Устройство для моделирования импульсных помех

(19) 01) 3159 С 06 С 7 48 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОВСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ(56) 1. Гурвич И.С. Защита ЭВМ отвнешних помех. М., "Энергия", 1975.2. Сооп Е.М., Во 1 топ Е.С.,Вепвеша У.Е. А 81 пя 1 атог Гот НГАТшозрйетдс йас 1 то Мозе. ЕЗДА ТесЬпса 1 Керогаз. ЕЮ. 128-1 ТЯ 90 1 пзт 1 тцеГог Те 1 есошшцп 1 садоп Бс 1 епсея. Воц 1 дег, Со 1 огайо, ЫА (прототип) .(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ, содержащее сумматор, два генератора импульсов, выходы которых подключены к входам генераторов псевдослучайной последовательности импульсов, первой и второйгрупп соответственно, выходы которыхсоединены соответственно с входамипервого и второго элементов И, о тл .и ч а 10 щ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей путем оьес 11 ечения непрерывности распределения амплитуд импуль.сов и пуассоновского потока импульсов, оно дополнительно содержит третий и четвертый элементы И, блок умножения, интегратор, блок воспроизведения экспоненты, третий генератор импульсов и третью группу генераторов псевдослучайной последовательности, причем выход третьего генератора импульсов соединен с входами генераторов псевдослучайной последовательности импульсов третьей группы, выходы которых соединены с соответствующими входами третьего элемента И, выход которого подключен к перво-му входу сумматора, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого через блок воспроизведения экспоненты подключен к второму входу сумматора и непосредственно к первому входу блока умножения, выход которого является выходом устройства, а второй вход блока умножения соединен с выходом четвертого элемента И, вхо ды которого подключены к выходам первого и второго элементов И.Изобретение относится к электронному моделированию, предназначено для имитации импульсных электрических помех различного происхождения и может быть использовано для экспериментального изучения восприимчивос.ти к такого рода помехам информа - ционных устройств.Известно устройство моделирова,ния импульсных помех, принцип действия которого основан на том, что интервалы между выбросами за достаточно высокий уровень нормального широкополосного шума имеют распределение, близкое к экспоненциальному. Имитатор содержит источник шумового напряжения (шумовой диод или транзистор), управляемый пороговый элемент и формирователь импульсов требуемой длительности (ждущий мультивибратор) ИОднако поскольку описанное свойство интервалов имеет место лишь при достаточно высоком пороге, имитатор может воспроизводить лишь потоки с малой интенсивностью. Кроме того, имитатор не обеспечивает случайности амплитуд и группирования импульсов в пачки.Наиболее близким к изобретению является имитатор импульсных помех атмосферного происхождения, в основу построения которого положена модель помех, использующая распределение Релея амплитуд импульсов и распределение, Пуассона числа импульсов в пачке, т.е. экспоненциальное распределение интервалов между импульсами и между пачками, Имитатор состоит из двух автономных частей, одна из которых определяет временные и амплитудные параметры элементарных импульсов моделируемой помехи, а вторая временные параметры пачек, в которые группируются зти импульсы. Обе части имеют многоканальную структуру, причем число каналов определяется числом градаций амплитуд импульсов и пачек. Каждый канал обеих частей имитатора представляет собой последовательное соединение многовходового элемента И, мультивибратора и аттенюатора, возбуждаемое генератором псевдослучайной бинарной последовательности импульсов. Генераторы псевдослучайных последовательностей синхронизируются генераторами перио 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 дической импульсной последовательности,Поток, образованный таким образом, подается на ждущий мультивибратор, формирующий импульсы требуемойдлительности 23.Однако парциальные потоки привыбранной схеме вероятностного прореживания весьма далеки от пуассоновских. Парциальные потоки привыбранной схеме формирования принципиально зависимы. Точность воспроизведения функции распределения амплитуд результирующего потока ограничена числом каналов устройства.Целью изобретения является рас 1ширение функциональных возможностейустройства путем обеспечения непрерывности распределения амплитуд импульсов и пуассоновского характера потока импульсов,Указанная цель достигается тем,что в устройство, содержащее сумматор, два генератора импульсов, выходыкоторых подключены к входам генераторов псевдослучайной последовательности импульсов первой и второй группсоответственно, выходы которых соединены соответственно с входамипервого и второго элементов И, дополнительно введены третий и четвертый элементы И, блок умножения,интегратор, блок воспроизведения эксВпоненты, третий генератор импульсови третья группа генераторов псевдослучайной последовательности, причемвыход третьего генератора импульсовсоединен с входами генераторов псевдослучайной последовательности импульсов третьей группы, выходы которых соединены с соответствующими входами третьего элемента И, выход кото-рого подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого через блок воспроизведения экспонентыподключен к второму входу сумматораи непосредственно к первому входублока умножения, выход которого является выходом устройства, а второйвход блока умножения соединен с выхоцом четвертого элемента И, входы которого подключены к выходам первогои второго элементов И.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства моделированияимпульсных помехф на фиг. 2 - временные диаграммы, пояснякицие работу ,устройстваУстройство содержит первый, второйи третий генераторы 1-3 импульсов,осуществляющие синхронизацию трехгрупп генераторов псевдослучайныхбинарных последовательностей импульсов, каждая из которых содержит почетыре генератора 4-7, 8-11 и 12-15второй, третий и первый элементы И16-18 (каждый на четыре входа),1 Облок 19 умножения, сумматор 20,интегратор 21 и блок 22 воспроизведения экспоненты, четвертый элементИ 23. Выходы перестраиваемых генераторов 1-3 периодической импульснойпоследовательности соединены с входами генераторов 4-7, 8-11 и 12-15псевдослучайных последовательностейсоответственно, выходы которых соединены с входами трех элементов И 16-18 2соответственно, причем выходы элементов И 18 и 16 соединены с входамиэлемента И 23, а выход элементаИ 17 - с первым входом сумматора 20,выход которого соединен с входом интегратора 21, выход которого подключен к входу блока 22 воспроизведения экспоненты, вход которогосоединен с вторым входом сумматора20, причем выход интегратора 21 соЗОединен также с первым входом блока19 умножения, второй вход которогосоединен с выходом элемента И 23,а выход является выходом устройства.Перестройка частот генераторов 1 и 2приводит к изменению интенсивностипотоков элементарных импульсов и пачек, а частоты генератора 3 - к изменению параметров распределения амплитуд импульсов.Устройство работает следующим образом.Генератор 1 периодической импульсной последовательности, период которой равен минимальному интервалумежду следующими друг за другом импульсами реальной помехи, синхронизирует группу одинаковых генераторовпсевдослучайной последовательности.Сигналы этих генераторов представля.ют собой квазибиномиальную последовательность с одинаковыми вероятностями импульса и паузы.Поскольку начальные состояниягенераторов 4-7 этой группы выбира 35ются различными, их выходы практически некоррелированы. В среднемодин раз на 16 тактов генератораодновременно на всех выходах генераторов 4-7 появляется импульс, который проходит элемент И 18. Таким образом, на его выходе наблюдается квазибиномиальный поток с вероятностью импульса 1/16 и паузы 15/16, который и представляет собой поток, достаточно близкий к пуассоновскому, т,е. распределение между импульсами в этом потоке близко к экспоненциальному, Псевдослучайные последовательности импульсов с выходов генераторов 4-7 представляют собой последовательности максимальной длины.Период их, очевидно, должен быть больше максимальной длительности пачек и в потоке реальных импульсных помех, что однозначно определяет число триггеров в регистрах сдвига, на которых построены генераторы. Например, если максимальная длительность интервала между импульсами моделируемой помехи 7 имп = 1 мкс, а максимальная длительность пачки импульсов Ьрю= 1 мс, то частота синхронизирующего генератора равна 10 Гц, число триггеров в генераторе 7 (или 4, или 5, или 6) должно быть больше.".,"," 8 о :о.Группа элементов 2, 8, 9, 10, 11 и 16 функционирует аналогично, однако период сигнала генератора 2 периодической импульсной последовательности синхронизирующего генераторы 11, 8, 9 и 10 псевдослучайной последовательности равен минимальной длительности пачки реальных импульсных помех. Период псевдослучайной последовательности должен быть не меньше длительности сеанса моделирования. Так, если минимальная длительность пачкиТда= 0,1 мс, а период локальной квазистационарности реальной помехи, определяющий максимальную длительность сеанса моделирования Соек = 100 с, число триггеров в генераторе 11 (или 8, или 9, или 10) должно быть не меньше г(. лзах6 6 уе-,. -Ь, ю:И,а частота генератора 2 должна быть равной 10" Гц.На выходе элемента И 16, объединяющего выходы генераторов квазибиномиальной последовательностй с одинаковыми вероятностями импульса и паузы, наб 1094037людается квазибиномиальный поток с вероятностью импульса 1/16, а паузы - 15/16, т.е. практически кваэи-, пуассоновский поток с распределением интервалов между Импульсами, близким 5 к экспоненциальному. Длительность импульсов с выхода элемента И 16 всегда больше длительности импульсов с выхода элемента И 18 (обычно они отличаются на несколько порядков, в приведенном примере на два порядка). Импульсы с выходов элементов И 18 и 16 поступают на разные входы элемента И 23 на выход которого прохоздят лишь те импульсы с выхода элемента И 18, которые перекрываются по времени с импульсами с выхода элемента И 16, в результате чего на выходе элемейта И 23 наблюдается квазипуассоновский поток пачек ква зипуассоновских импульсов постоянной амплитуды.Блок формирования амплитудных характеристик моделируемых импульсных потоков функционирует следующим образом.Генератор 3 периодической импульсной последовательности синхронизирует генераторы 15, 12, 13 и 14 псевдослучайных последовательностей, выхо ды которых объединены четырехвходовым элементом И 17, на выходе которого аналогично описанному, формируется квазипуассоновский поток импульсов постоянной амплитуды, поступающий 1на первый вход сумматора 20 электронной модели нелинейного фильтра первого порядка. На выходе интегратора 21 фильтра, соединенного через безынерционный нелинейный элемент 22 с 40 вторым входом сумматора 20, наблюдается последовательность перекрывающихся реакций фильтра на одиночные импульсы с выхода элемента И 17. Распределение мгновенных значений 45этого процесса (типа заряд-разряд)определяется характеристикой блока22, но всегда определено на положительной полуоси, так как процессна выходе интегратора 21 всегда поло жителен. Поскольку амплитуды импульсов реальных помех обычно независимы, интервал корреляции процесса на выходе интегратора 21 должен бьггьменьше минимального интервала между одиночными импульсами помехи, т.е. Сср ( СимоДля того, чтобы это условие выполнялось, нужно, чтобы минимальная. длительность интервала между импульсами на выходе элемента И 17, т.е. период колебаний генератора 3, был по крайней Мере на порядок меньше. В приводимом примере частота генератора 3 должна быть не меньше 10 Гц. Число триггеров в генераторах 15, 12, 13 и 14 также, как и в генераторах 7, 4, 5 и 6, определяется максимальной длительностью пачек моделируемых импульсов.Сигналы с выхода интегратора 21 и элемента И 23 поступают на разные входы блока 19 умножения, где и осуществляется модуляция квазипуассоновских импульсов по амплитуде. Таким образом, на выходе блока 19 наблюдается поток пачек импульсов с заданным распределением амплитуд и распределениями между импульсами в пачках, а также между самими пачками, близкими к экспоненциальным.Технические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известными устройствами моделирования импульсных помех заключаются в том, что поток импульсов, имитирующих реальные импульсные помехи, весьма близок к пуассоновскому, т.е. распределение интервалов между импуль" сами практически экспоненциальное, импульсы группируются в пачки, поток которых также весьма близок к пуассоновскому. Число импульсов в пачке случайно, амплитуда импульсов случайна и имеет непрерывное распределение. Кроме того, параметры как временных, так и амплитудных статистических характеристик моделируемых помех регулируются вшироких пределах,Устройство обеспечивает больший по сравнению с базовым объектом экокомический эффект. При испытанияхна помехозащищенность по отношению к импульсным помехам радиэлектроннойаппаратуры открывается возможность выяснить поведение последней в условиях, максимально близких к наблюдаемым в действительности. Такие испытания являются практически исчерпывающими и в существенной степени снижают необходимый объем дорогостоящих натурных испытаний.