Генератор псевдослучайных узкополосныхсигналов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к лвтовскомю свиднюльств рч840897

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 060979 (21) 2820438/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23,0681.Бюллетень Мо 2З

Дата опубликований описания 2 10681 (5 )РД 3

G 06 F 7/58

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. З25 (088,8) В.Ф. Ким, В.Н. Покровский и tO.H. Степаненко: ( (12) Авторы изобретения (11) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ УЗКОПОЛОСНЫХ

СИГНАЛОВ

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

Известен генератор случайных сигналов, содержащий генератор линейно, изменяющегося напряжения, универсальный нелинейный преобразователь — политрон, .два блока перемножения, два блока запоминания, счетчик, накапливающий сумматор, генератор гармонических сигналов, датчик нормальных случайных чисел. Укаэанный генератор позволяет моделировать узкополосные процессы j1J.

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

Наиболее близким техническим pemeнием 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

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

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей и повышение стабильности центральной частоты,и спектральной плотности моделируемого сигнала генератора, что в конечном счете повышает точность генератора.

Цель достигается тем, что генера15 тор псевдослучайных узкополосных сигналов, содержащий генератор Мпослецовательности, введены группа переключателей, группа сумматоров по модулю два комбинационный сумматор, 20 комбинационный формирующий сумматор, формирующий регистр, JK-триггер, выходной фильтр и задающий регистр, выход которого соединен со входом комбинационного сумматора, группа входов которого соединена с выходами группы сумматоров по модулю два группы со:ответственно, первые входы которых через переключатели группы подключены к выходам генератора М-последователь30,.ности соответственно, нулевой выход

840897 которого соединен со вторыми входами сумматоров по модулю два группы и с управляющим входом комбинационного сумматора, выход которого соединен с первым входом комбинационного формирующего сумматора, второй вход которого соединен с выходом формирующего регистра, вход которого соединен с первым выходом комбинационного формирующего сумматора, второй выход которого подключен к > и К входам .>К-триггера, синхронизирующий вход которого объединен с тактовым входом

Формирующего регистра и является входом генератора, выход JK-триггера соединен со входом выходного фильтра, выход которого является выходом ге- 15 нератора.

На чертеже приведена блок-схема генератора.

Генератор содержит генератор N-пос- о ледовательности, состоящий из генератора 1 импульсов, выход которого соединен 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 первыми входами группы сумматоров 5 по модулю два, вторые входы которых подключены к нулевому выходу генератора

М-последовательности и к управляюще- ЗО му входу комбинационного сумматора

6, вход которого подключен к выходу задающего регистра 7, группа входов к выходам группы сумматоров 5 цо модулю два, а выход — к первому входу 35 комбинационного формирующего сумматора 8, второй вход которого подключен к выходу формирующего регистра

9, первый выход — к его входу, а второй выход — к > К-входам J К-триггера 10, синхронизирующий вход которого объединен с тактовым входом формирующего регистра 9 и является входом генератора, а выход подключен ко входу выходного фильтра 11, выход которого является выходом генерато- 45 ра.

Генератор работает следующим образом.

Импульсы с генератора 1 импульсов 5О с частотой следования поступают на регистр 2 сдвига, причем регистр 2 совместно с сумматором 3 по модулю два, образуют генератор М-последовательности и стимулируют генерирование 55 псевдослучайной 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-1) - Разрядных 60 чисел имеет равномерный закон распределения. Сформированный поток псевдослучайных чисел А (-„ )поступает через блок переключателей на m сум- маторов по модулю два 5„, ..., 5<, 65 причем один из разрядов 1нулевой) 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 A(†). Это необходимо для того, П чтобы сформировать новую последовательность чисел, смещенную относительно нуля на величину В. С ц = В +

tl

Р

+ А (F) . Организация этой последовательности осущствляется комбинационным сумматором 6 и задающим регистром 7, в который предварительно вводят число В. На вход 13 сумматора б поступает сформированная последовательность, соответствующая модулю чисел

А (" ), 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 б Аф 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.KG входу 16. EcJIH в исходном состоянии в 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. B этот момент в регистре 9 записывается число KC-2 где К вЂ” порядковый номер счетного импульса, соответствующий появлению импульса переноса, и — разрядность сумматора. Далее процесс продолжается, но отсчет чисел в регистре 9 начинается не с нуля, а с КС-(i+1) 2п, 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 B: где fL — частота следования счетных импульсов; знаковая Функция нулевого разряда 2.

Характер сигнала на выходе переноса сумматора 8 представляет собой

840897 последовательность импульсов длительностьюЯ„ — со случайным периодом ,а следования. сц

Для получения имитированной последовательности на выходе ставится триггер 10, работающий в счетном режиме. 5

Выход сумматора 8 подключен к входам

J и К. Это необходимо для того, чтобы исключить ложные срабатывания от имеющихся на выходе комбинационного сумматора ложных импульсов. Частота . 1й на выходе триггера 10 описывается следующим образом:

В многочлене +„ определяет центральную частоту моделируемого проиесса, а Ж)И(а-) - аениаиию P а"+ частоты. Максимальная частота девиации частоты определяется максимумом (А(- — Ц,,„„- — a, где m . — количество разрядов A. 25

Для сглаживания скачков напряжений на выходе триггера 10 ставится выходной фильтр 11.

Дискретность установки централь-. ной частоты определяется единицей 30 младшего разряда числа В, а ширины полосы - количеством использующих разрядов m, которые определяются состоянием переключателей 4, 41. Стабильность параметров модели- 35 руемого 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

I с х g — - -сц

Д ) с д;ф)(2 pg сц= „, 1 сц- „..-. 1,., 1 45 а максимальная частота моделируемого процесса — половине частоты следования импульсов с генератора импульсов 1, можно записать выражение для индекса модуляции

ГО

2 ъ| п1сх 2(2. — Ч сч Есч " 55

n+ i1 2 )

Если .величина m > 1, спектр сигнала стремится к прямоугольной фор- QO ме, а если m 1 — к колоколообразной. Следовательно, изменяя частоту

F с генератора 1 импульсов,,возможно изменение коэффициента прямоугольности формы спектральной характеристики сигнала.

Если необходимо 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, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности генератора, он содержит группу переключателей, группу сумматоров по модулю два, комбинационный сумматор, комбинационный формирующий сумматор формирующий регистр, ЗК-триггер, выходной фильтр и задающий регистр, выход которого соединен со входом комбинационного сумматора, группа входов которого соединена с выходами сумматоров по модулю два группы соответственно, первые входы которых через переключатели группы подключены к выходам генератора И-последовательности 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 формирующего сумматора, второй вход которого соединен с выходом формирующего регистра, вход которого соединен с первым выходом комбинационного формирующего сумматора, второй выход которого подключен к 3 и К входам ЭК-триггера, синхронизирующий вход которого объединен с тактовым входом формирующего регистра и является входом генератора, выход Э К-триггера соединен со входом выходного фильтра, выход которого является выходом генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. АвторскОе свидетельство СССР

9 507874, кл. G 06 F 1/02, 1976.

2. Петрович Н.Т., Размахнин М.К.

Системы связи с шумоподобными сигналами. М., "Советское радио", 1969 (прототип).

840897

Составитель A. Карасов

Техред A. Бабинец Корректор В. Бутяга

Редактор А. Шандор

Заказ 4767/72 Тираж 745

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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