Генератор шума
ГЕНЕРАТОР ШУМА, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и формирователь импульсных последовательностей, N элементов совпадения, N формировате лей случайных сигналов и канал генерирования, которьй состоит из последовательно соединенных элемента ИЛИ,, триггера и фильтра нижних частот, при этом первые входы N элементов совпадения подключены к соответствунидим выходам формирователя импульсных последовательностей, а выходы N элементов совпадения подключены к входам элемента ИЛИ канала генерирования, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы частот спектра шума при одновременном увеличении числа гене- . рируемых некоррелированных случайных сигналов, в него введены М допол нительных элементов совпадения, К дополнительных каналов генерирования, каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных элемента ИЛИ, триггера и фильтра нижних частот, а также N М формирующих каналов, каждый иэ которых состоит из посдедовательно соединенных элемента ИЛИ и триггера, при этом первые входы М дополнительных элементов совпадения подключены к соответствующим выходам формирователя импульсных последовательностей, второй вход каждого из N элементов совпадения W ko подключен к выходу триггера соответствующего из N + М формирую1цих каналов , второй вход каждого из М дополнительных элементов совпадения подо е ключен к выходу триггера соответст- i вующего из N + М формирующих каналов , входы элементов ИЛИ и дополнительных каналов К генерирования подключены к выходам соответствукяциЧ из М дополнительных элементов совч падения, входы элементов ИЛИ каждоэ го из N + М формирующих каналов под, ключены к выходам соответствуищшс 4J из N формирователей случайных сигСА налов,.где N, М, К - любые целые числа.
. СОЮЗ СОЯЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ ! ЕСПуЬЛИН (!9) (! !) (я)! Н 03 В 29/00 (21) 3715960/24-09 (22) 22.03 ° 84 (46) 07.09.85. Ьюл. !!! 33 (72) В.Г.Беляков, Г.М.Карнаухов и С.М.Комаров (53) 621 ° 373.43(088.8) (56) Обмен опытом в радиопроымшленности. НИИЭИР, М., 1976, Н 7, с. 75, 76.
Авторское свидетельство СССР
HI 951640, кл. Н 03 В 29/00, 1980. (54)(57) ГЕНЕРАТОР ШУМА, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и формирователь импульсных последовательностей, N элементов совпадения, N формировате лей случайных сигналов и канал генерирования, который состоит из последовательно соединенньк элемента ИЛИ,. триггера и фильтра нижних частот., при этом первые входы Я элементов совпадения подключены к соответствующим вькодам формирователя импульсных последовательностей, а выходы N элементов совпадения подключены к входам элемента ИЛИ канапа генерирования, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения полосы частот спектра шума при одновременном увеличении числа гене- . рируемых некоррелированных случайных сигналов, в. него введены М допол нительных элементов совпадения, К .дополнительных каналов генерирования„ каждый из которых состоит из последовательно соединенных элемента ИЛИ, триггера и фильтра нижних частот, а также N + М формирующих каналов, каждый из которых состоит из посдедовательно соединенньк элемента ИЛИ и триггера, при этом первые входы
М дополнительных элементов совпадения подключены к соответствующим выходам формирователя импульсных последовательностей, второй вход каждого из N элементов совпадения . I подключен к выходу триггера соответствукицего из Л + М формирукицих каналов Второй Вход каждого из М допол» нительных элементов совпадения под»: ключен к выходу триггера соответст- а вукщего из и + М формирую!щих канаФ лов, входы элементов ИЛИ .и дополнительных каналов К генерирования подключены к выходам соответствующих из М дополнительньк элементов совпадения, входы элементов ИЛИ каждо.го из N + М форжрующих каналов под ключены к выходам соответствукщих иэ N формирователей случайных сиг налов, где М, М, К - любые целые
I числа.
1177875
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для фор- мирования шумовых сигналов при моделировании случайных процессов, в частности при проведении статических исследований на анало овой и аналого цифровой вычисли ьн и технике.
Црль.:изобрете1щя — асширение полос11 гча Тет спекатра,шу а йри одновреИеннем увЕИнче%ии Чфла генерируе ð мых декоррелирав Фных случайных сиг1
1 у налов; "= I йа.
Наичертеже 11фйдставлена структурная э ектрицескйя схема предложенного генератора шума. 15
Генератор шума содержит генератор
1 тактовых импульсов, формирователь—
2 импульсных последовательностей, N элементов 3 совпадения,,N формирователей 4 случайных сигналов, канал 20. генерирования, который состоит из элемента ИЛИ 5, триггера 6 и фильтра
7 нижних частот, M дополнительных элементов 8 совпадения, К дополнительных каналов генерирования, каждый из 25 которых состоит из элемента ИЛИ 9, триггера 10 и фильтра 11 нижних . частот, И + И формирующих каналов, каждый из которых состоит из элемента ИЛИ 12 и триггера 13.
ЗО
Генератор шума работает следующим образом.
Тактовые импульсы с периодом следования Т = 1/F- поочередно подаются формирователем на первые входы эле-, 35 ментов 3 и 8 совпадения, на вторые входы элементов 3 и 8 совпадения подаются случайные двоичные сигналы с выходов триггеров 13. Эти сигналы образуются посредством пересчета 4О импульсов случайных потоков с выхода элементов ИЛИ 12. Эти потоки, в свою очередь, образуются за счет объеди нения первич 1ьх потоков, генерируемых формирователями 4. Объединение потоков производится таким образом, чтобы любые два потока на выходе эле., ментов ИЛИ 12 отличались один от другого хотя бы одним первичным потоком.
Такое объединение можно произвести
;при помощ 1 сочетаний первичных пото-. ков.
Если эти суммарные потоки подать на счетный вход триггеров 13 то р
55 взаимный корреляционный момент случайных сигналов на выходе любых двух триггеров 13 будет определяться выражением г
К; (t) = 2р „ вЂ” 1) (2р ° вЂ” 1) 3 - д ), где i, j — номера триггеров 13;
t — время с момента включения генератора шума в работу, р.,р. — вероятности установления и jтриггеров,,13 в состояние "1" в момент их включе ния, ф",= 1,+ $ — суммарная средняя частота появления импульсов на входе i-ro триггера
13; h -- 11 + Э вЂ” то же на входе )-го
4 г 3 у триггера 13, и Ъ - средние частоты появле1 ния импульсов в потоках, на которые отличаются потоки i u
9 < — средняя частота импульсов первичных потоков, общих для потоков i и j, Анализ (1) показывает, что при
taboo, К - О, т. е. в установившем11 ся режиме сигналы на выходе триггеров 13 оказываются взаимно некоррелированными. Время t после включения генератора шума, когда К; (t) принимает максимальное значение, определяется из (1) и равно
= — 1п(! + — )
1 2
m (2), л, + Э где = . — отношение частоты
Э2 различных потоков к средней частоте общих для i u j потоков.
Подставляя (2) в (1), определяем максимальное значение взаимного корреляционного момента: х A
К" = (2р; - 1)(2p — 1) Г(— * — ) 1™ 4 э L /+2 (— ) з . (3} + 2
Пусть, например, триггеры 13 в момент включения генератора. шума одновременно устанавливаются в положение "1" или "О", 2I = 1, а 9, 1 кГц, Тогда своего максимального значения К; 0,4 корреляционный момент достйгнет через,„ 0,3 10 с после включения генератора шума, Затем К (t) быстро уменьшается до О.
Время установления K" "(t) = E«!
11 можно оценить при помощи выражения
1177875
1п6
" ст Z(a, Ъ,)
° 4
Так при h j+ % 1 кГц, C ** 10 " ст 4ю6 10 c °
Следовательно, время, за которое выходные сигналы триггеров 13 становятся практически некоррелированными, сравнимо с временем затухания переходных процессов в схеме генера- 10 тора шума и поэтому при эксплуатации генератора шума может не учитываться.
Так как сигналы на выходе тригге-. ров 13 некоррелированы, то и N соседних импльсов на выходе элементов 15
ИЛИ 5 и 9 некоррелированы, что обеспечивает качественную работу каждого из каналов генерирования, а также взаимную некоррелированность сигналов на выходах генератора шума. рб
Средняя частота переключения сигнала на выходе триггеров 13 равна сумме частот первичных потоков, поэтому интервалы корреляции этих сигналов меньше, чем интервалы корреля-. ции случайных сигналов в исходной схеме генератора шума. В связи с этим равномерность спектра;сигналов в каналах генерирования предлагаемого генератора шума увеличивается ito сравнению со схемой известного устройства.
Общее число каналов генерирования некоррелируемых случайных сигналов при наличии N независимых формирователей 4 случайных сигналов (последовательностей импульсов) может быть определено из выражения к j(N — 1)J Е . .. ((5) где знак 1(обозначает целую часть числа.
Из (5) следует, что предлагаемый метод построения многоканального генератора шума целесообразно исполь" зовать при N В 3.
Таким образом, введение дополнительных элементов и связей в схему генератора шума позволяет расширить полосу частот спектра шума при одновременном увеличении числа генерируе мых некоррелированных случайных сигналов.
