Генератор хаотического сигнала с постоянной амплитудой (варианты)



Генератор хаотического сигнала с постоянной амплитудой (варианты)
Генератор хаотического сигнала с постоянной амплитудой (варианты)
Генератор хаотического сигнала с постоянной амплитудой (варианты)
Генератор хаотического сигнала с постоянной амплитудой (варианты)
Генератор хаотического сигнала с постоянной амплитудой (варианты)

 


Владельцы патента RU 2469460:

Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." (KR)

Изобретение относится к устройствам и способам генерации хаотического сигнала, и может использоваться при конструировании приемопередающих устройств. Устройство генерации хаотического сигнала с постоянной амплитудой состоит из двух генераторов; тактируемого усилителя считывания, производящего выходные сигналы в кодировке «с возвратом к нулю»; логического элемента ИЛИ; по меньшей мере, двух инверторов, при этом выходы генераторов подключены к входам усилителя считывания, два выхода усилителя считывания подключены к входам логического элемента ИЛИ, который подключен к входу первого инвертора, выход которого через, по меньшей мере, один дополнительный инвертор подключен к входу синхроимпульса усилителя считывания, выход первого инвертора подключен к выходной цепи. Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства для генерации хаотического сигнала, способного функционировать в разных диапазонах частот. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области радиоэлектроники, а более конкретно к устройствам и способам генерации хаотического сигнала, и может использоваться при конструировании приемопередающих устройств.

Наиболее распространенным является метод генерации хаотического сигнала с постоянной амплитудой (фазового хаоса), при этом суть метода заключается в преобразовании амплитудного хаоса. На вход ГУНа (генератора, управляемого напряжением) подается сигнал с хаотической амплитудой, на выходе генерируются хаотические колебания с постоянной амплитудой и хаотически меняющейся фазой. В этом случае необходимо иметь источник колебаний с хаотической амплитудой.

Другое решение заключается в использовании цепи ФАЛ (фазовой автоподстройки) с нелинейным элементом. Громоздкость ФАЛ является основным недостатком, ограничивающим широкое использование таких схем.

Третье решение - цифровые методы генерации. Их недостаток - низкая частота генерируемого сигнала.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является решение, известное из патента RU 2307451 [1] "Устройство и способ для генерации хаотического сигнала с постоянной амплитудой", которое было выбрано в качестве прототипа.

В указанном патенте предложено устройство хаотического сигнала с постоянной амплитудой (см. Фиг.1), которое содержит массив генераторов сигнала треугольной формы (ГСТФ), сформированный из n индивидуальных ГСТФ, где n больше единиц; сумматор сигналов; регулятор амплитуды суммарного сигнала; регулятор среднего значения сигнала, обеспечивающего возможность управления средней частотой; синусоидальный ГУН. Способ получения хаотического сигнала с постоянной амплитудой, раскрытый в [1], характеризуется следующими операциями: генерируют совокупность сигналов треугольной формы с симметричными передним и задним фронтами; суммируют эту совокупность сигналов в единый композитный сигнал, состоящий из участков с линейным изменением напряжения; устанавливают требуемую амплитуду композитного сигнала путем приложения управляющего напряжения; устанавливают среднее значение частоты композитного сигнала путем приложения управляющего напряжения; с помощью полученного композитного сигнала осуществляют хаотическое изменение частоты синусоидального ГУН.

Задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в создании упрощенной конструкции устройства для генерации хаотического сигнала с постоянной амплитудой, способного эффективно функционировать в разных диапазонах частот.

Технический результат (в первом варианте) достигается за счет разработки устройства генерации хаотического сигнала с постоянной амплитудой, состоящего из двух генераторов; тактируемого усилителя считывания, производящего выходные сигналы в кодировке «с возвратом к нулю»; логического элемента ИЛИ; по меньшей мере, двух инверторов, при этом выходы генераторов подключены к входам усилителя считывания, два выхода усилителя считывания подключены к входам логического элемента ИЛИ, который подключен к входу первого инвертора, выход которого через, по меньшей мере, один дополнительный инвертор подключен к входу синхроимпульса усилителя считывания, а выход первого инвертора подключен к выходной цепи.

По сравнению с прототипом [1], в схеме настоящего изобретения используются только один относительно сложный компонент, такой как усилитель считывания. Ни к чувствительности усилителя, ни к его скорости срабатывания не предъявляется высоких требований. Входные генераторы (осцилляторы), содержащиеся в предлагаемой схеме, обладают высоким уровнем фазовых шумов.

Для функционирования устройства имеет смысл, чтобы длительность периода генераторов была гораздо ниже, чем задержка выхода усилителя считывания.

Устройство генерации хаотического сигнала в одной из реализаций первого варианта дополнительно содержит фильтры, выполненные с возможностью обеспечения необходимой спектральной полосы выходного сигнала.

При реализации устройства по первому варианту имеет смысл выполнять генераторы в виде кольцевых генераторов.

Также при реализации устройства по первому варианту имеет смысл, чтобы генераторы представляли собой генераторы синусоидального напряжения одинаковой частоты и амплитуды.

Согласно другой реализации первого варианта генераторы представляют собой генераторы синусоидального напряжения разной частоты.

Технический результат достигается также за счет разработки второго варианта устройства генерации хаотического сигнала с постоянной амплитудой, состоящего из одного генератора, выполненного с возможностью снимать два сигнала со сдвигом по фазе относительно один другого; тактируемого усилителя считывания, производящего выходные сигналы в кодировке «с возвратом к нулю»; логического элемента ИЛИ; по меньшей мере, двух инверторов, при этом выходы генератора подключены к входам усилителя считывания, два выхода усилителя считывания подключены к входам логического элемента ИЛИ, который подключен к входу первого инвертора, выход которого через, по меньшей мере, один дополнительный инвертор подключен к входу синхроимпульса усилителя считывания, выход первого инвертора подключен к выходной цепи.

Заявленное по второму варианту устройство может дополнительно содержать фильтры для обеспечения необходимой спектральной полосы выходного сигнала.

Согласно другой реализации второго варианта устройства генерации хаотического сигнала генератор может представлять собой кольцевой генератор на инверторах.

Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами.

Фиг.1. Прототип.

Фиг.2. Схема заявляемого устройства для генерации хаотического сигнала по первому варианту.

Фиг.3. Временная диаграмма усилителя считывания.

Фиг.4. Выходной спектр устройства для генерации хаотического сигнала.

Фиг.5. Схема заявляемого устройства для генерации хаотического сигнала по второму варианту.

Заявляемое по первому варианту устройство для генерации хаотического сигнала (Фиг.2) состоит из тактируемого усилителя 1 считывания, двух генераторов (осцилляторов) 2.1 и 2.2, логического элемента 3 ИЛИ, по меньшей мере, двух инверторов или буферов 4.1 и 4.2 и выходной цепи 5.

Усилитель 1 считывания должен удовлетворять следующему условию: он должен производить выходные сигналы в кодировке «с возвратом к нулю». Такие усилители считывания широко известны из уровня техники (например, усилитель считывания, раскрытый в патенте США 5,668,765) [2]. В заявляемом изобретении имеет смысл использовать, например, зарядовый усилитель считывания (см. Дунаева М.А. Новый зарядовый усилитель считывания // Радиолокация и связь. - 2010. - №10 - С.81-86) [3]. Его временные диаграммы представлены на Фиг.3. Задержка выходного сигнала усилителя считывания обратно пропорционально зависит от разности напряжений входных сигналов.

Входные генераторы 2.1 и 2.2 должны удовлетворять следующему условию. Длительность периода генераторов 2.1 и 2.2 должна быть существенно меньше, чем задержка выходного сигнала усилителя 1 считывания (задержка от строба синхроимпульса до переключения выходного сигнала). Генераторы 2.1 и 2.2 могут обладать высоким уровнем фазового шума. Согласно одной из реализации генераторы 2.1 и 2.2 могут быть одинаковой частоты. В общем случае частоты генераторов 2.1 и 2.2 различные.

Выходы генераторов 2.1 и 2.2 соединяются с двумя соответствующими входами усилителя 1 считывания.

Два выхода усилителя 1 считывания подключены к соответствующим входам логического элемента 3 ИЛИ. Выход логического элемента 3 ИЛИ подключен к входу первого инвертора 4.1, выход которого через, по меньшей мере, один дополнительный инвертор 4.2 подключен к входу синхроимпульса усилителя 1 считывания. Выход первого инвертора 4.1 подсоединен к выходной цепи. Инверторы 4.1 и 4.2 предназначены для усиления сигнала после логического элемента 3 ИЛИ.

Большая разность напряжений входных сигналов усилителя 1 считывания приводит к меньшей задержке выходного сигнала. Меньшая разность напряжений входных сигналов усилителя ведет к большей задержке срабатывания 1 усилителя. Разница между самой низкой и самой большой задержкой больше, чем период входного генератора. Другими словами, незначительные ошибки фазы высокочастотного входного сигнала приводят к хаотическим колебаниям на выходе системы.

Цепи обратной связи и выход устройства для генерации хаотического сигнала могут дополнительно содержать фильтры для обеспечения необходимой спектральной полосы выходного сигнала.

Работа устройства для генерации хаотического сигнала основана на нелинейной зависимости задержки выходного сигнала зарядового 1 усилителя считывания от дифференциального сигнала на входах. Схема устройства для генерации хаотического сигнала состоит из усилителя 1 считывания, логического элемента 3 ИЛИ, двух кольцевых генераторов 2.1 и 2.2. Выходные сигналы усилителя 1 считывания работают в противофазе во время фазы считывания, во время инициализации на обоих выходах устанавливается нулевое значение (Фиг.3). То есть результат логического сложения выходных сигналов может использоваться в качестве синхроимпульса усилителя 1 считывания.

Время, за которое дифференциальное напряжение в узлах усилителя достигает напряжения полного перепада, обратно пропорционально дифференциальному напряжению на входах усилителя считывания:

где А и В - постоянные, δ - дифференциальное напряжение на входах усилителя считывания, V - амплитуда входного сигнала. Vвх - значение напряжения на одном из входов усилителя считывания.

Пусть на входы усилителя 1 считывания подается напряжение с генераторов 2.1 и 2.2 синусоидального напряжения одинаковой частоты и амплитуды. Моментальная фаза первого генератора 2.1 складывается из линейно изменяющегося со временем слагаемого ω·t, где ω - частота генератора, t - время слабо меняющегося со временем слагаемого φ1. Моментальная фаза второго генератора 2б - ω·t+φ2.

Тогда дифференциальное напряжение на входах усилителя 1 считывания равно:

,

Подставим выражение (2) в (1):

Теперь обратимся к системе, изображенной на Фиг.3. Выходные сигналы с усилителя 1 считывания собираются по ИЛИ, и через некоторую задержку Т подаются на вход синхроимпульса усилителя считывания. То есть период получившегося цикла равен: Т+τ.

Учитывая, что сравнение входных напряжений усилителем 1 считывания происходит только по отрицательному фронту синхроимпульса, то для периода цикла будем иметь:

где Т0 - константа.

Можно показать, что рекурсивное выражение (3) описывает процесс, который при определенных, реализуемых на практике параметрах является хаотическим.

Выходной спектр устройства для генерации хаотического сигнала представлен на Фиг.4.

Согласно второму варианту выполнения заявленного изобретения (Фиг.5), вместо двух генераторов одинаковой частоты может быть использован или один генератор с фазовращателем, или генератор (обозначен позицией 2 на Фиг.5) с конструктивной возможностью снимать два сигнала со сдвигом по фазе относительно один другого (например, кольцевой генератор на инверторах Граф Р.Ф., Шиите В. Энциклопедия электронных схем. Т.7. Часть II. - М. Наука.: 2000. 407 с.) [4].

Предпочтительный вариант реализации заявляемого изобретения выполняется на основе КМОП (комплементарной логики на транзисторах металл-оксид-полупроводник).

В заявляемом устройстве может быть использован любой усилитель, удовлетворяющий следующим условиям: он должен производить выходные сигналы в кодировке «с возвратом к нулю». Задержка выхода усилителя должна зависеть от разности напряжений входных сигналов.

Заявляемое изобретение может быть использовано в системах беспроводной передачи данных, в системах кодирования данных.

1. Устройство генерации хаотического сигнала с постоянной амплитудой, состоящее из двух генераторов; тактируемого усилителя считывания, производящего выходные сигналы в кодировке «с возвратом к нулю»; логического элемента ИЛИ; по меньшей мере, двух инверторов, при этом выходы генераторов подключены к входам усилителя считывания, два выхода усилителя считывания подключены к входам логического элемента ИЛИ, который подключен к входу первого инвертора, выход которого через, по меньшей мере, один дополнительный инвертор подключен к входу синхроимпульса усилителя считывания, выход первого инвертора подключен к выходной цепи.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длительность периода генераторов существенно ниже, чем задержка выхода усилителя считывания.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит фильтры, выполненные с возможностью обеспечения необходимой спектральной полосы выходного сигнала.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что генераторы представляют собой кольцевые генераторы.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что генераторы представляют собой генераторы синусоидального напряжения одинаковой частоты и амплитуды.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что генераторы представляют собой генераторы синусоидального напряжения разной частоты.

7. Устройство генерации хаотического сигнала с постоянной амплитудой, состоящее из одного генератора, выполненного с возможностью снимать два сигнала со сдвигом по фазе относительно один другого; тактируемого усилителя считывания, производящего выходные сигналы в кодировке «с возвратом к нулю»; логического элемента ИЛИ; по меньшей мере, двух инверторов, при этом выходы генератора подключены к входам усилителя считывания, два выхода усилителя считывания подключены к входам логического элемента ИЛИ, который подключен к входу первого инвертора, выход которого через, по меньшей мере, один дополнительный инвертор подключен к входу синхроимпульса усилителя считывания, выход первого инвертора подключен к выходной цепи.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что дополнительно содержит фильтры, выполненные с возможностью обеспечения необходимой спектральной полосы выходного сигнала.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что генератор представляет собой кольцевой генератор на инверторах.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний. .

Изобретение относится к области радиотехники и электроники и может быть использовано для защиты информации средств вычислительной техники от утечки информации. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в коммуникационных системах связи. .

Изобретение относится к области радиофизики и СВЧ-электроники и предназначено для генерации высокочастотных (ВЧ) и сверхвысокочастотных (СВЧ) широкополосных хаотических колебаний разного уровня мощности.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний. .

Изобретение относится к интегральной электронной технике и может быть использовано в составе микропотребляющих высокочастотных устройств тактовой синхронизации цифровых схем.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника электромагнитных хаотических импульсов сверхвысоких частот (СВЧ). .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника гиперхаотических электромагнитных колебаний

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в современных, помехозащищенных и конфиденциальных системах связи, в системах защиты информации для создания шумового сигнала, в контрольно-измерительных системах для измерения частотных характеристик, а также в системах кодирования для генерации случайных чисел и последовательностей

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для неавтономного формирования шумовой помехи, создаваемой от внешнего управляющего сигнала, например, для создания тестовых шумовых сигналов в целях оценки помехоустойчивости радиоприемных устройств различного назначения

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве меры шумовой температуры при точных измерениях малых уровней шумовой температуры источников сигналов, а также для встроенного контроля в радиосистемах различного назначения

Изобретение относится к электронным устройствам и может быть использовано для защиты информации по акустическим каналам. Достигаемым техническим результатом является возможность формирования низкочастотного сигнала с расширенным частотным диапазоном и улучшенными характеристиками распространения. Генератор акустических шумов содержит блок управления, блок индикации, блок контроля, блок питания и заряда аккумулятора, аккумулятор, формирователь низкочастотного сигнала и исполнительный блок вращения, при этом формирователь низкочастотного сигнала выполнен в виде цилиндрического корпуса, на внутренней поверхности которого равномерно выполнены выступы, в корпусе соосно его оси установлен шток с возможностью вращения, на котором жестко закреплены одни концы несущих элементов, на других концах которых установлены первые контактные элементы с возможностью их поступательного перемещения вдоль несущих элементов и возможностью взаимодействия с выступами корпуса, на наружной поверхности корпуса равномерно установлены вторые контактные элементы с возможностью их взаимодействия с корпусом, причем шток формирователя низкочастотного сигнала кинематически соединен с исполнительным блоком вращения. 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и электроники и может быть использовано для защиты информации средств вычислительной техники, автоматизированных рабочих мест, проводных линий связи от утечки информации в результате побочных электромагнитных излучений и наводок. Техническим результатом является расширение спектра выходного шумового сигнала в область низких и высоких частот, повышение равномерности спектральной плотности мощности шумового сигнала, возможность регулировки уровней шумовых сигналов. Генератор шумовых сигналов (ГШС) имеет два выхода, регулируемых по уровню сигнала. В качестве формирователя дополнительного шумового сигнала используют лавинно-пролетный шумовой диод с усилителем и переменным резистором регулировки уровня дополнительного шумового сигнала, а в качестве излучающего низкочастотного элемента используют катушку индуктивности с распределенными параметрами, которая позволяет формировать низкочастотную часть магнитной составляющей электромагнитного поля шумового сигнала. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний. Достигаемый технический результат - расширение возможностей электронной перестройки параметров генерируемого хаотического сигнала. Генератор хаотических колебаний содержит резистивный элемент, первый и второй двухполюсные элементы с емкостным сопротивлением, двухполюсный элемент с индуктивным сопротивлением и нелинейный усилитель тока. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний. Достигаемый технический результат - расширение пределов регулирования параметров хаотического сигнала путем видоизменения конфигурации соответствующего ему хаотического аттрактора. Генератор хаотических колебаний содержит первый двухполюсный элемент с индуктивным сопротивлением, первый нелинейный преобразователь импеданса первого типа, второй двухполюсный элемент с индуктивным сопротивлением, двухполюсный элемент с емкостным сопротивлением, два резистора. 1 з.п. ф-лы, 24 ил.

Группа изобретений относится к области радиотехники и электроники и может быть использована для радиотехнической маскировки побочных электромагнитных излучений. Техническим результатом является расширение спектра выходного шумового сигнала в область высоких частот до 6000 МГц и повышение равномерности спектральной плотности мощности шумового сигнала за счет регулировки уровней шумовых сигналов в широких пределах. Генератор шумовых сигналов включает источник широкополосного шумового сигнала, сигналы с которого через широкополосные усилители и управляемые аттенюаторы поступают соответственно на фильтр нижних частот и на фильтр верхних частот, после чего через управляемые усилители и высокочастотные соединители поступают на систему контроля работоспособности, обеспечивая регулировку уровней шумовых сигналов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх