Формирователь случайных сигналов Советский патент 1992 года по МПК H03B29/00 

со С

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в синтезаторах вибрационных колебаний. Сущность изобретения: устройство содержит два генератора 1, 12 шума, инвертор 2, ключ 3. три цифроаналоговых преобразователя 4, 13, 10. преобразователь 5 напряжение-частота, формирователь 6 импульсов фиксированной длительности, блок 7 добавления-вычитания, счетчик 8. блок 9 постоянного запоминания, фильтр 11 нижних частот, сумматор 14, опорный кварцевый генератор 15, управляемый кодовыми сигналами преобразователь 16 частоты, источник 17 опорного напряжения, регистр 18 кода амплитуды, регистр 10 кода модулирующей частоты, нуль-орган 20, четыре входа 21-24 сигнала управления формирователя.

vi со к

Ю

вход 25 кодового сигнала управления формирователя. Управляемый кодовыми сигналами преобразователь частоты содержит два регистра сдвига, управляемый кодом делитель частоты, управляемый кодом умножитель частоты. Введение блока 7 добавления-вычитания, в котором к тактовым импульсам, получаемым из частоты опорного кварцевого генератора 15 при помощи управляемого кодовыми сигналами преобразователя частоты, либо добавляются либо вычитаются модулирующие импульИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в синтезаторах вибрационных колебаний, способных воспроизводить колебания сложных форм.

Целью изобретения является повыше- ние спектральной плотности средней мощности.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема формирователя случайных сигналов; на фиг. 2 - структурная схема уп- рзвляемого кодовыми словами преобразователя частоты; на фиг. 3 - структурная схема блока добавления-вычитания,

Формирователь случайных сигналов содержит первый генератор 1 шума (ГШ), пер- вый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2, сумматор 3, второй цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, фильтр 5 ниж- них частот (НФЧ), регистр 6 кода модулирующей частоты, третий цифроана- лотовый преобразователь (ЦАП) 7, преобразователь 8 напряжение-частота (ПНЧ), счетчик 9, блок 10 постоянного запоминания (БПЗ), второй генератор 11 шума (ГШ), регистр 12 амплитуды, источник 13 опорного напряжения (ИОН), опорный кварцевый генератор (ОКГ) 14, управляемый кодовыми словами преобразователь 15 частоты (УКСПЧ), блок 16 добавления-вычитания (ВДВ), инвертор 17, ключ 18, нуль-ор- ган (НО) 19, формирователь 20 импульсов фиксированной длительности (ФИФД), входы 21-24 сигнала управления, а также вход 25 кодового сигнала управления,

Схема управляемого кодовыми словами преобразователя 15 частоты (УКСПЧ) содержит первый 26 и второй 29 регистры сдвига, управляемый делитель 27 частоты (УДЧ) и управляемый умножитель 28 частоты (УУЧ).

Блок 16 добавления-вычитания (ВДВ) содержит две схемы И 30 и 32, инвертор 31, две схемы ИЛИ 33 и 34 и два триггера 35 и 36.

сы, в зависимости от полярности случайного процесса на выходе генератора 1 шума. Это обеспечивает повышение стабильности центральной частоты и, как следствие, повышение спектральной плотности средней мощности. При этом введение инвертора, ключа и нуль-органа обеспечивает симметричное изменение частоты выходного сигнала устройства при одинаковом абсолютном значении случайного процесса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство работает, реализуя следующее выражение:

U(t) + kA 0(1) р(п т+ INr ),

справедливое при (п т + INr ) t(n+1) r + IN г,где p(n т) - ступенчатая функция, значения которой отсчитывают в дискретные моменты времени (п г) от исходного немодулированного периодического сигнала с периодом Т;

N - число дискретизированных значений формируемого сигнала на периоде Т;

п - 0, 1, 2 М-1 - номера отсчетов

внутри периода Т;

I 0, 1,2,...- номера периодов;

(t) интеРваT N

лы времени между соседними отсчетами, в

1 частности при kf 0 т -rrr const, и отсчеIM TO

ты ступенчатой функции происходят через равные промежутки времени;

RA - цифровой код коэффициента амплитудной модуляции;

kf - цифровой код, нормирующий относительное изменение частоты при частотной модуляции;

a(t),/(t)- случайные процессы;

Uo - выходное напряжение ИОН 13.

Приведенное выражение описывает квазипериодический сигнаг модулированный по амплитуде и частоте, который в общем случае может быть псздставлен в следующем виде;

S(t) A(t) Ј A sin V М ,

k 1

где A(t) + kA a (t) - амплитудная модулирующая функция;

+ kf ft W - текущая фаза одной из составляющих периодического сигнала.

Если периодический сигнал У А« sin

k 1

Vl(t) заменить ступенчатой функцией р(пг), то приходим к первому выражению.

В соответствии с первым выражением счетчик 9 с заданной частотой перебирает адреса ячеек БПЗ 10 с занесенными в них значениями ступенчатой функции р(пг), которые управляют вторым ЦАП 4, что обеспечивает получение методом ступенчатой аппроксимации выходного сигнала, а ФНЧ 5 сглаживает выходной сигнал. Амплитудная модуляция выходного сигнала осуществляется подачей на вход опорного напряжения второго ЦАП 4 сигнала с выхода сумматора 3, который образуется следующим образом. С выхода первого ГШ 1 случайный процесс a(t) через первый ЦАП 2 подается на первый вход сумматора 3. По командам с входа 21 сигнала управления, соединенного с входом записи регистра 12, в последний с входа 25 кодового сигнала управления заносится цифровой код, определяющий коэффициент передачи первого ЦАП 2. В результате после суммирования случайного процесса a (t) с выходным напряжением ИОН 13. на выходе сумматора 3 формируется амплитудная модулирующая функция

UAM + kA« (t).

Модуляция по частоте ступенчатой функции р(пг ), значения которой записаны в БПЗ 10, обеспечивается подачей на вход счетчика 9 выходного сигнала БВД 16, который формируется следующим образом.ОКГ 14, определяющий стабильность центральной частоты выходного сигнала, генерируют тактовые импульсы с частотой т0кг. Задание тактовых импульсов в заданном диапазоне обеспечивается УКСПЧ 15. на выходе которого частота тактовых импульсов определяется выражением

t Куц f

Тти -|- Токг.

Кдч

где Кдч и Куц- соответственно коэффициенты умножения и деления частоты УДЧ 27 и УУЧ 28, входящих в состав УКСПЧ 15 (фиг. 2),

По командам с входов 23 и 24 сигнала управления формирователя случайных сигналов в регистрах 26 и 29 происходит запоминание цифрового кода значений коэффициентов соответственно кдч и Куч, поступающего с входа 25 кодового сигнала управления.

Тактовые импульсы с частотой f™ поступают на вход центральной частоты ВДВ 16,

к которым либо добавляются, либо из них вычитаются модулирующие импульсы, поступающие на вход модулирующей частоты ВДВ 16.

5Второй ГШ 11 генерирует случайный

процесс/(t) , который при положительной полярности поступает на выход ключа 18 напрямую, а при отрицательной полярности предварительно инвертируется инвертором

0 17. В результате на выходе ключа 18 случайный сигнал постоянно имеет положительную полярность. Полярность случайного процесса /(t) определяется НО 19, который осуществляет управление ключом 18.

5 Описанная операция необходима для симметричного изменения частоты выходного сигнала устройства при одинаковом абсо- лютном значении/ (t).

ПНЧ 8 с коэффициентом преобразова0 ния if) преобразует случайный сигнал в последовательностьмодулирующихимпульсов Af, частота повторения которых меняется случайчым образом Частота повторения модулирующих импульсов Л f

5 kf /(t)fTOkf /3(t)(3flecbV -kuArr f™) может программно управляться при помощи третьего ЦАП 7 и регистра 6. В последний по командам с входа 22 сигнала управления формирователя случайных сиг0 налов заносится цифровой код произведения КЦАП . kf с входа 25 кодового сигнала управления.

Последовательность модулирующих импульсов с выхода ПНЧ 8 через ФИФД 20,

5 нормирующий их длительность, поступает на сигнальный вход ВДВ 16, который работает следующим образом.

При положительной полярности случайного процесса /3 (t) НО 19 через управляю0 щий вход ВДВ 16 открывает схему И 30 и при помощи инвертора 31 закрывает схему И 32 (фиг. 3, на котором представлен один из возможных вариантов ВДВ 16). При этом сумма тактовых и модулирующих импульсов

5 fTM + Дf, образующаяся на входе схемы ИЛИ 33 через схему И 30, поступает на первый вход схемы ИЛИ 34, на втором входе которой сигнал в данный момент отсутствует При смене полярности случайного процесса

0 y(t) НО 19 закрывает схему И 30, а схему И 32 открывает. Однако тактовые импульсы f™ проходят через схему И 32 только в том случае, если на ее второй вход поступает разрешение с выхода триггера 35, который

5 вместе с триггером 36 сбрасывается в нулевое состояние модулирующими импульсами Af. Пусть произошел сброс триггеров 35 и 36,.тогда первый после этого тактовый импульс f™ перепишет логическая 1 с D-входа триггера 36 на его выход, однако через схему И 32 не пройдет. Второй тактовый импульс перепишет логическая 1 с 0-вхо- да триггера 35 на его выход и этот импульс уже пройдет через открывшуюся схему И 32 В результате из последовательности тактовых импульсов f™, проходящих через схему И 32, будет вычтен один модулирующий импульс Af, а в общем на выходе схемы И 32 частота импульсов будет определяться разностью fin - Af. Следовательно, в зависимости от полярности случайного процесса Дг) на схему ИЛИ 34 будет поступать либо сумма т™ ь Af, либо разность f™ - Af тактовых и модулирующих импульсов. В результате на вшходе ВДВ 16 формируется последовательность импульсов с частотой повторения kf./3(t)J. ,

Таким образом, введение в известное устройство дополнительных узлов и связей позволяет повысить спектральную плотность средней мощности.

Формула изобретения 1. Формирователь случайных сигналов, содержащий последовательно соединенные первый генератор шума, первы /i цифро- аналоговый преобразователь, сумматор, второй цифроаналоювый преобразователь, и фильтр нижних частот, последовательно соединенные регистр кода модулирующей частоты, третий цифроаналоговый преобразователь и преобразователь напряжение - частота, последовательно соединенные счетчик, блок И постоянного запоминания, второй генератор шума, регистр кода амплитуды, источник опорного напряжения, выход которого подключен к другому входу сумматора, при этом выход блока постоянного запоминания подключен к кодовому входу второго цифроаналогового преобразователя, выход регистра кода амплитуды подключен к кодовому входу первого циф- роанэлогового преобразователя, входы записи регистра кода амплитуды и регистра кода модулирующей функции являются соответственно первым и вторым входами сигнала управления формирователя случайных сигналов, кодовый вход регистра кода модулирующей функции соединен с кодовым входом регистра кода амплитуды и является входом кодового сигнала управления формирователя случайных сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения спектральной плотности средней мощности, введены последовательно соединенные опорный кварцевый генератор, управляемый кодовыми сигналами преобразователь частоты и блок добавления-вычитания, последовательно соединенные инвертор и ключ, нуль-орган, а между выходом преобразователя напряжение-частота и другим сигнальным входом блока добавления-вычитания введен формирователь импульсов фиксированной длительности, при этом входы инвертора и нуль-органа и другой сигнальный вход ключа подключены к выходу второго генератора шума, выход нуль-органа соединен с управляющими входами блока добавления-вычитания и ключа, выход которого соединен с опорным входом

третьего цифроаналогового преобразователя, а выход блока добавления-вычитания подключен к входу счетчика, при этом второй и третий входы управляемого кодовыми сигналами преобразователя частоты являются соответственно третьим и четвертым входами сигнала управления формирователя случайных сигналов, кодовый вход управ- ляемогокодовымисигналами

преобразователя частоты соединен с кодовым входом регистра кода модулирующей функции

преобразователя частоты, вторым и третьим входами которого являются соответственно входы записи первого и второго регистров сдвига, кодовые входы первого и второго регистров сдвига соединена и являются кодовым входом управляемого кодовыми сигналами преобразователя частоты

Г

I|

Риг.2

Вход управления

V

36

D

35

/Л

V71

JJ

%

Я

32

I

ftrc.J