Генератор случайных сигналов Советский патент 1980 года по МПК G06F1/02 G07C15/00 

-...,-1

Изобретение относится к области вычислитеЛьной техники и предназначено для различных устройств, где необходимо моделирование узкополосных и широкополосных случайных процессов с заданной спектральной плотностью.

Известен генератор случайных сигналов, содержащий генератор линейно изменяющегося -напряжения, универсальный нелинейный преобразователь - политрон, два блока перемножения, два блока запоминания, .счетчик, накапливающий сумматор, генератор гармоничных сигналов, датчик нормальных случайных чисел 1.

Описанный генератор позволяет моделировать процессы с заданной спектральной плотностью, но при повыщении точности моделирования необходимо значительное увеличение массива весовых коэффициентов, что приводит к усложнению схемы и, следовательно, к уменьшению скорости моделирования из-за увеличения числа вычислительных операций.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор случайных сигналов, содержащий многоканальный первичный источник шума, формирующий

N независимых сигналов, многоканальный блок формирования ядер спектральных плотностей, выполненный на N фильтрах с определенной полосой пропускания и настроенных таким образом, чтобы получить J необходимую сетку частот, блок весовых коэффициентов и сумматор, обеспечивающий сложение N сформированных сигналов 2.

Такое устройство имеет ряд недостатков: оно не обеспечивает высокой точности формирования спектра, очень чувствительно 10 к дестабилизирующим воздействиям, при моделировании узкополосных случайных процессов требует использования высокодобротных фильтров, что в некоторых случаях бывает невозможным.

Цель изобретения - повышение точности

15 и стабильности при моделировании случайных сигналов с заданной спектральной плотностью и расширение возможностей при моделировании узкополосных процессов.

Для достижения поставленной цели в 20 известный генератор случайных сигналов, содержащий источник щума, нулевой выход первой группы выходов которого соединен с первым входом первого блока весовых коэффициентов, с первого noN -1 выходы

767746

первой грушы вШодов ТШтОчШйа шума связаны с первыми входами первой fpyitnsr модуляторов соответственно, вьТходы которых подключены ко всем входам, кроме первого, блока весовых коэффициентов соответственно, выходами соединенногр со входами первого сумматора соответственно, введены второй сумматор, первый, и второй умножители, третий сумматор, вторая группа модуляторов, второй блок весовых коэффициентов, линию задержки, группу линий задержки, группу фазовращателей и генератор базисных сигналов, выходы которого подключены ко вторым входам первой группы модуляторов и через rpyn.iy фазовращателей к первым входам второй группы модуляторов. Нулевой выход второй группы выходов источника щума через линию задержки соединен с первым входом второго блока весовых коэффициентов, с первого по N -1 выходы второй группы выходов источника шума через соответствующие линии задержки группы, связаны со вторыми входами второй группы модуляторов соответственно, выходы которых подключены ко всем входам, кроме первого, второго блока весовых коэффициентов, выходы которого соединены со входами второго сумматора. Выходы первого и второго сумматоров соединены с. первыми входами первого и второго умноЯ ителей соответственно, вторые входы которых являются входами генератора, а выходы умножителей подключены к входам третьего сумматора, выход которого является выходом генератора.

На фиг. 1 приведена блок-схема генератора; на фиг. 2 - эпюры спектров.

Генератор содержит источник 1 шума, основной блок 2 формирования ядер спектральной плотности, включающий в себя модуляторы 3, генератор 4 базисных сигналов, дополнительный блок 5 формирования спектральной плотности, фазовращатели 6, линии 7 задержки, основной 8 и дополнительный 9 блоки весовых коэффициентов, представляющие собой делители 10 напряжений, основной 11 и дополнительный 12 сумматоры, умножители 13 и 14 и выходной сумматор 15.,

ВыходьГ источника 1 шума соединены не пбсредственно и через линии 7 задержки со входами модуляторов 3, другие входы которых связаны непосредственно и через фазовращатели с выходами генератора 4 базисных сигналов, а выходы через блоки 8 и 9 весовых коэффициентов и сумматоры 11 и 12 со входами умно.жителей 13 и 14, выходы которых подключены к входам сумматора 15. ., , . , .

Работает генератор следующим образом.

Сигналы, огибающая спектральной плотности которых соответствует интерполяционной формуле КотёльникЪва, с первичного источника 1 шума, выполненного на базе генератора tn-последовательности, в котором

2N не зависимь1х сигналов получаются из вестными методами, например методом «сдвига и сложения, поступают на основной блок 2 формирования ядер спектральной плотности сигналов, выполненный на модуляторах 3, в которых происходит перенос спектра сигнала первичного источника I шума на частоты, подаваемые с генератора 4 базисных сигналов непосредственно, и дополнительный блок 5 формирования спектральной плотности, выполненный на N-1 модуляторах 3, в которых происходит перенос спектра сигнала первичного источника шума на частоты с генератора 4 через фазовращатели 6, обеспе.чивающие фазовый сдвиг на , через линии 7 задержки, осу: ществляющие временные сдвиги ,, где

кВ

Яць-частота тактирования источника 1. Сфррмированнь1е таким образом сигналы с выходов основного 2 и дополнительного 5 блоков формирования ядер поступают соответственно на основной блок весовых коэффициентов 8 и дополнительный 9, одновременно с одного нулевого разряда источника 1 сигнал на нулевой разряд основного блока 8 весовых коэффициентов поступает непосредственно, а с другого нулевого разряда - на

J нулевой разряд дополнительного блока 9. С выходов основного и дополнительного блоков весовых коэффициентов сигналы суммируются соответственно в основном 1 и дополнительном 12 сумматорах. Таким образом, с основного сумматора 1I имеем синфазную

компоненту моделируемого сигнала, а с дополнительного сумматора 12 - квадратурную компоненту. Затем синфазная и квадратурная компоненты перемножаются на соответствующих умножителях 13 и 14, на другие

5 входы 16 и 17 которых подаются соответственно синфазная и квадратурная составляющие поднесущей. Далее результат перемножения суммируется в выходном сумматоре 15.

Применение при моделировании сигналов ядра Котельникова свидетельствует о высокой трчности получаемого результата, стабильность полученных спектральных характеристик зависит от стабильности коэффициентов деле.ния блоков 8 и 9 весовых ко5 эффициентовй от стабильности частот с выхода генератора 4 базисных сигналов, которая достигается известными методами. Использование в качестве первичного источника шума генератора псевдослучайных чисел позволяет моделировать несколько ,н eзaJиcимыx сигдалов. Наличие основного

канала, моделирующего синфазную компоненту, и дополнительного, моделирующего квадратурную компоненту сигнала, позволяет получить практически любой узкопо5 лосный случайный процесс.

Формула изобретения

Генератор случайньгх сигналов, содержащий источник шума, нулевой выход первой группы выходов которого соединен с первым входом первого блока весовых коэффициентов, с первого noN-1 выходы первой группы выходов источника шума соединены с первыми входами первой группы модуляторов соответственно, выходы которых подключены ко всем входам, кроме первого, блбка весовых коэффициентов соответственно, выходы которого соединены со входами первого сумматора соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности генератора, он содержит второй сумматор, первый и второй умножители, третий сумматор, вторую группу модуляторов, второй блок весовых коэффициентов, линию задержки, группу линий задержки, группу фазовращателей и генератор базисных сигналов, выходы которого подключены ко вторым входам первой группы модуляторов и через группу фазовращателей к первым входам второй группы модуляторов, нулевой выход второй группы выходов источника шума через лиIpyllllDI .WO Г1%„ J VJ-lllrjl u Jjjf ilt 1 v. НИЮ задержки соединен с первым входом второго блока весовых коэффициентов, с первого по N -1 выходы второй группы выходов источников шума через соответствующие линии задержки группы соединены со вторыми входами второй группы модуляторов соответственно, выходы которых подключены ко всем входам, кроме первого, второго блока весовых коэффициентов соответственно, выходы которого соединены со входами второго сумматора соответственно, выходы первого и второго сумматоров соединены с первыми входами первого и второго умножителей соответственно, вторые входы которых являются входами генератора, а выходы умножителей соединены со входами Tpetbero сумматора, выход которого является выходом генератора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 507874, кл. G 06 G 7/26, 1974. 2.Бобнев М. П. Генерирование случайД IinTI1 ЛС х сигналов. М., «Энергия, 1971, с. ШЬ (прототип).

(K-1)SlKS ()fiKi (Ki-zjsiKgiK-tJj Kg (K -tjn.Ki

767746

Моделируепый Спектр

со

S{u);/fQ/fg)

сот

kL

т

JJJH

О

/1

К (K+l)Q.KtJ

Sju}; (Ki-jjuffL

RlLJ±b

спектр

.со

.

SLiO;()n.KSj

СО

фиг. 2