Многоканальный генератор случайных сигналов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ)УБЛИК

O% (11) М59 6 06 F 7/58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3586695/18-24 (22) 04.05.83 (46) 30.07.84. Вюл. Р 28 (72) A. È.Журавин, Н.Г.Папуша и Ю.Ф.Пахомов (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 517888, кл. G 06 F 7/58, 1975.

2. Авторское свидетельство сссР

9 959075, кл. 5 06 F 7/58 (прототип).. (54)(57 ) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР . СЛУКИНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий первый источник шума, выход которого через первый усилитель соединен с информационным входом первого ключа и с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, выход которого является первым выходом

"Нормальное распределение" генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности,,он со.— держит второй источник шума, второй усилитель, второй ключ, второй элемент задержки, два переключателя, два пороговых элемента, два квадратора, сумматор и блок извлечения квадратного корня, выход которого .является выходом "Распределение

Релея" генератора, выход первого ключа соединен с входом первого переключателя, первый и второй выхо. ды которого соединены соответственно с первым входом первого квадратора и с входом первого порогового. элемента,выход которого соединен с вторым входом первого квадратора, выход которого является первым .выходом "Экспоненциальное распределение" генератора и соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с входом блока извлечения квадратного корня, выход второго источника шума соединен с входом второго усилителя, выход которого является вторым выходом "Нормальное распределение" генератора и соединен с информационным входом второго ключа и с входом второго элемента Е задержки, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, выход которого соединен с входом второго переключателя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым входом квадратора и с входом второго порогового элемента, выход которого соединен с вторым входом второго квадратора, выход которого соединен с вторым входом сумматора и является вторым выходом "Экспоненциальное распределение" генератора.

1105889

40

Изобретение относится к вычислительной .технике и может найти применение при моделировании случайных процессов.

Известен генератор случайных сигналов, содержащий источник шума 5 элемент задержки, усилитель, элементы И, триггеры Г13 ° .. Однако этот генератор не обладает .возможностью задания опреде.ленных законов распределения вероятностей.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является многоканальный генератор случайных сигналов, содержащий первый источник шума, выход которого через первый усилитель соединен с информационным входом первого ключа и с входом первого элемента задержки, выход которого 20 соединен с управляющим входом первого ключа, выход которого является первым выходом "Нормальное распределение" генератора, элементы и (23.

Однако известный генератор не позволяет получать различные законы распределения. вероятностей, что снижает точность воспроизведения реальных случайных. процессов. 30

Цель изобретения — повышение точности воспроизведения реальных случайных процессов за счет воспроизведения нормальных, экспоненци-. альных и релеевских распределений.

Поставленная цель достигается тем, что в известный многоканальный генератор случайных сигналов, содержащий первый источник шума, выход которого через первый усилитель соединен с информационным входом первого ключа и с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, выход которого является первым выходом "Нормаль- 45 ное распределение" генератора, введены второй источник шума, второй усилитель, второй ключ, второй элемент задержки, два переключателя, два пороговых элемента, два квадра- 50 тора, сумматор и блок извлечения квадратного корня, выход которого является выходом "Распределение

Релея" генератора, выход первого ключа соединен с входом первого 55 переключателя, первый и второй1 выходы которого соединены соответственно с первым входом первого квадратора и с входом первого порогового элемента, выход которого соединен с вторйм входом первого квадратора, выход которого является первым выходом "Экспоненциальное распределение" генератора и соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с входом 65

2 блока извлечения квадратного корня, выход второго источника шума соединен с входом второго усилителя, выход которого является вторым выходом "Нормальное распределение" генератора и соединен с информационным входом второго ключа и с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с.управляющим входом второго ключа, выход которого. соединен с входом второго переключателя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым входом второго квадратора и с входом второго порогового элемента, выход которого соединен с вторым входом второго квадратора, выход которого соединен с вторым входом сумматора и является вторым выходом "Экспоненциальное распределение" генератора.

На фиг. 1 приведена блок-схема генератора; на фиг. 2 — воспроизводимые законы распределения вероятностей.

Генератор содержит источники 1 шума, усилители 2, ключи 3, элементы

4 задержки, переключатели 5, пороговые элементы 6, квадраторы 7, сумматор 8, блок извлечения квадратного корня.

Генератор работает следующим образом.

Шумовое напряжение с выхода источника 1 шума через усилитель 2 поступает на информационный вход ключа 3, а через элемент задержки 4 — на другой вход ключа 3. Вероятность появления сдвинутых случайных всплесков шумового напряжения одинаковой полярности и достаточной амплитуды(большей напряжения запирания сразу на обоих входах ключа 3 мала, поэтому частота появления случайных шумовых импульсов на выходе этого ключа на несколько порядков меньше, чем на

его входе. Для большего разряжения можно включить несколько таких каскадов. Таким образом, на выходах ключей 3 и 3 имеются некоррелиро1 2 ванные между собой последовательности случайных импульсов, подчиненных нормальному закону. С выхода ключа

3„ сигналы выдаются на выход "Норм.

1", а с входа ключа 3 неразреженные сигналы выдаются на выход "Норм.2" устройства. Переключатели режима 5„ и 5 (это могут быть обычные сдвоенные тумблеры переключают "Нормальные" сигналы с выходов ключей 3 и 3> либо на вход квадраторов 7„ и

7 в режиме "Эакон Релея", либо на входы пороговых, элементов 6„ и 6 в режиме "Экспоненциальный закон".

Для получения процесса, подчиненного экспоненциальному закону, сигнал с нормальным распределением с выхода ключа 3 посредством переклю1105889 чателя законов 5 подключается ко входу порогового элемента б. Порого вый элемент 6(это может быть обыкновенный диод, пропускающий лишь положительные сигналы )имеет нулевой порог срабатывания, поэтому íà. его выход проходят только сигналы, значения которых больше нуля. Напряжение данного сигнала возводится в квадрат в квадраторе 7, в результате чего получаем сигналы, амплитуды о которых подчинены экспоненциальному закону. Две сформированные некорре лированные между собой последовательности импульсов, подчиняющиеся экспоненциальному закону, выводятся 5 на выходы "Эксп.1" и. "Эксп.2". Для нормальнЬго закона распределения без учета постоянных коэффициентов характер зависимости плотности распределения от аргумента выражается как е-<,а для экспоненциального

Я е ". Значит, чтобы получить экспоненциальное распределение, необходимо аргументу х нормального закона поставить в соответствие плотность распределения ". При нормальном законе аргументу соответствует плотность e ". Следовательно, возведя в квадрат значение аргумента, при сохранении плотности распределения е-" можно получить экспоненциальное распределение с достаточным критерием согласия(фиг.2) .

Изменяя коэфициенты усиления регулируемых широкополосных усилителей

2 и 2, регулируют характеристики 35 получаемых сигналов. Для реализации релеевского закона случайные сигналы, подчиняющиеся нормальному закону, переключателями 5„ и 5 подаются на выходы квадраторов 7„ и 7,а за- . 4() тем суммируются в сумматоре 3. Ре.зультирующий сигнал поступает на блок 9, реализующий функцию извлечения квадратного корня. Возможность получения на выходе релеевского распределения подтверждается извест1 ной зависимостью g E + 2 де Z — слу2 чайная величина, подчиненная релеевскому закону распределения, а E,„è случайные величины, распределенные по нормальному закону.

Квадраторы 7 могут быть выполнены на диодах или нелинейных сопротивлениях, или параллельным соединением двух входов перемножителя, а блок

9 для извлечения квадратного корня может быть образован путем включения в отрицательную обратную связь операционного усилителя схемы квадратора. Таким образом, на выходе устройства формируются потоки случайных сигналов, подчиненных нормальному зкспоненциальному и релеевскому законам распределения, которые наиболее часто используются при моделировании систем связи.

Положительный эффект, который дает предлагаемый генератор, заключается в том, что он позволяет получить потоки случайных сигналов, с каждым из которых может быть связана определенная случайная величина, например, вид помехи в канале связи, количество израсходованного ресурса и т.д., что повышает точность моделирования при решении многих техни-. ческих и технико-экономических задач, кроме того, в экономии тех средств, которые необходимо было бы затратить на разработку специализированных устройств для моделирования потоков импульсов, распределенных по определенным вероятностным законам.

1105889

xy lg 1 pxg xg pJg

Фиг.2

Составитель A.Êàðàñoâ

Редактор K.Âoëoùóê Техред T.äóáö öä Корректор О.Тигор

Заказ 5602/38 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Госудаственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4