Генератор случайных сигналов

ОП ИСАКИ Е767746 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУОпубликовано 30.09.80. Бюллетень36Дата опубликования описания 05.10.80 ио делам изобретений н еткрытий(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ 1Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для различных устройств, где необходимо моделирование узкополосных и широкополосных случайных процессов с заданной спектральной плотностью.Известен генератор случайных сигналов, содержащий генератор линейно изменяющегося напряжения, универсальный нелинейный преобразователь - политрон, два блока перемножения, два блока запоминания, счетчик, накапливающий сумматор, генератор гармоничных сигналов, датчик нормальных случайных чисел 11.Описанный генератор позволяет моделировать процессы с заданной спектральной плотностью, но при повышении точности моделирования необходимо значительное увеличение массива весовых коэффициентов, что приводит к усложнению схемы и, следовательно, к уменьшению скорости моделирования из-за увеличения числа вычислительных операций.Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор случайных сигналов, содержащий многоканальный первичный источник шума, формирующий 2Й независимых сигналов, многоканальныйблок формирования ядер спектральныхплотностей, выполненный на М фильтрахс определенной полосой пропускания и настроенных таким образом, чтобы получитьнеобходимую сетку частот, блок весовыхкоэффициентов и сумматор, обеспечивающийсложение И сформированных сигналов 12.Такое устройство имеет ряд недостатков:оно не обеспечивает высокой точности формирования спектра, очень чувствительно1 О к дестабилизирующим воздействиям, примоделировании узкополосных случайныхпроцессов требует использования высокодобротных фильтров, что в некоторых случаях бывает невозможным,Цель изобретения - повышение точностии стабильности при моделировании случайных сигналов с заданной спектральной плотностью и расширение возможностей примоделировании узкополосных процессов,Для достижения поставленной цели в20 известный генератор случайных сигналов,содержащий источник шума, нулевой выходпервой группы выходов которого соединенс первым входом первого блока весовыхкоэффициентов, с первого пой - 1 выходы,;с.первой грппьы 1 выходов . источника " шумасвязаны с первыми входами первой грФпымодуляторов соответственно, вь 1 ходы которых подключены ко всем входам, кроме первого, блока весовых коэффициентов соответственно, выходами соединенного со входами первого сумматора соответственно,введены второй сумматор, первый и второйумножители, третий сумматор, вторая группа модуляторов, второй блок весовых коэф фициентов, линию задержки, группу линийзадержки, группу фазовращателей и генератор базисных сигналов, выходы которогоподключены ко вторым входам первой группы модуляторов и через группу фазовращателей к первым входам второй группымодуляторов. Нулевой выход второй группывыходов источника шума через линию задержки соединен с первым входом второгоблока весовых коэффициентов, с первогопо Й - 1 выходы второй группы выходовисточника шума через соответствующиелинии задержки группы связаны со вторымивходами второй группы модуляторов соответственно, выходы которых подключеныко всем входам, кроме первого, второго блока весовых коэффициентов, выходы которогосоединены со входами второго сумматора.Выходы первого и второго сумматоров соединены с первыми входами первого и второго умножителей соответственно, вторыевходы которых являются входами генератора, а выходы умножителей подключены квходам третьего сумматора, выход которогоявляется выходом генератора.На фиг. 1 приведена блок-схема генератора; на фиг. 2 - эпюры спектров.Генератор содержит источник 1 шума,основной блок 2 формирования ядер спектральной плотности, включающий в себямодуляторы 3, генератор 4 базисных сигналов, дополнительный блок 5 формированияспектральной плотности, фазовращатели 6,линии 7 задержки, основной 8 и дополнительный 9 блоки весовых коэффициентов,представляющие собой делители 10 напряжений, основной 11 и дополнительный 12сумматоры, умножители 13 и 14 и выходнойсумматор 5,фВыходы источника 1 шума соединенынепосредственно и через линии 7 задержки .со входами модуляторов 3, другие входыкоторых связаны непосредственно и черезфазовращатели с выходами генератора 4базисных сигналов, а выходы через блоки 8и 9 весовых коэффициентов и сумматоры 11и 12 со входами умножителей 13 и 14,выходы которых подключены к входам сумматора 15.Работает генератор следующим образом,Сигналы, огибающая спектральной плотности которых соответствует интерполяционной формуле Котельникова, с первичногоисточника 1 шума, выполненного на базегенератора в-последовательности, в котором 42 й независимых сигналов получаются известными методами, например методом сдвига и сложения, поступают на основнойблок 2 формирования ядер спектральнойплотности сигналов, выполненный на М - 1модуляторах 3, в которых происходит перенос спектра сигнала первичного источника 1шума на частоты, подаваемые с генератора 4базисных сигналов непосредственно, и дополйительный блок 5 формирования спектральной плотности, выполненный на Я - 116 модуляторах 3, в которых происходит перенос спектра сигнала первичного источникашума на частоты с генератора 4 через фазовращатели 6, обеспечивающие фазовыйсдвиг на в , через линии 7 задержки, осу;ЭГ2.(15ществляющие временные сдвиги- гдеЖквЯ - частота тактирования источника 1,Сформированные таким образом сигналыс выходов основного 2 и дополнительного 5блоков формирования ядер поступают соот 29ветственно на основной блок весовых коэффициентов 8 и дополнительный 9, одновременно с одного нулевого разряда источника 1сигнал на нулевой разряд основного блока 8весовых коэффициентов поступает непосредственно, а с другого нулевого разряда - наи нулевой разряд дополнительного блока 9, Свыходов основйого и дополнительного блоков весовых коэффициентов сигналы суммируются соответственно в основном 11 и дополнительном 12 сумматорах. Таким образом, сЗОосновного сумматора 11 имеем синфазнуюкомпоненту моделируемого сигнала, а с дополнительного сумматора 12 - квадратурную компоненту. Затем синфазная и квадратурная компоненты перемножаются на соответствующих умножителях 13 и 14, на другиевходы 16 и 17 которых подаются соответственно синфазная и квадратурная составляющие поднесущей, Далее результат перемножения суммируется в выходном сумматоре 15.Применение при моделировании сигналовядра Котельникова свидетельствует о высокой точности получаемого результата, стабильность полученных спектральных характеристик зависит от стабильности коэффициентов деления блоков 8 и 9 весовых ком эффициентов и от стабильности частот свыхода генератора 4 базисных сигналов,которая достигается известными методами.Использование в качестве первичного источника шума генератора псевдослучайных30чисел позволяет моделировать нескольконезависимых сигналов. Наличие основногоканала, моделирующего синфазную компоненту, и дополнительного, моделирующегоквадратурную компоненту сигнала, позволяет получить практически любой узкопоу лосный случайный процесс,Формула изобретенияГенератор случайных сигналов, содержащий источник шума, нулевой выход первой767746 ад группы выходов которого соединен с первым входом первого блока весовых коэффициентов, с первого пой - 1 выходы первой группы выходов источника шума соединены с первыми входами первой группы модуляторов соответственно, выходы которых подключены ко всем входам, кроме первого, блока весовых коэффициентов соответственно, выходы которого соединены со входами первого сумматора соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности генератора, он содержит второй сумматор, первый и 16 второй умножители, третий сумматор, вторую группу модуляторов, второй блок весовых коэффициентов, линию задержки, группу линий задержки, группу фазовращателей и генераторбазисных сигналов, выходы которого подключены ко вторым входам 1 ф первой группы модуляторов и через группу фазовращателей к первым входам второй группы модуляторов, нулевой выход второй группы выходов источника шума через линию задержки соединен с первым входомвторого блока весовых коэффициентов, с первого по М - 1 выходы второй группы выходов источников шума через соответствующие линии задержки группы соединены со вторыми входами второй группы модуляторов соответственно, выходы которых подключены ко всем входам, кроме первого, второго блока весовых коэффициентов соответственно, выходы которого соединены со входами второго сумматора соответственно, выходы первого и второго сумматоров соединены с первыми входами первого и второго умножителей соответственно, вторые входы которых являются входами генератора, а выходы умножителей соединены со входами третьего сумматора, выход которого яв,ляется выходом генератора. Источники информации,принятыево внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР507874, кл. б 06 6 7/26, 1974.2. Бобнев М. П. Генерирование случайных сигналов. М., Энергия, 1971, с. 106ф ть;4а767746 д м+4 аИ гг+ЖИспскпЧ) ыг Редактор И. ГрузоваЗаказ 7195/44 ВНИИПИ Госу по делам 113035, Москва,Филиал ППП ПатеСоставитель А. КарасовТехред К. Шуфрич Корректор С. ШомакТираж 75 Подписноедарственного комитета СССРизобретений н открытийЖ - 35, Раушская иаб., д. 4/5ит, г, Ужгород, ул. Проектная, 4