Формирователь случайных сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 32419 9 00 ИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ юл, %17оизводственн обьединен Гребенюк 03.02,88, ЧАЙНЫХ радиотехнике синтезаторах ущность изоУловыиола,оодлР договча у ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретеи может бытьвибрационны 3(088.8)свидетельств. Н 03 В 29/00ОВАТЕЛЬ СЛУние. относитсяиспользованох колебаний. бретения: устройство содержит два генератора 1, 12 шума, инвертор 2, ключ 3, три цифроаналоговых преобразователя 4, 13, 10, преобразователь 5 напряжение - частота, формирователь 6 импульсов фиксированной длительности, блок 7 добавления - вычитания, счетчик 8, блок 9 постоянного запоминания, фильтр 11 нижних частот, сумматор 14, опорный кварцевый генератор 15, управляемый кодовыми сигналами преобразователь 16 частоты, источник 17 опорного напряжения, регистр 18 кода амплитуды, регистр 10 кода модулирующей частоты, нуль-орган 20, четыре входа 21-24 сигнала управления формирователя,) =А( зи ф( вход 25 кодового сигнала управления формирователя. Управляемый кодовыми сигналами преобразователь частоты содержит два регистра сдвига, управляемый кодом делитель частоты, управляемый кодом умно- житель частоты, Введение блока 7 добавления - вычитания, в котором к тактовым импульсам, получаемым из частоты опорного кварцевого генератора 15 при помощи управляемого кодовыми сигналами преобразователя частоты, либо добавляются либо вычитаются модулирующие импульИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в синтезаторах вибрационных колебаний, способных воспроизводить колебания сложных форм,Целью изобретения является повышение спектральной плотности средней мощности.На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема формирователя случайных сигналов: на фиг. 2 - структурная схема управляемого кодовыми словами преобразователя частоты; на фиг, 3 - структурная схема блока добавления - вычитания,Формирователь случайных сигналов содержит первый генератор 1 шума (ГШ), первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2, сумматор 3, второй цифроаналоговый преобразователь(ЦАП) 4, фильтр 5 нижних частот (НФЧ), регистр 6 кода модулирующей частоты, третий цифроаналоговый преобразователь(ЦАП) 7, преобразователь 8 напряжение-частота (ПНЧ), счетчик 9, блок 10 постоянного запоминания (БПЗ), второй генератор 11 шума (ГШ), регистр 12 кода амплитуды, источник 13 опорного напряжения (ИОН), опорный кварцевый генератор (ОКГ) 14, управляемый кодовыми словами преобразователь 15 частоты (УКСПЧ), блок 16 добавления-вычитания (БДВ), инвертор 17, ключ 18, нуль-орган (НО) 19, формирователь 20 импульсов фиксированной длител ь ности (ФИ ФД), входы 21 - 24 сигнала управления, а также вход 25 кодового сигнала управления,Схема управляемого кодовыми словами преобразователя 15 частоты (УКСПЧ) содержит первый 26 и второй 29 регистры сдвига, управляемый делитель 27 частоты (УДЧ) и управляемый умножитель 28 частоты (УУЧ).Блок 16 добавления-вычитания (БДВ) содержит две схемы И 30 и 32, инвертор 31, две схемы ИЛИ 33 и 34 и два триггера 35 и сы. в зависимости от полярности случайного процесса на выходе генератора 1 шума. Это обеспечивает повышение стабильности центральной частоты и, как следствие, повышение спектральной плотности средней мощности, При этом введение инвертора, ключа и нуль-органа обеспечивает симметричное изменение частоты выходного сигнала устройства при одинаковом абсолютном значении случайного процесса.1 з,п, ф-лы, 3 ил,Устройство работает, реализуя следующее выражение:Щ) - 00",1+ А а( р(п х+ Ю ),5 справедливое при(п т + Вт )( сп+1) г + К т),где р(п г) - ступенчатая функция, значения которой отсчитывают в дискретные моменты времени (и г) от исходного немодулированного периодического сигнала с 10 периодом Т;К - число дискретизированных значений формируемого сигнала на периоде Т;и - О, 1, 2, , И,-1-номера отсчетоввнутри периода Т; 15= О, 1, 2,- номера периодов;1- , д (1 +т ) интерва лы времени между с четами, в частности при 1 = 0 , и отсчеты ступенчатой функции происходят через равные промежутки времени;ной модуляции;а(1) В(1) - случайные процессы; Оо - выходное напряжение ИОН 13, Приведенное выражение описывает квазипериодический сигнал модулированный по амплитуде и частоте, который в общем случае может быть и;едставлен в следующем виде: КА - цифровои код коэффициента амплитудной модуляции;25 К - цифровой код, нормирующий относительное изменение частоты при частотде А(т) = 001+ А а(т - амплитудная модуирующая функция;9 с(1) = ок 1 + Ь ф (1) - текущая фазаодной из составляющих периодическогосигнала. Если периодический сигнал Ак зиф,(т) заменить ступенчатой функцией р(пг),то приходим к первому выражению.В соответствии с первым выражениемсчетчик 9 с заданной частотой перебираетадреса ячеек БПЗ 10 с занесенными в нихзначениями ступенчатой функции р(пт), которые управляют вторым ЦАП 4, что обеспечивает получение методом ступенчатойаппроксимации выходного сигнала, а ФНЧ5 сглаживает выходной сигнал. Амплитудная модуляция выходного сигнала осуществляется подачей на вход опорногонапряжения второго ЦАП 4 сигнала с выхода сумматора 3, который образуется следующим образом. С выхода первого ГШ 1случайный процесс а(1) через первый ЦАП 2подается на первый вход сумматора 3, Покомандам с входа 21 сигнала управления,соединенного с входом записи регистра 12,в последний с входа 25 кодового сигналауправления заносится цифровой код, определяющий коэффициент передачи первогоЦАП 2. В результате после суммированияслучайного процесса ас выходным напряжением ИОН 13, на выходе сумматора 3формируется амплитудная модулирующаяфункцияОдм = Оо 1+ Кда (сВМодуляция по частоте ступенчатой функции р(пт ), значения которой записаны вБПЗ 10, обеспечивается подачей на входсчетчика 9 выходного сигнала БВД 16, который формируется следующим образом.ОКГ14, определяющий стабильность центральной частоты выходного сигнала, генерируюттактовые импульсы с частотой 1 ог. Заданиетактовых импульсов в заданном диапазонеобеспечивается УКСПЧ 15. на выходе которого частота тактовых импульсов определяется выражением1 ч1 ти = - у - 1 окг,кдчгде Кдч и Куч соответственно коэффициентыумножения и деления частоты УДЧ 27 и УУЧ28, входящих в состав УКСПЧ 15 (фиг. 2),По командам с входов 23 и 24 сигналауправления формирователя случайных сигналов в регистрах 26 и 29 происходит запоминание цифрового кода значенийкоэффициентов соответственно 1 дч и науч, поступающего с входа 25 кодового сигналауправления.Тактовые импульсы с частотой 1 ти поступают на вход центральной частоты БДВ 16,к которым либо добавляются, либо из них вычитаются модулирующие импульсы, поступающие на вход модулирующей частоты БДВ 16.5 Второй ГШ 11 генерирует случайныйпроцессф(1), который при положительной полярности поступает на выход ключа 18 напрямую, а при отрицательной полярности предварительно инвертируется инвертором 10 17. В результате на выходе ключа 18 случайный сигнал постоянно имеет положительную полярность. Полярность случайного процесса ф(1) определяется НО 19, который осуществляет управление ключом 18.15 Описанная операция необходима для симметричного изменения частоты выходного сигнала устройства при одинаковом абсолютном значении Р ( 1).ПНЧ 8 с коэффициентом преобразова ния ф преобразует случайный сигнал в последовательность модулирующих импульсов Л 1, частота повторения которых меняется случайным образом. Частота повторения модулирующих импульсов Л 1= 25 = ф цдп Ь Р ( Т ) =1 ти Кг ф ( С ) (здесь ф 4 цдп:= ти) может программно управляться при помощи третьего ЦАП 7 и регистра 6, В последний по командам с входа 22 сигнала управления формирователя случайных сиг налов заносится цифровой код произведения Кцдп . Ь с входа 25 кодового сигнала управления.Последовательность модулирующихимпульсов с выхода ПНЧ 8 через ФИФД 20, 35 нормирующий их длительность, поступаетна сигнальный вход БДВ 16, который работает следующим образом.При положительной полярности случайного процесса Р(с) НО 19 через управляю щий вход БДВ 16 открывает схему И 30 ипри помощи инвертора 31 закрывает схему И 32 (фиг. 3, на котором представлен один из возможных вариантов БДВ 16). При этом сумма тактовых и модулирующих импульсов 45 1 и+Ь. образующаяся на входе схемы ИЛИ33 через схему И 30, поступает на первый вход схемы ИЛИ 34, на втором входе которой сигнал в данный момент отсутствует.При смене полярности случайного процесса 50 ф(т) НО 19 закрывает схему И 30, а схему И32 открывает. Однако тактовые импульсы 1 ти проходят через схему И 32 только в том случае, если на ее второй вход поступает разрешение с выхода триггера 35, который 55 вместе с триггером 36 сбрасывается в нулевое состояние модулирующими импульсами Ю. Пусть произошел сброс триггеров 35 и 36 тогда первый после этого тактовый импульс 1 ти перепишет логическая "1" с О-входа триггера Зб на его выход, однако через схему И 32 не пройдет. Второй тактовый импульс перепишет логическая "1" с 0-входа триггера 35 на его выход и этот импульс уже пройдет через открывшуюся схему И 32, В результате из последовательности тактовым импульсов 1 ти, проходящих через схему И 32; будет вычтен один модулирующий импульс Ь 1, а в общем на выходе схемы И 32 частота импульсов будет определяться разноСтью 1 и - М Следовательно, в зависимости от полярности случайного процессана схему ИЛИ 34 будет поступать либо сумма 1 ти + Ю, либо разность 1,и - Ь 1 тактовых и модулирующих импульсов, В результате на выходе БДВ 16 формируется последовательность импульсов с частотой повторения Г = 1 ги 1 + И (ТИТаким образом, введение в известное устройство дополнительных узлов и связей позволяет повысить спектральную плотность средней мощности.Формула изобретения 1, Формирователь случайных сигналов, содержащий последовательно соединенные первый генератор шума, первы 9 цифроаналоговый преобразователь, сумматор, второй цифроаналоговый преобразователь. и фильтр нижних частот, последовательно соединенные регистр кода модулирующей частоты, третий цифроаналоговый преобразователь и преобразователь напряжение - частота, последовательно соединенные счетчик, блок И постоянного запоминания, второй генератор шума, регистр кода амплитуды, источник опорного напряжения, выход которого подключен к другому входу сумматора, при этом выход блока постоянного запоминания подключен к кодовому входу второго цифроаналогового преобразователя, выход регистра кода амплитуды подключен к кодовому входу первого цифроаналогового преобразователя, входы записи регистра кода амплитуды и регистра кода модулирующей функции являются соответственно первым и вторым входами сигнала управления формирователя случайных сигналов, кодовый вход регистра кода модулирующей функции соединен с кодовым входом регистра кода амплитуды и является входом кодового сигнала управления фор 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 мирователя случайных сигналов. о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения спектральной плотности средней мощности, введены последовательно соединенные опорный кварцевый генератор, управляемый кодовыми сигналами преобразователь частоты и блок добавления-вычитания, последовательно соединенные инвертор и ключ, нуль-орган, а между выходом преобразователя напряжение-частота и другим сигнальным входом блока добавления-вычитания введен формирователь.импульсов фиксированной длительности, при этом входы инвертора и нуль-органа и другой сигнальный вход ключа подключены к выходу второго генератора шума, выход нуль-органа соединен с управляющими входами блока добавления-вычитания и ключа, выход которого соединен с.опорным входом третьего цифроаналогового преобразователя, а выход блока добавления-вычитания подключен к входу счетчика, при этом второй и третий входы управляемого кодовыми сигналами преобразователя частоты являются соответственно третьим и четвертым входами сигнала управления формирователя случайных сигналов, кодовый вход управляемого кодовыми сигналами преобразователя частоты соединен с кодовым входом регистра кода модулирующей функции,2. Формирователь по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что управляемый кодовыми сигналами преобразователь частоты выполнен в виде последовательно соединенных первого регистра сдвига, управляемого делителя частоты, к входу которого подключен выход опорного кварцевого генератора, и управляемого умножителя частоты, управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам второго регистра сдвига, при этом сигнальный вход управляемого делителя частоты является первым входом управляемого кодовыми сигналами преобразователя частоты, вторым и третьим входами которого являются соответственно входы записи первого и второго регистров сдвига, кодовые входы первого и второго регистров сдвига соединены и являются кодовым входом управляемого кодовыми сигналами преобразователя частоты,