Генератор шума Советский патент 1982 года по МПК H03B29/00 

(54) ГЕНЕРАТОР ШУМА

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для формирования шумового сигнала при моделировании непрерывных случайных процессов, в частности при проведении статических исследований на аналоговой и аналого-цифровой вычислительной технике.

Известен генератор шума, содержащий генератор тактовых импульсов, N элементов И, к первому входу каждого из кото- Q рых подключен соответствующий формирователь случайных сигналов, а также последовательно соединенные элемент ИЛИ, триггер и фильтр нижних частот, при этом выходы элементов И соединены с соот- j ветствуюшими входами элемента ИЛИ Llj.

Однако в известном устройстве имеется неравномерность спектра мощности шума за счет того, что в нем не осуществляется разделение исходной последователь ности импульсов, вследствие чего величина корреляции между событиями появления импульсов на выходе элементов И

равна значению корреляции исходного случайного процесса на интервале времени, равном периоду следования тактовых импульсов, а корреляция исходных шумов после суммирования их переходит во взаимосвязь событий появления двух соседних импульсов тактовой последовательности.

Цель изобретения - увеличение равномерности спектра мощности пума.

Для достижения цели в генераторе шума, содержащем генератор тактовых импульсов, Н элементов И, к первому входу каждого из которых подключен соответствующий формирователь случайных сигналов, а также последовательно соединенные элемент ИЛИ, триггер и фильтр нижних частот, при этом выходы элементов И соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, между выходом генератора тактовых импульсов и вторыми входами элементов И введен формирователь импульсных последовательностей. На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного ус-пройства. Генератор шума содержит генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 импульсных последовательностей и W элементов И 3 формирователи 4 4jj случайных сигналов, элемент ИЛИ 5, триг гер 6, фильтр 7 нижних частот (ФНЧ). Генератор шума работает следующим образом. Тактовая последовательность импульсов подается с генератора 1 на вход формирователя 2 импульсных последовательностей, .которые могут иметь различные частоты повторения, и который может быть выполнен, например, в виде распределителя импульсов, который разделяет исходную последовательность импульсов с периодом следования, равным. Т, на N. последовательностей импульсов с периодом следования в частном случае NT. Первый тактовый импульс поступает с первого выхода формирователя 2 на второй вход первого элемента И, на первый вход которого подается случайный сигнал с первого формирователя 4. Если в момент появления тактового импульса на втором входе элемента И 4 на первом входе его был высокий уровень случайного сигнала, то этот импульс подается на вход элемента ИЛИ бис его выхода подается на счетный вход триггера 6. При этом знак формируемого на выходе триггера 6 бинарного сигнала меняется по сравнению со знаком этого сигнала в предыдущем разряде. Следующий импульс тактовой последовательности подаегся, например, на второй вход второго элемента И 3- и в зависимости от уровня случайного сигнала на первом входе этого элемента проходит или не проходит на счетный вход триггера 6. На N+ 1 такте импульс с первого выхода формирователя 2 вновь подается на вход элемента И 3 и пикл формирования бинарного сигнала повторяется. Бинарный сигнал с выхода триггера 6 подается на вход ФНЧ, на вы ходе которого образуется непрерывный гауссов шум со спектром мощности, равномерным в полосе пропускания ФНЧ 7. На вторые входы элементов схем И подаются с выходов независимых друг от друга формирователей 4 случайные сигналы. Так как они независимы, то события последовательного появления соседних им пульсов тактовой последовательности на выходах элементов И 3 оказываются так же независимыми друг от друга. Далее с шлходов элементов И 3 случайные последовательности импульсов подаются на N входов элементов ИЛИ 5, который осуществляет объединение этих последовательностей в одну последовательность случайных импульсов. При этом на входы элемента ИЛИ 5 в момент появления импульса тактовой последовательности может подаваться либо один импульс с выхода одного из элементов И 3, либо импульсы вообще не подаются. Случайная последовательность- тактовых импульсов с выхода элемента ИЛИ подается на вход триггера 6, формирующего случайный двоичный сигнал. Гауссов шум формируется посредством фильтрации этого сигнала ФНЧ 7. В результате формирования из исходной последовательности тактовых импульсов и последовательностей импульсов величина корреляционной связи между событиями появления двух соседних импульсов на выходе каждого элемента И 3 значительно уменьшается, так как ;E2 Э Nт) И)гавУ)- величина нормированной корреляционной функции случайного I сигнала для tT Т , ТГ NT . Таким образом, коммутация всех последовательностей импульсов осуществляется независимыми друг от друга случайными сигналами. Поэтому события появления соседних импульсов на выходе элемента ИЛИ 5 оказываются также независимыми. В результате этого события появлений О и I в соседних разрядах случайных двоичных сигналов оказьюаются также независимыми, что соответствует равенству вероятностей появления О и , т. е. Rj 0,5 для любых соседних разрядов. Так как величина корреляции между событием появления любого импульса и N + 1 импульса на выходе элемента ИЛИ 5 незначительна, то с высокой степенью достоверности можно утверждать, что 1 R 0,5 на всем протяжении случайного двоичного сигнала. Поэтому спектр его мощности оказывается равномерным в широком диапазоне частот, а его характеристики практически не зависят от характеристик исходных случайных сигналов. Формула изобретения Генератор шума, содержащий генератор, тактовых импульсов, N элементов И, к 59 первому входу каждого из которых подключен соответствующий формирователь случайных сигналов, а также последовательно соединенные элемент ИЛИ, триггер и фильтр нижних частот, при этом выходы элементов И соединены с соот ветствуюшими входами элемента ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью увеличения равномерности спектра

4 0 мощности шума, между выходом генератора тактовых импульсов и вторыми входами элементов И введен формирователь импульсных последовательностей. Источники информаши, принятые во внимание при экспертизе 1. Обмен опьттом в.рашпяромышленнос ти. НИИЭИРГМ., № 7, 1976, с. 75-76 (прототип).