Генератор псевдослучайных узкополосныхСигНАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G06F7/58 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено, для различных устройств, где необходим синтез узкополоснвлх случайных процессов .

Известен генератор случайных сигналов, содержащий генератор линейно изменягощегосд напряжения, универсальный нелинейный преобразователь - политрон, два блока перемножения, два блока запоминания, счетчик, накапливающий сумматор, генератор гармонических сигналов, датчик нормальных случайных чисел. Указанный генератор позволяет моделировать узкополосные процессы 1.

Однако данный генератор характеризуется повышенной сложностью и его применение нецелесообразно при решении задач более узкого плана.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является генератор псевдослучайной последовательности, содержащий генератор импульсов, сумматор по модулю два, резистор сдвига, подключенный через формирующее устройство к выходному фильтру. Известный генератор характеризуется простотой схемного решения Dj .

Недостатком данного генератора является невозможность оперативной перестройки спектральных характеристик сигнала, низкая стабильность моделируемых характеристик вследствие использования аналоговых формирующих элементов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повьшение стабильности центральной частоты ,и спектральной плотности моделируемого сигнала генератора, что в конечном счете повышает точность генератора. Цель достигается тем, что генератор псевдослучайных узкополосных сигналов, содержащий генератор М-Послецовательности, введены группа переключателей, группг сумматоров по модулю два комбинационный сумматор,

0 комбинационный формирующий сумматор, формирующий регистр, ЗК-триггер, выходной фильтр изадающий регистр, выход которого соединен со входом комбинационного сумматора, группа входов которого соединена с выходами группы сумматоров по модулю два группы со:ответственно, первые входы KOTO;%IX через переключатели группы подключены к выходам генератора М-последователь0,ности соответственно, нулевой выход которого соединен со вторыми входами сумматоров по модулю два группы и с управляющим входом комбинационного сумматора, выход которого соединен с первым входом комбинационного формир ющего сумматора, второй вход которого соединен с выходом формирующего регистра, вход которого соединен с первым выходом комбинационного форми рующего сумматора, второй выход которого подключен к и К входам tlK-Tj Hrrepa, синхронизирующий вход которого объединен с тактовым входом формирующего регистра и является входом генератора, выход ЗК-триггера соединен со входом выходного фильтр выход которого является выходом генератора. На чертеже приведена блок-схема генератора. Генератор содержит генератор М-по ледовательности, состоящий из генера тора 1 импульсов, выход которого сое динен со входом регистра 2 сдвига, с сумматором 3 по модулю два в цепи обратной связи. Выходы генератора М-последовательности через группу переключателей 4 соединены с первым входами группы сумматоров 5 по модулю два, вторые входы которых подключены к нулевому выходу генератор М-последовательности и к управляюше му входу комбинационного сумматора б, вход которого подключен к выходу задающего регистра 7, группа входов к выходам группы сумматоров 5 по мо дулю два, а выход - к первому входу комбинационного формирующего сумматора 8, второй вход которого подклю чен К выходу формирующего регистра 9, первый выход - к его входу, а второй Выход - к Зк-входам Ок-триггера 10, синхронизирующий вход которого объединен с тактовым входом формирующего регистра 9 и является входом генератора, а выход подключе ко входу выходного фильтра 11, выход которого является выходом генератора. Генератор работает следующим обр зом. Импульсы с генератора 1 импульсов с частотой следования поступают на регистр 2 сдвига, причем регистр 2 совместно с сумматором 3 по модулю два, образуют генератор М-последовательности и стимулируют генерировани псев; осЛучайной М-последовательности Учитывая то, что с каждого разряда регистра 2 верояТность появления единиц и нулей близко к 0,5, можно считать- что закон распределенных генерируемого (m-l)- разрядных чисел имеет равномерный закон распределения. Сформированный поток псевдослучайных чисел А (-) поступает через блок переключателей на т сумматоров по модулю два 5 причем один из разрядов vнулевой; с регистра 2 поступает непосредственно на вторые входы сумматоров 5, ,.,, 5, при этом в зависимости от состояния нулевого разряда регистра 2 на выходе имеем либо прямой, либо обратный код сформированного потока чисел h(}. Это необходимо для того, чтобы сформировать новую последовательность чисел, смещенную относительно нуля на величину В. С с. g + + А (р; . Организация этой последоваргельности осущствляется комбинационным сумматором б и задающим регистром 7, в который предварительно вводят число В. На вход 13 сумматора б поступает сформированная последовательность, соответствующая модулю чисел АС-) , на вход ,15 - число В, а на вход 14 переноса младшего разряда - . нулевой разряд регистра 2.. Таким образом, если на нулевом разряде имеем ноль, происходит сложение чисел по выходу сумматора 6 А()и В, а если единица - вычитание. Далее следует устройство, включающее формирующий комбинационный сумматор 8 и формирующий регистр 9, которое образует схему управляемого генератора импульсов с частотой следования, пропорциональной коду, приложенному, ко входу 16. Если в исходном состояниив формирующем регистре 9 записано нулевое число, а на вход 16 подано число из сумматора 6, то по мере поступления счетных импульсов с шины 12 на выходе регистра 9 формируется монотонно нарастающая последовательность чисел с дискретностью С до тех пор, пока на выходе переноса старшего разряда сумматора 8 не появится единица, В этот момент в регистре 9 записывается число КС-2, где К - порядковый номер счетного импульса, соответствующий,появлению импульса переноса, п - разрядность сумматора. Далее процесс продолжается, но отсчет чисел в регистре 9 начинается не с нуля, а с KC-(i + l) 2, где i О, 1,2, ,.,, порядковый номер Импульса переноса, до появления следующего импульса переноса сумматора 8, Очевидно, чем больше С, тем выше частота следования импульсов переноса, которая может быть описана следующим выражением, при условии, что величина А всегда меньше В: a,.A(i).(f) f (Л. итр / fj - частота следования счетных импульсов; fC-p) - знаковая функция, нулевого разряда 2. Характер сигнала на выходе переноса сумматора 8 представляет собой последовательность импульсов цлктеп аостъю. д- со случайным периодом следования . Для получения имитированной посл довательности на выходе ставится тр гер 10, работающий в счетном режиме Выход сумматора 8 подключен к входа D и К. Это необходимо для того, что бы исключить ложные срабатывания от имеющихся на выходе комбинационного сумматора ложных импульсов. Частота на выходе триггера 10 описывается р дующим образом: () В многочлене определяет це тральную частоту моделируемо го процесса, а Л(-П) 1 (-й) девиацию - TCVI частоты. Максимальная частота девиации частоты определяется максимумом lA() где т .- коли, -vnaxчество разрядов А. Для сглаживания скачков напряжений на выходе триггера 10 ставится выходной фильтр 11. Дискретность установки центральной частоты определяется единицей младшего разряда числа В, а ширины полосы - количеством использующих разрядов т , которые определяются состоянием переключателей 4, ..., Стабильность параметров моделируемого процесса определяется стабильностью частоты на счетной шине 12, которая может быть достаточно высокой при использовании кварцевых методов стабилизации. Учитывая, что максимальная девиа ция частоты равна -С -- сч л,п+ сч оп-т+-1 а максимальная частота моделируемого процесса - половине частоты следования импульсов с генератора импульсов 1, можно записать выражение для индекса модуляции „ 2д|п,). J р - ()F Р Если .величина m 1, спектр сиг нала стремится к прямоугольной форме, а если mill - к колоколообразной. Следовательно, изменяя частоту F с генератора 1 импульсов, возможно изменение коэффициента прямоугол ности формы спектральной характеристики сигнала. Еслинеобходимо изменить параметры моделируемого процесса, достаточно при изменении центральной частоты изменить параметр В введением нового числа: в установочный регистр 7, при изменении ширины спектра - положение переключателей 4, ..., 4, при изменении формы спектра - частоту. F с генератора 1 импульсов. Таким образом, имеем расширение функциональных возможностей. Если заменить генератор М-последовательности двоичным счетчиком и старший его разряд использовать как нулевой, то в этом случае возможно получение генератора линейно изменяющейся частоты. Формула изобретения Генератор псевдослучайных узкополосных сигналов, содержащий генератор М-последовательности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности генератора, он содержит группу переключателей, группу сумматоров по модулю два, комбинаЦионный сумматор, комбинационный формирующий сумматор формирующий регистр, )К-тригГер, выходной фильтр и задающий регистр, выход которого соединен со входом комбинационного сумматора, группа входов которого соединена с выходами cyi BwiaTopoB по модулю два группы соответственно, первые входы которых через переключатели группы подключены к выходам генератора М-последовательности соответственно, нулевой выход которого соединен со вторвлми входами сумматоров по модулю два группы и с управляющим входом комбинационного сумматора, выход которого соединен с первым входом комбинационного формирующего су№латора, второй вход которого соединен с выходом фО 4ируидаего регистра, вход которого соединен с первым выходом комбинационного формирующего сумматора, вторюй выход которого подключен к 3 и К входам ЗК-триггера, синхронизирующий вход которого объединен с тактовым входом формирующего регистра и является входом генератора, выход К-триггера соединен со входом выходного фильтра, выход котоЕХЭго является выходом генеpatopa. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 507874, кл. 6 06 F 1/02, 1976. 2.Петрович Н.Т., Размахнин М.К. Системы связи с шумоподобными сигналами. М., Советское радио, 1969 (прототип).