Генератор случайных сигналов

. (19) (И) А о 3 в 2 оо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОБРЕТЕНИЕЛЬСТВУ ОПИСАНИЕ ИЗК АВТОРСКОМУ СВИДЕ(21) 3210237/18-09 целью увеличения спектральной плот(22) 16.01.81 ности случайныхсигналов между вто (Ьб) 07,09.83, Бюл, М 33 рым выходом управляемого цифрового(72) Р.А, Кузнецов, Н.А. Иеркулова, ; преобразователя частоты следования В.ф.витченко,А,А.Оводенко и О,К.Сизов:. импульсов и установочным входом счет(71) Ленинградский институт авиаци": чика введены последовательно соедионного приборостроения ненные блок задержки и элемент анти(53) 621;373.М 3(088.8) . совпадения, другой вход которого пом(56) 1. Авторское свидетельство СССР ключен к выходу коммутатора, а между Иа 568113, кл. Н 03 В 29/Оор 30.06.7 выходом счетчика и вторым управляю(прототип). щим входом управляемого цифрового(5 й)(57) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ СИГНА"преобразователя частоты следованияЛОВ, содержащий последовательно сое"., импульсов введены последовательно диненные датчик случайных импульсов, . соединенные третий элемент И, преоб" управляемый цифровой преобразователь: разователь код-аналог и компаратор . частоты следования импульсов, первыйуровня, при этом второй вход третьэлемент И и счетчик, последовательно его элемейта И подключен к выходусоединенние деиифратор и коинутатор,. коимутатора, лервид вход второго вле- Явыход которого подключен к первому мента И подключен к выходу счетчика, у. управляющему входу управляемого циф", второй вход объединен с входом блокарового преобразователя частоты следо-: задержки, выход подключен квходувания импульсов, а также второй .элеве деещифратора, а установочный входмент И и генератор тактовых импуль- : счетчика объединен с вторым управляюсов, выход которого подключен к дру",1 щим входом управляемого цифрового . гому входу первого элемента И, о т " преобразователя частоты следованиял и ч д ю щ и й с я тем, что, с . импульсов.89 2объединен с входом блока задержки выход подключен к входу дешифратора, а установочный вход счетчика объединен с вторым управляющим входом управляемого цифрового преобразователя, частоты следования импульсов.На чертеже представлена структурная электрическая схема генератора случайных сигналов.Генератор случайных сигналов со-, держит датчик 1 случайных импульсов, управляемый цифровой преобразователь 2 частоты следования импульсов, пер" вый элемент И 3, второй элемент И 4, генератор тактовых импульсов 5, счетчик 6, дешифратор 7, коммутатор 8, третий элемент И 9, преобразователь 10 код"аналог, компенсатор 11 уров" ня, блок 12 задержки, элемент 13антисовпадения.Устройство работает следующим об" разом.. При поступлении импульса с датчи" ка 1 случайных импульсов на первый вход управляемого: цифрового преобразователя 2 частоты следования импульсов 2 последний формирует раз" решающий сигнал на первом входе пер" вого элемента И 3. При этом разрешающий сигнал на втором ВЫходе управляемого цифрового преобразователя частоты следования импульсов отсутствует. При наличии разрешающего сигна. ла на иервом входе. первый элемент И 3 начинает пропускать высокочас" тотные импульсы с генератора 5 так" товых импульсов. Частота следования импульсов с генератора тактовых им,пульсов выбирается в несколько раз или на порядок большей частоты следования импульсов с датчика 1 случайных импульсов. При поступлении следующего импульса с датчика 1 случайных импульсов на первый вход управляемого цифрового преобразователя частоты следования импульсов последний выдает запрещающий сигнал на первый вход первого элемента И 3 и Раз" решающий сигнал на первый вход вто" Рого, элемента И 4. При этом прекраща" ется поступление высокочастотных импульсов на счетный вход счетчика 6, а в последнем оказывается записанным случайное число, равное количеству высокочастотных импульсов, поступивших на его счетный вход эа промежуток времени между двумя случайными импульсами с выхода датчика случай. ных импульсов 1, так как на первом 1 10405Изобретение относится к радиотехнике, в частности к генерированиюшумов, и может быть использовано длясоздания генераторов случайных сигналов при исследовании динамики объек, тов управления и решения задач статистического моделирования.Известен генератор случайных сигналов, содержащий последовательносоединенные датчик случайных импуль-. 10сов; управляемый цифровой преобразователь частоты следования импульсов, первый элемент И и счетчик, по"следовательно соединенные дешифратори коммутатор ВыхОд кОтОРОГО подклю 15чен к первому управляющему входу управляемого цифрового преобразователячастоты следования импульсов, а такжевторой элемент И и генератор тактовыхимпульсов, выход которого подключенк другому входу первого элемента И,Однако известное устройство отличается недостаточно высокой спектральной плотностью случайных сигналов,Цель изобретения - увеличение 25спектральной плотности случайных сигналов.Поставленная цель достигается тем,что в генераторе случайных сигналов,содержащем, последовательно соединен"ные датчик случайных импульсову управляемый цифровой преобразовательчастоты следования импульсов, первыйэлемент И и счеТчик, последовательносоединенные дешифратор и коммутатор,35выход которого подключен к первому управляющему входу управляемого цифрового преобразователя частоты следования импульсов, а также второй элеент И и генератор тактовых импульсов,выход которого подключен к другомувходу первого элемента И, между вторым выходом управляемого цифрового преобразователя частоты следования импульсов и установочным входом счетчика введены последовательно соединенные блок задержки и элемент антисовпадения, другой вход которого подключен к выходу коммутатора, а между выходом счетчика и вторым управляющим50 входом управляемого цифрового преобразователя частоты следования импуль: сов введены последовательно соединенные третий элемент И, преобразователь код-аналог и компаратор уровня, при этом второй вход третьего элемен 55 та И подключен к выходу коммутатора, первый вход второго элемента И подключен к выходу счетчика, второй вход589 4числа возникает сигнал на выходекоммутатора 8, который подается навторой вход элемента 13 антисовпадения и запрещает тем самым обнуление счетчика 6. Сигнал с выхода коммутатора 8 подается также на первыйуправляющий вход управляемого цифро"вого преобразователя 2 частоты следования импульсов и запрещает темсамым поступление на его первый входследующего импульса с выхода датчика 1 случайных импульсов,Таким образом, в счетчике 6 остается фиксированным случайное число,соответствующее тому или иному интервалу, появления выходного случайногосигнала. Разрешающий сигнал с выходакоммуатора 8. подается также на вто, рой вход третьего элемента И 9 и разрешает тем самым передачу случайногочисла из счетчика 6 в преобраэова"тель 10 код"аналог, который при этомначинает формирование синусоидального сигнала, период которого соответствует выбранному значению случайногочисла. При этом длительность периодаформируемого синусоидального сигналана порядок или несколько порядковпревышает средний период следования импульсов на выходе датчика 1случайных импульсов,Синусоидальный сигнал, формируемый преобразователем 10 код-аналог,поступает на компаратор 11 уровня,где он сравнивается с нулевым значением уровня сигнала. В момент дости.- жения синусоидальным сигналом нулевого Уровня, т.е, в момент окончания формирования одной гармоники вы"ходного сигнала, компаратор 11 уровня срабатывает. формируемый в моментсрабатывания выходной сигнал компара"тора 11 уровня поступает на второйуправляющий вход управляемого цифрового преобразователя частоты следования импульсов и разрешает поступление на его первый вход следующего импульса с выхода датчика 1 случайныхимпульсов, после чего последовательность работы генератора случайных сигналов повторяется. Следующая гармони"ка выходного случайного сигнала начинает формироваться через промежуток времени, необходимый для появле-.ния в счетчике 6 следующего случайного числа, соответствующего интер"валу (периоду) появления выходногосинусоидального сигнала. Таким обра"зом, на выходе данного генератора 3 1040 входе второго элемента И 4 в это вре 1 мя имеется разрешающий сигнал, то случайное число .проходит иэ счетчика 6 числа импульсов через второй ло- гический элемент И 4 на дешифратор 7. формируемые на выходах дешифратора 7 сигналы выбираются с помощью коммутатора 8. Выбор подключаемых выходных шин дешифратора 7 производится заранее в соответствии с требуемыми 10 значениями интервалов появления вы-ходного случайного сигнала. При этом: определенному значению интервала по-. явления выходного случайного сигнала соответствует определенное число, фиксируемое в счетчике 6. Если требуемое случайное число отсутствует, то отсутствует сигнал на выходе коммутатора 8 и,на связанных с ним вто" рых входах третьего элемента И 9 и элемента 13 антисовпадения и первом управляющем входе управляего цифро- . вого преобразователя цастоты следования импульсов. При этом случайное число, записанное в счетчике 6, не 2 проходит на выход третьего элемента. И 9. На первый вход элемента 13 ан-тисовпадения поступает сигнал с вы-. хода блока 12 задержки, на вход ко"., торого подается сигнал с второго выхода управляемого цифрового преобра" зователя 2 частоты следования импульсов 2.Время задержки, вносимое блоком 12 задержки, определяется временем распространения сигнала от счетчика 6 до выхода коммутатора 8. Таким образом, сигнал на выходе элемента 1,3 антисовпадения появляется при наличии сигнала с второго выхода управляемого цифрового преобразователя частоты40 следования импульсов 2 и отсутствии сигнала на выходе коммутатора 8. Вы" ходной сигнал элемента 13 антисов", падения поступает на установочный вход счетчика 6 и производит обнуле-. ние последнего. Ввиду отсутствия сиг" нала на первом управляющем входе управляемого цифрового преобразователя частоты следования импульсов на его первый вход поступает следующий О импульс с выхода датчика 1 случайных импульсов и последовательность работы генератора случайных сигналов повто" ряется до момента появления в счетчике 6 случайного числа, собтветст-ф вующего выбранному интервалу появле" ния. выходного случайного сигнала. При появлении выбранного слуцайногоВ 10405 случайных сигналов формируется после" довательность гармоническим сигналов, имеющих случайный период следования., принадлежащий требуемому диапазону интервалов появления выходного слу" % чайного сигнала.Преимущество предлагаемого генератора случайных сигналов заключа" ется в том, что на его выходе сигнал имеет высокий коэффициент заполнения, 10 близкий к единице, что увеличивает спектральную плотность случайных сиг" налов. Это объясняется тем, что гар" монические составляюцие в выходном .сигнале отсутствуют только в течение 15 промежутка времени, необходимого для появления в счетчике 6 следующего случайного числа соответствующего требуемому интервалу появления выход" його гармонического сигнала, При этом 20 частота смены чисел в счетчике 6 оп" ределяется частотой следования случайных импульсов с выхода датчйка 1 случайных импульсов, которая намного превышает частоту формируемых гарма ник случайного сигнала. Поэтому на поиск необходимого случайного числа. затрачивается время, значительно меньшее периода формируемых гармонических составляющих, Это приводит зО 9к тому, что гармонические составляю"щие со случайными значениями периодов следуют. друг за другом практически непрерывно, При этом длительность интервала появления случайного сигнала, т.е. длительность гармони" ческой составляющей, практически равна интервалу между моментами. появления этих. составляющих. Таким об" разом, средний коэффициент заполнения Формируемого случайного сигнала близок к единице. Преимущество пред" лагаемого генератора случайных сигналов заключается также в высокой спектральной чистоте формируемых гармонических составляющих случайного сигнала. Это. объясняется тем, что гарвюнические составляющие формируются Функциональным методом. Поэтому они не содержат только гармоники ос-. новных частот, задаваемых преобразователем код-аналог 10, и не содержат дополнительных боковых частот, что обеспечивает повышение спектральной частоты гармонических составляющих на 15"20. При этом точность формирования гармонических составляющих определяется точностью работы преоб. разователя код-аналог и составляет 2-53.ю ю ав ю ю ю ю вв ю Ю Ю Ю о 11303% лиал ППП ффПатент 1 ф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ю ю ю ю ю ю ю ю ю ю а а ю ю ю ю Тираж 936 НИИПИТосударств по делам изобре Москва, Жрнногоений иРаушск Подмитета СССРткрытийнаб., д, 4 Билак аа Ч