ZL At;) и задания для каждой Ьt; описанным образом необходимую конфигурацию из работающих на прием и заблокированных фильтров 8,, -8-„, можно регулировать вероятность появления тех или иных случайных чисел в общей выборке. Для задания и контроля величины элементарной выборки используются лементы 24-26. Перед началом очеедной выборки Ut; счетчик 24, триггеры 27 и 28 находятся в нулевом состоянии. С выходов блока 21 на третьи входы элементов 8„ - 8 поаются смещающие напряжения для д t выборки. В регистр 26 занесен код еличины dt; выборки. С первого выода триггера 27 блокировки поступает разрешающий сигнал на вторые вхоы элементов И 10,, - первых групп i через элементы НЕ - запреающий сигнал на вторые входы элементов И 12,-12„.Со второго выхода триггера 27 поступает запрещающий сигнал на первые входы элементов И 22. При поступлении сигналов каналы : ,-7 производят приемИ перераспрееление этих сигналив по выходам уст ойства. Одновременно с этим с выхоа первого элемента ИЛИ 18 задним

512

ронтом каждого принятого сигнала роизводится добавление единицы в четчик 24. При достижении содержиым счетчика 24 значения кода велиины выборки At;, записанного в регистре 26, с выхода схемы сравнения 25 выдается сигнал Конец выборки на второй вход блока 16, Этим же сигналом производится установка триггера 27 в единичное состояние. На вторые входы элементов И 10(( Юц),, подается запрещающий сигнал. На вход элемента 22 подается разрешающий сигнал. При этом через элемент И 22 на входы блока 21 с выходов регастра 23 вьщается новый код смещений ,для ut;, -и выборки, по которому производится перенастройка блока 21 на новый набор смещающих напряжений. В течение времени перенастройки блока 21 прием сигналов производится фильтрами 9,-9f,, жестко настроенными на соответствующие сигналы. При этом порядок появления сигналов на выходах устройства идентичен порядку их появления на входах, соответствует равномерному распределению. По окончании перенастройки блока 21 сигнал с выхода элемента 17 задержки поступает на D-вход триггера 28 и при переключении триггера 20 в момент окончания приема очередного сигнала устанавливается по С-входу в единичное состояние.

С его выхода на первый вход блока 16 поступает сигнал Начало вы борки. При наличии данного сигнала блок 16 через третий выход устанавливает в регистр 23 следующий код смещений Ua через первый выход обнуляет счетчик 24 и триггер 27, а затем устанавливает в регистр 26 код новой величины выборки Ut; « Следующим информационным сигналом с ГСЧ начинается отработка новой выборки At;, а триггер 28 по С-входу устанавливается в нулевое состояние.

Сигналы Конец выборки и Начало выборки могут использоваться для разграничения чисел, распределенных по .заданному закону, и равномерно распределенных,.Закон рас.пределения случайных чисел представ;ляется рядом распределения, который задается в форме распределения пар (Ai,ut; ). Например, задав все ut; .равной величины и коды А ; таким образом что каждый А ; по отношению

91696

к предьиущему А;., производит смещение выходных сигналов относительно входных на единицу по полному замкнутому циклу, получают закон равио5 мерной плотности распределения, В этом случае устройство вьшолняет функцию рандомизации случайных чисел, получаемых с ГСЧ.

Блок 16 может быть реализован, например, на основе программируемой логической матрицы, в которой реализовано ОЗУ стекового типа со счетчиком управления, или на основе одноплатной микроэвм, в памяти которой записаны коды А; и at; , вьщаваемые по управлякнцим сигналам Начало выборки.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным заключаются в возможности передачи, приема и получения непосредственно в приемной части случайных чисел с любым произвольно задаваемым законом распределения, в реальном масштабе времени работы ГСЧ и без затрат памяти на промежуточное хранение больших объемов случайных чисел.

0Формула изобретения

Устройство для приема и передачи случаршых сигналов, содержащее на передающей стороне генератор случайных сигналов, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих формирователей импульсов, вторые входы которых подключены к выход дам соответствующих генераторов импульсов, выходы формирователей импульсов соединены с соответствукщими входами усилителя, выход которого соединен с линией связи, на приемной

j стороне устройство содержит усилитель, вход которого подключен к линии связи, выход усилителя через формирователь импульсов подключен к первому входу первого триггера, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, блок задания смещений, и в каждом из п информационных каналов первый перестраиваемый фильтр и первый и второй элементы И, первый вход первого перестраиваемого фильтра подключен к выходу усилителя, выход первого элемента И соединен с вторым входом первого перестраиваемого фильтра, объединенные первые входы первого и второго элементов И подключены к соответствующему входу первого элемента ИЛИ, первый и второй выходы первого триггера соединены с вторыми входами соответственно первых и вторых элементов И каждого канала, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет получения выходных случайных сигнало с произвольным законом распределения на приемной стороне, в него введены регистры, второй и третий триггеры, счетчик, программно-временной блок, компаратор, элемент задержки, элемент И и вторые элементы ИЛИ и в каж дый информационный канал введены эле мент НЕ, m третьих элементов И (где m - максимальная степень повышения интенсивности появления выбранного выходного сигнала), четвертый элемент И, неперестраиваеный фильтр, т-1 перестранваеьих фильтров и т-1 первых, и втсфых элементов И, первые входы неперестраиваемого и т-1, допол нительных перестраиваемых фильтров объединены с первым входом первого перестраиваемого фильтра, выходы m перестраиваеььш фильтров соединены с первыми входами соответствукнцих m третьих элементов И, выход неперестраиваемого фипьтра соединен с первым входом четвертого элемента И, выходы третьих и четвертого элементов И соединены с объединенными первыми входами соответствующих первых и вторых элементов И и соответствующими входами первого элемента ИЛИ, первые выходы первых элементов И соединены с первыми входами соответственно неперестраиваемого и соответствующих перестраиваемых фильтров, первый 698 и второй выходы первого триггера соединены с вторыми входами соответственно первых и вторых элементов И, выходы вторых элементов И каждого канала соединены с cooTBeTCTsyKmHhe входами соответствующих вторых элементов ИЛИ, первый выход программновременного блока соединен с первыми входами второго триггера и счетчика. второй вход счетчика подключен к выходу первого элемента ИЛИ, второй вьпсбд программно-временного блока через первый регистр соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу счетчика, выход-компаратора соединен с вторым входом второго триггера, первым входом программно-временного блока и через элемент задержки соединен с первым входом третьего триггера, второй вход которого подключен к первому выходу первого триггера, выход третьдго триггера соединен с вторым входом программно-временного блока, перgjj,g выход второго триггера соединен с вторыми входами m третьих элементов И каждого информационного канала и через элементы НЕ соединен с вторыми входами четвертого элемента И каждого информационного канала,, второй вькод второго триггера соединен с первым входом элемента И, третий выход программно-временного блока через второй регистр соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен с входом блока задания смещений, выходы которого соединены с соответствующими третьими входами соответствующих перестраиваемых фильтров каждого информационного канала, выходы соответствующих вторых элементов ИЛИ являются соответствующими выходами устройства

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для получения случайных чисел с различными законами распределения и ввода их в ЭВМ. Устройство на передающей стороне содержит генератор случайных чисел и формирователи сигналов, осуществлякицих кодирование случайных чисел для передачи по линии связи, на приемной стороне устройство содержит п каналов, каждый из которых состоит из одного неперестраиваемого и m перестраиваемых фильтров, где га - максимальная степень повьшения интенсивности появления выбранного выходного сигнала (определенного случайного числа), и блоки, осуществляющие формирование заданных законов распределения по записанной программе. Настроив К пеi рестраиваемых фильтров, где , одного из каналов на прием К сигнаW лов из номенклатуры передаваемьк с генератора случайных чисел, можно в К раз повысить интенсивность появления на выходе соответствующего сигнала. 1 ил.