Генератор случайных сигналов Советский патент 1976 года по МПК G06G7/26 

(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных аналоговых и цифровых вычи лительных устройствах и машинах.

Известен генератор случайных сигналов, содержащий генератор гармонических сигналов, подключенный через первый блок перемножения и генератор к аналого-цифровому преобразователю, соединенному с первым входом первого блока запоминания и регистром, датчик нормальных случайных чисел, соединенный с первым входом второго блока запоминания, накапливающий сумматор, .счетчик.

Однако такой генератор недостаточно гибок при переходе от одной корреляционной функции к другой и с его помощью невозможно воспроизведение сигнала с любой заданной корреляционной функцией.

Целью изобретения является получение сигналов с любой заданной корреляционной функцией.

Предложенный генератор случайных сигналов содержит генератор линейно изменяющегося напряжения, универсальный неяинейный преобразователь, например политрон, второй блок перемножения, ,ключеннь1Й двумя входами соответственно к выхода л первого и второго блока запоминания, обхваченным соответственно обратными связями, выход второго блока перемножения соединен со входом накапливающего сумматора, генератор линейно изменяющегося напряжения подключен через универсальный функциональный преобразователь ко второму входу первого блока перемножения. Вход счетчика соедине с первым входом первого блока запоминания а его выходы подключены через коммутирующие элементы к управляющим входам генератора линейно Изменяющегося напряжения, генератора гармонических сигналов и , датчик нормальных случайных чисел.

. Использование описываемого генератора делает возможным моделирование процессов с любой заданной корреляционной функцией или спектральной плотностью. Применение

, электронно- 1учевой трубки типа полит рон в качестве универсального функционалЬ ного преобразователя позволяет получать

jv onecc, имеющий корреляционную функцию с наперед заданной точностью. При необхсьдимости повышения точности корреляционной функции возможно последоБательное включеHj e нескольких нелинейных преобразователей На чертеже представлена функциональная схема генератора случайных сигналов с заданной корреляционной функцией или спектральной пдртностью, f Он содержит генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, связанный с универСальным функциональным преобразователем 2, который служит для моделирования функции спектральной плотности модулируемого процесса и подключен к блоку перемножещя 3, ко второму входу которого подклю,чен генератор гармонических сигналов 4. Выход блока 3 соединен со входом аналогового интегратора 5, подключенного к бло ку б задания ошибки и аналого-цифровому преобразователю 7, связанному с аапоминающим устройством, состоящим из запоминаюишх блоков 8 и 9 и сдвигающего регистра Ю, и счетчиком 11. Первый вход блока 9 соединен с выходом датчика 12 нормальных ортЪгональных Г чисел, авыходы обоих блоков 8 и 9 соединены с первым и вторы1у: входами блока 13 перемножения, связанного с накапливающим сумматором 14, .Оля запуска схемы служит вход {пуск) j для сброса на нуль sjeKOTopbix блбкбв - вход 16 (сб{эос-),; для коммутаций - ключ 17 (ком мутирующий элемент). В основу работы предложенного генератора, Осуществляющего моделирование стационарного случайного процесса ХСиЗ с любой корреляционной функцией, положено линейное npeoep,- ование стационарной после довательности tLnl независимых нормальны схгучайных чисел и другую последовательность сигналов, коррелированную по заданн му закону. Оператор линейного преобразования записывается в виде скользяшего.Сук мирования с некоторым весом хСвЗ- 5Г.е tCn-Kl (1) Математически весовые коэффициенты через выражение для спектральной плотнос ти процесса &(«)) определяются следующим эбразо ч« Лг 1 6(ш) -Cos Здесь(Dj.,-постоянная величина, а величи .на М в формуле 1 зависит от требуемой то ности моделирования процесса и может быт определена по известному способу. По сигналу, поступающему на вход 13, синхронно запускаются генератор 1 линейн изменяющегося напряжения, генератор 4, гармонических сигналов и датчик 12 случайных чисел с нормальным распределением. Нарастающее напряжение с генератора .1 поступает на преобразователь 2, который формирует сигнал, пропорциональный первому сомножителю подинтегрального выражения 2, С помощью трубки типа пЗлитронЧюжет быть промоделирована практически функция G (ш). Для увеличения точности достаточно включить последовательно несколько преобразователей на трубках политрон. Полученный сигнал поступаетна блок 3 перемножения, на второй вход которого с выхода генератора 4 гармонических сиду.соидальных сигналов подается напряжение, соответствующее гармонике в выражении 2. Выход блока 3 перемножения соединен с интегратором 5, с выхода которого снимается первое значение весового коэффициента 6, и после преобразования в цифровую форму поступает в запоминающий блок 8 со сдвигающим регистром Ю. В запонимаю- щем устройстве одновременно могут хранится 2 М чисел, которые сдвигаются с помощью регистра 10. В запоминающих блоках введена обратная связь,так как весовыми коэффициентами приходится пользоваться 6 раз ( i - длина формируемой последовательности выходных сигналов), и каждый раз после использования они должны быть вновь перезаписаны. Пунктирной линией выделен блок 6 задания ошибки, определяющий количество весовых коэффициентов, необходимых для обеспечения заданной точности. Однако такой блок необязателен для работы схемы, так как величина М может быть определена расчетным путем, тогда счетчик Идолжен быть установлен на величину М заранее. После того, как весовой коэф41ициент t.jj записан в блок 8, на счетчик 11 поступает сигнал, и если К М, он осуществляет сброс и новый запуск генератора 1, генератора 4 и датчика 1.О. Все М чисел, выданных датчиком, также запоминаются в блоке 9, но для выдачи по другому выходу. Это запоминание необходимо для обеспечения кОррелированностисигналовмо дулируемого процесса. Коррелированность обеспечивается за счет участия в формировании значений XCnl и X Сп к общих случайных величин последовательности tlTilПосле,.того, как сформированы все М коэффициентов, счетчик 9 формирует сигнал, который размыкает ключ 15. Этопрекращает запуск генераторов 1 и 4. Одновременно осуществляется сброс счетчика Ill по сигналу по входу 16, и снова за}пускается датчик 12 . Происходит очерейяой сдвиг Б блоках 8, и за счет переполнения - выдача на блок перемножения пер:вых 6 -И tCn-Klj . После перемножени в блоке 13 результат поступает в накапливаквдий сумматор 14. Снова увеличивается сумма счетчика 11, и происходит новый сдвиг в регистре 10. Образуется оче;редное произведение €„ .. t Си -х -11 и ,. т. д. , до тех пор, пока не будут перемножены все М коэффициентов, значения самых коэффициентов сохраняются, а в запоминающем блоке, где хранятся значения tCn, происходит оамена последнего числа, так как по Ji:oмaндe счетчика 11 К Мснова срабатывает датчик 12. Синхронно бу: дут сброшены на нуль счетчик 11 и накап Пинающий сумматор 1 4 и выдано первое значен ёыходного сигнала. За счет сигнала с датчика 1 будет осуществлен новый сдвиг регистра и начи нается образование нового значения й 1Ходного сигнала. Формула изобретения Генератор случайных сигналов, содержащий генератор гармонических сигналов, подключенный через первый блик перемнож 874 ния и интегратор к аналого-цифровому преобразователю, соединенному с первым входом первого блока запоминания и регистром, датчик нормальных случайных чисУл, ссх |диненный с первым входом второго блока запоминания, накапливающий сумматор, сче.тчик, Коммутирующий элемент, отличающийся тем, что, с цельют получения сигналов с любой заданной корреляционной функцией, устройство содержит heneратор линейно изменяющегося йапря)чения, яеч линейный преобразователь, например полктрон, второй блок перемножения, подклкяенный входами Соответственно к выходам пер- вого.и второго блоков запоминаний) охва{ченными соответственно обратными связями, j выход второго блока перемножения соеди|нен со входом накапливающего сумматора, .генератор линейно изменяющегося напряжеI ния подключен через нелинейный преобразо ватель к другому входу первого блока, перемножения, вход счетчика соединен с пер- рым входом первого блока запоминания,в .его выходы подключены через коммутирующий элемент к управляющим входам генера торалинейно изменяюшегося напряжейяя, гёнератора гармонических сигналов и датчики нормальных случайных чисел.

S/7

Ki.m

11 Krm

f

/J