Устройство для приема и передачи случайных сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1269169 А 1 а) 4 С 08 С 15/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ, СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОткРытий(56) Авторское свидетельство СССР В 862167, кл. С 08 С 15/02, 198 1.Авторское свидетельство СССР Нф 1084851, кл, С 08 С 15/02, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА И ПЕРЕДА(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для получения случайныхчисел с различными законами распределения и ввода их в ЭВМ. Устройство на передающей стороне содержит генератор случайных чисел и формирователи сигналов, осуществляющих кодирование случайных чисел для передачипо линии связи, на приемной сторонеустройство содержит и каналов, каждый из которых состоит из одного неперестраиваемого и ш перестраиваеьыхфильтров, где ш - максимальная степень повышения интенсивности появления выбранного выходного сигнала(определенного случайного числа), иблоки, осуществляющие формированиезаданных законов распределения позаписанной программе. Настроив К перестранваемых фильтров, где 0К ш,одного из каналов на прием К сигналов из номенклатуры передаваемых сгенератора случайных чисел, можнов К раз повысить интенсивность появления на выходе соответствующегосигнала, 1 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для получения случайных чисел с различными законами распределения и ввода их в ЭВМ. 5Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет получения выходных случайных сигналов с произвольным законом распределения на приемной стороне.На чертеже приведена функциональная схема устройства.Устройство содержит на передающей стороне генератор 1 случайньк сигналов, генераторы 2 импульсов, форми рователи 3 импульсов, усилитель 4, линию 5 связи, на приемной стороне устройствосодержит усилитель 6, каналы 7 -7, каждый из которых содержит перестраиваемые фильтры 8 , - 8 , неперестраиваемый фильтр 9, третий элемент И 10, -10, элемент НЕ 11, четвертый элемент И 12, первые 13-13 л и вторые 14, -14+125 элементы И, вторые элементы ИЛИ 15, - 15, программно-временной блок 16, элемент 17 задержки, первый элемент ИЛИ 18, формирователь 19 импульсов, первый триггер 20, блок 21 задания смещений, элемент И 22, регистр 23, З 0 счетчик 24, компаратор 25, регистр 26, второй триггер 27, третий триггер 28. Кроме того, передающая и приемная части устройства обозначены позициями соответственно 29 и 30.35 ФВ качестве перестраиваемого полосового фильтра 8 ц -8 использован пьезокерамический фильтр, выполненный на пьезоэлектрическом резонаторе, имеющий четыре электрода и представляющий собой поляризованную по толщине пьезоэлектрическую пластину, на плоскости, перпендикулярной оси поляризации, которой нанесены электроды. На одну из этих плоскостей нанесен сплошной электрод - выход пьезокерамического фильтра, а на противоположную плоскость нанесены три входных электрода .Применение в качестве перестраиваемых полосовых фильтров пьезокерамических фильтров, осуществляющихне только высококачественную фильтрацию сигналов ввиду их высокой добротности (Я10 ), но и задержку4их на половину периода резонансных колебаний, позволяет осуществлять отрицательную обратную связь в цепи: выход полосового фильтра 8 - элемент И 10; - элемент 13; . второй вход полосового фильтра 8 (где1,п, 1 1.ш) и погасить паразитные колебания. Подавая на третий вход перестраиваемого полосового фильтра 8;смещающие напряжения различных номиналов, можно изменять резонансную частоту пьезоэлектрического резонатора и таким образом перестраивать фильтр на прием сигналов разной длительности.Неперестраиваемые полосовые фильт. ры 9 отличаются от фильтров 8 н -8 ш отсутствием третьего входного электрода, из-за чего смещение резонансной частоты невозможно. Отрицательная обратная связь для фильтров 9-9 при гашении паразитных колебаний осуществляется по цепи выход фильтра 9; - элемент И 12; - элемент И 13 - второй вход фильтра 9;,формирователи 3,-3импульсов представляют собой формирователи единичных импульсов, Число и входов )устройства соответствует числу выхо дов генератора случайных чисел (ГСЧ), Для п2 наиболее распространены ГСЧ, имеющие п = 10, что соответствует десяти цифрам от 0 до 9, вырабатываемым случайным образом с равномерным законом распределения.Формирователь 19 импульсов представляет собой дифференцирующую цепочку, Блок 21 задания смещающих напряжений представляет собой набор стабилизированных напряжений различных номиналов, подаваемых на выходы блока через коммутатор, управляемый кодом, подаваемым на входы блока через элементы И 22 от регистра 23.Величина задержки, обеспечиваемая элементом 28, выбирается равной максимальному времени перестройки блока 21 на новый набор смещающих напряжений.Устройство работает следующим образом.Первые формирователи 3, -3при поступлении сигналов с вькодов ГСЧ осушествляют формирование одиночных импульсов сигналов соответствующих длительностейЦлительность импульсов задается задающими генераторами 2-2 и определяется номером информационного входа устройства, Таким образом осуществляется кодирование вырабатываемьк ГСЧ (например, слу з 1269 чайньм цифр от 0 до 9) и передавае-мых сигналов, С первых формирователей 3 -3, сигналы поступают на усилитель 4, а затем в линию 5 связи и на приемный усилитель 6, Селекцию импульсов по их длительности осуществляют перестраиваемые 8 -8 (или неперестраиваемые 9;) полосовые фильтры. Амплитуда напряжения на их выходах максимальна при дли- О тельности входного импульса, равной половине периода резонансных колебаний пьезоэлектрического резонатора .Уровень напряжения, соответствующий уровню полезного сигнала на выходах 5 .элементов 8 -8 через элементы 10 - 10 (12), фиксируется соответствующими элементами 14-14 На время прохождения через элементы 8, 8. (9) полезного сигнала элементы 20 14 -14 закрыты, а элементы 13, - 131 открыты. Для этого введены формирователь 19, элемент ИЛИ 18 и триггер 20. формирователь 19 осуществляет формирование по передне - 25 му фронту прошедшего из линии 5 связи сигнала, обнуление триггера 20, что приводит к открыванию элементов 14-14 , и закрыванию элементов 13-131, Отфильтрованные 30 сигналы с выходов элементов 8. -8 (9) через элементы И 10, -10,(12) поступают на входы элемента ИЛИ 18, Задним фронтом сигналы с выхода элемента ИЛИ 18 перебрасывают триггер 20 в единичное состояние, что вызывает открывание элементов 13 -13 П (открывание цепи отрицательной обратной связи) и закрывание элементов 14- 14, ,. Таким образом про исходит гашение параэитных ударных колебаний.Перед началом передачи информации на третьи входы перестраиваеых попосовых фильтров 8 -8,подаются 45 с блока 21 задания смещающих напряжений соответствующие смещасцне напряжения . Это приводит к сдвигу их резонансных частот, величина которого зависит от величины смещакщего 50 напряжения. Таким образом производится перестройка элементов 8 -8 на прием сигналов различной длительности, что позволяет изменять порядок появления сигналов на выходах 55 устройства при одном и том же порядке их появления на входах. Каждый из элементов ИЛИ 15 -15, производит 169 4объединение выходных сигналов со всех и+1 элементов соответствующего канала 7, - 7. Сигналы на выходах элементов ИЛИ 15 имеют то же смысловое значение, что и сигналы на выходах ГСЧ. Например, для 10 значного ГСЧ появление сигналов на выходах элементов ИЛИ 15 соответствует появлению цифр от 0 до 9, Настроив К (где 1 К т) фильтров 8 - 8 одного из блоков (например, третьего) на прием М сигналов из номенклатуры, передаваемых с ГСЧ, можно в К раз повысить интенсивность появления соответствующего выходного, сигнала (вероятность появления цифры 3 будет равна К /10 при равномерном распределении сигналов на входе). При этом можно заблокировать прохождение этих сигналов на другие выходы устройства путем смещения резонансной частоты соответствующих фильтров на величину, не соответствующую приему какого-либо из поступающих сигналов, Представив объем Т общей выборки случайных чисел в виде Н элементарных выборокФЬс; (где Т = Е:. ьс;) и задания для каждой Ь С; описанным образом необходимую конфигурацию из работающих на прием и заблокированных фильтров 8 -8 , можно регулировать вероятность появления тех или иных случайных чисел в общей выборке. Для задания и контроля величины элементарной выборки используются элементы 24-26. Перед началом очередной выборки 4 с; счетчик 24,триггеры 27 и 28 находятся в нулевом состоянии. С выходов блока 2 1 на третьи входы элементов 8 - 8, подаются смещающие напряжения для д Сс выборки, В регистр 26 занесен код величины Ь С; выборки. С первого выхода триггера 27 блокировки поступает разрешающий сигнал на вторые входы элементов И 10 я - 10, первых групп и через элементы НЕ 11 -11 - запрещающий сигнал на вторые входы элементов И 12,-12,Со второго выхода триггера 27 поступает запрещающий сигнал на первые входы элементов И 22.При поступлении сигналов каналы;7 -7 д производят прием н перераспределение этих сигналов по выходам уст ройства. Одновременно с этим с вьмода первого элемента ИЛИ 18 задним5 1269169фронтом каждог о принятого сигналапроизводится добавление единицы всчетчик 24, При достижении содержимым счетчика 24 значения кода величины выборки ДС;, записанного в регистре 26, с выхода схемы сравнения25 выдается сигнал "Конец выборки"на второй вход блока 16, Этим жесигналом производится установка триг,гера 27 в единичное состояние, На 10вторые входы элементов И 10 -10подается запрещающий сигнал . На входэлемента 22 подается разрешающий сигнал. При этом через элемент И 22на входы блока 21 с выходов регистра 23 выдается новый код смещенийА+, для ЬС -й выборки, по которому производится перенастройка блока21 на новый набор смещающих напряжений, В течение времени перенастрой 20ки блока 21 прием сигналов производится фильтрами 9,-9, жестко настроенными на соответствующие сигналы,При этом порядок появления сигналовна выходах устройства идентичен порядку их появления на входах, соответствует равномерному распределению. По окончании перенастройки блока 21 сигнал с выхода элемента 17задержки поступает на 0-вход триггера 28 и при переключении триггера 20в момент окончания приема очередного сигнала устанавливается по С -входу в единичное состояние,С его выхода на первый вход блока 16 поступает сигнал "Начало выборки", При наличии данного сигналаблок 16 через третий выход устанавливает в регистр 23 следующий кодсмещений А;, через первый выход 40обнуляет счетчик 24 и триггер 27, азатем устанавливает в регистр 26 кодновой величины выборки Ь , Следующим информационным сигналом с ГСЧначинается отработка новой выборкиЬТ;, а триггер 28 по С -входу устанавливается в нулевое состояние. 45 50 55 Сигналы "Конец выборки" и "Начало выборки" могут использоваться для разграничения чисел, распределенных по заданному закону, и равномерно распределенных, Закон рас - пределения случайных чисел представляется рядом распределения, которь.й задается в форме распределения пар (А 1, Ь 1:; ) . Например, задав все дс, .равной величины и коды А; таким об - разом, что каждый А; по отношению к предыдущему А,., производит смещение выходных сигналов относительновходных на единицу по полному замкнутому циклу, получают закон равномерной плотности распределения, В этом случае устройство выполняет функцию рандомизации случайных чисел, получаемых с ГСЧ.Блок 16 может быть реализован, например, на основе программируемой логической матрицы, в которой реализовано ОЗУ стекового типа со счетчиком управления, или на основе одноплатной микроЭВМ, в памяти которой записаны коды А; и Ь Г;, выдаваемые по управляняцим сигналам "Начало выборки".Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным заключаются в возможности передачи, приема и получения непосредственно в приемной частислучайных чисел с любым произвольнозадаваемым законом распределения, вреальном масштабе времени работы ГСЧи без затрат памяти на промежуточноехранение больших объемов случайныхчисел. 30 Формула изобретения Устройство для приема и передачи случайных сигналов, содержащее на передающей стороне генератор случайных сигналов, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих формирователей импульсов, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих генераторов импульсов, выходы формирователей импульсов соединены с соответствующими входами усилителя, выход которогосоединен с линией связи, на приемнойстороне устройство содержит усилитель, вход которого подключен к линии связи, выход усилителя через формирователь импульсов подключен кпервому входу первого триггера, второйвход которого подключен к выходупервого элемента ИЛИ, блок заданиясмещений, и в каждом из п информационных каналов первый перестраиваемыйфильтр и первый и второй элементы И,первый вход первого перестраиваемогофильтра подключен к выходу усилителя, выход первого элемента И соединен с вторым входом первого перестраиваемого фильтра, объединенные пер1269169 7вые входы первого и второго элементов И подключены к соответствующему входу первого элемента ИЛИ, первый и второй выходы первого триггера соединены с вторыми входами соответственно первых и вторых элементов И каждого канала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет получения выходных случайных сигналов 1 О с произвольным законом распределения на приемной стороне, в него введены регистры, второй и третий триггеры, счетчик, программно-временной блок, компаратор, элемент задержки, эле мент И и вторые элементы ИЛИ и в каждый информационный канал введены элемент НЕ, ш третьих элементов И (где ш - максимальная степень повышения интенсивности появления выбранного 20 выходного сигнала), четвертый элемент И, неперестраиваемый фильтр, шперестраиваежх фильтров и шпервых и вторых элементов И, первые входы неперестраиваемого и ш. допол 25 нительных перестраиваемых фильтров объединены с первым входом первого перестраиваемого фильтра, выходы ш перестраиваеьых фильтров соединены с первыми входами соответствующих ш 30 третьих элементов И, выход неперестраиваемого фильтра соединен с первым входом четвертого элемента И, выходы третьих и четвертого элементов И соединены с объединенными первыми вхо- З 5 дами соответствунзцих первых и вторых элементов И и соответствующими входами первого элемента ИЛИ, первые выходы первых элементов И соединены с первыья входами соответственно 40 неперестраиваемого и соответствующих перестраиваемых фильтров, первый 8и второй выходы первого триггера соединены с вторыми входами соответственно первых и вторых элементов И, выходы вторых элементов И каждого канала соединены с соответствующими входами соответствующих вторых элементов ИЛИ, первый выход программно- временного блока соединен с первыми входами второго триггера и счетчика, второй вход счетчика подключен к выходу первого элемента ИЛИ, второй выход программно-временного блока через первый регистр соединен с первым входом компаратора, второй вхбд которого подключен к выходу счетчика, выход компаратора соединен с вторым входом второго триггера, первым входом программно-временного блока и через элемент задержки соединен с первым входом третьего триггера, второй вход которого подключен к первому выходу первого триггера, выход треть-. его триггера соединен с вторым входом программно-временного блока, первый выход второго триггера соединен с вторыми входами ш третьих элементов И каждого информационного канала и через элементы НЕ соединен с вторыми входами четвертого элемента И каждого информационного канала,. второй выход второго триггера соединен с первым входом элемента И, третий выход программно-временного. блока через второй регистр соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен с входом блока задания смещений, выходы которого соединены с соответствунюцими третьими входами соответствующих перестраиваеьых фильтров каждого информационного канала, выходы соответствующих вторых элементов ИЛИ являются соответствующими выходами устройства.Тираж 515 Государстве ам изобрете осква, ЖПодписого комитета СССРй и открытий