JPS6282702A - 擬似ランダム・ガウス雑音発生装置 - Google Patents

擬似ランダム・ガウス雑音発生装置

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JPS6282702A
JPS6282702A JP22327785A JP22327785A JPS6282702A JP S6282702 A JPS6282702 A JP S6282702A JP 22327785 A JP22327785 A JP 22327785A JP 22327785 A JP22327785 A JP 22327785A JP S6282702 A JPS6282702 A JP S6282702A
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JP
Japan
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digital
pseudo
data
frequency
gaussian noise
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Pending
Application number
JP22327785A
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English (en)
Inventor
Takuo Sakano
坂野 拓男
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Hewlett Packard Japan Inc
Original Assignee
Yokogawa Hewlett Packard Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は周波数帯域の広い擬似ランダム・ガウス雑音を
発生することができる装置に関する。
r発明の技術的背景及びその問題点) 擬似ランダム・ガウス雑音は所定の周波数帯域内で−1
】なスペクトルを持ち、確率富度関数がガラ・ス分布に
近い周期的な信号である。擬似ランダム・ガウス雑音は
各種の測定の信号源として広く用いられている。
擬似ランダム・ガウス雑音を発生する装置はたとえば1
967年9月のヒユーレット・パラカード・ジャーナル
の第2頁から第17頁に開示されている。この擬似ラン
ダム・ガウス雑音発生装置においては、先ずシフトレジ
スタ上のいくつかのビットを排他的論理和ゲートを介し
てこのシフトレジスタの入力に帰還することにより、擬
似ランダム2進雑音を発生する。この擬似ランダム2進
雑音の周期は、シフトレジスタの段数をNとすれば、2
 −1ビツトである。この様にして得られた擬似ランダ
ム2a雑音をローパス・フィルタに通すことにより、擬
似ランダム・ガウス雑音が得られる。このような擬似ラ
ンダム・ガウス雑音の発生方法に関してはOf 1ve
r、Cage著の1−電子測定と測定装置J上巻の11
0頁〜114頁でも説明されている。
前掲の文献にも説明されているように、このようにして
擬似ランダム・ガウス雑音と見なし得る13号を発生さ
せるためには、シフトレジスタのクロック周波数fCに
対してローパス・フィルタの遮断周波数faは20分の
1以下でなければならない。また、N≧13でなくては
ならない。
従って、従来技術の擬似ランダム・ガウス雑音発生−!
A置においては、周波数帯域の広い擬似ランダム・ガウ
ス雑音を得るためには非常に高い周波数でシフトレジス
タを動作させる必要がある。たとえば、20MHzまで
の擬似ランダム・ガウス雑音を得るためには、シフトレ
ジスタのクロック周波数を400MHzとする必要があ
る。そのため、周波数帯域の広い擬似ランダム・ガウス
雑音を?ツることは困難であった。
〔発明のLI的〕
本発明の目的は、比較的低いクロック周波2りで、広い
帯域の擬似ランダム・ガウス3I音を発生することがで
きる簡単な構成の擬似ランダム・ガウス雑音発生装置を
提供することにある。
〔発明の概要〕
・周波数fの帯域を持つ擬似ランダム・ガウス雑音に必
要な周波数成分はfまでである。ディジタル・アナログ
変換窓を用いた信号発生技術によれば、理論的には、ク
ロック周波数の172の周波数の正弦波を発生できる。
実用的にも、クロック周波数の1/4程度までの正弦波
の発生が可能である。
本発明の一実施例によれば、コンピュータ・システムの
ソフトウェアにより擬似ランダム2進雑音データの系列
を発生させ、これをソフトウェアにより実現されたディ
ジタル・フィルタに通して擬似ランダム・ガウス雑音を
表わすディジタル・データの系列を得る。このディジタ
ル・データの系列をソフトウェアにより、たとえば4点
毎に、サンプリングする。このサンプリングにより得ら
れたディジタル・データの系列を所定周波数のクロック
によりディジタル・アナログf換器に与えることにより
、アナログ信号としての擬似ランダム・ガウス雑音が得
られる。上述のようにクロック周波数を選択すれば、擬
似ランダム・ガウス雑音データをサンプリングしたit
はアナログ信号として出力される擬似ランダム・ガウス
雑音には現れない。
〔発明の実施例〕
第1図に本発明の一実施例の擬似ランダム・ガウス雑音
発生装置のブロック図を示す。以下では発生させたい擬
似ランダム・ガウス雑音の周波数帯域をfa  (たと
えば20MHz)、周期の長さを2N−1(たとえば8
19LつまりN=13)とする。
第1図において、コンピュータ・システムlO内の擬似
ランダム2進雑音発生部12により長さ2″/−1の擬
似ランダム2進雑音のデータ系列を発生する。これは2
 (+U倍信号あるので、ディジタル・コンピュータの
ソフトウェアで簡単に発生させることができる。
このようにして発生された擬似ランダム2′a雑音のデ
ータ系列を、ソフトウェアにより構成されたディジタル
・フィルタ14に通す。このディジタル・フィルタ14
は、カットオフ周波数がサンプ・リング周波数の1/2
0のローパス・フィルタである。このような周波数特性
のローパス・フィルタを通すことにより、前述の従来技
術と同様にして、長さ2〜−1の擬似ランダム・ガウス
雑音を表わすディスクリートなデータの系列が得られる
次に、この擬似ランダム・ガウス雑音のデータ系列を同
じくソフトウェアで構成されるサンプリング部16で4
飼のデータ毎に1つ再サンプルすることにより、2N7
4個のデータ系列を得る。
つまり、ディジタル・フィルタ14の出力のl、2.3
、・・・、2 −1番目のデータから1.5.9、・・
・、2N−3,S目のデータを取り出す。
このようにして得られたディジタル・データの系列を任
意波形発生装置20内のローカル・メモリ22の各アド
レスに1111番にダウンロー ドする。
ディジタル・アナログ変換器26はクロック発生器24
からのクロックに従ってローカル・メモリ22から、そ
のアドレスを歩進させながらディジタル・データを1つ
ずつ読み出し、アナログ信号に変換する。なお、ローカ
ル・メモリからの読み出しアドレスが最終アドレスに達
したら、次の読み出しアドレスを先頭アドレスに戻すこ
とにより、周期的波形を発生する。
ここで、クロック発生器24の周波数f ckは、擬似
ランダム・ガウス雑音の所要周波数帯域faの5倍(1
00MHz)とする。ディジタル・アナログ変換器26
により発生されたアナログ信号、すなわち擬似ランダム
・ガウス雑音中で、擬似ランダム・ガウス雑音としての
一番高い周波数成分はf a  (20M Hz )で
ある。従って、M2図のパワー・スペクトラムに示すよ
うに、ディジタル・アナログ変換器26の出力信号中の
スプリアスのうちの最も周波数の低い成分はfck−f
a(80M Hz )である。従って、これらスプリア
ス成分を除大してなめらかな連続波形を得るためのロー
パス・フィルタ28は容易に構成できる。かくして7ツ
られた擬似ランダム・ガウス雑音は出力端30から出力
される。
・すなわち、最終的に必要とされる擬似ランダム・ガウ
ス雑音の帯域faの20 (uの周波数帯域が必要なの
はディジタル・フィルタ14までである。
従って、これを通った後は、その出力を擬似ランダム・
ガウス雑音をして使う限りはサンプリング・レートを擬
似ランダム・ガウス雑音発生1W12と同じにm持する
必要はない。ディジタル・アナログ変換器26のアナロ
グ出力に周波数帯域faが正しく再生されることが保証
されるようなレートで、サンプリング部16により再サ
ンプリングすれば良いのである。
なお、コンピュータ・システムlO内のデータについて
も周波数等の用語を用いているが、これはクロック発生
器24が与えるクロック周波数f ckにより定まるア
ナログ信号の周波数に換算した場合の周波数のことを意
味するものである。コンピュータ・システムlO内で実
時間でそのようなデータが発生されているのではないこ
とは言うまでもない。従って、コンピュータ・システム
10から出力される、再サンプリングされたデータ系列
が同じであっても、クロック周波数f ckを変化させ
ることにより、多様な帯域の擬似ランダム・ガウス雑音
を発生できる。これにより、周波数帯域fa毎に擬似ラ
ンダム2a雑音から擬似ランダム・ガウス雑音を発生す
るためのカットオフ周波数の異なるフィルタを各種用意
する必要はない。
N= 11.fa =5MHzの場合の本発明の擬似ラ
ンダム・ガウス雑音装置の動作を計算機を用いて計算し
プロットさせた計算例を第3第ないし第12図に示す。
(なお、実用に供するためにはN>13とするのが好ま
しいが、図を簡単にして見やすくするためにN=llと
したものである。)擬似ランダム2進雑音発生、”1f
f12により発生されるデータは2047点あるが、そ
の一部の256番目から383番目のデータ点を第3図
に示す。
なお、第3図では論理lを1、論理Oを−lとして図示
している。
第4図はディジタル・フィルタ14として用いられる、
llR16次で発生させたカットオフ周波’215 M
 Hzのローパスフィルタの特性の計算結束をプロット
したグラフである。第5図は第4図のグラフのカットオ
フ周波数付近を拡大したグラフである。
第3図に示すような擬似ランダム2進雑音データを第4
図の特性を有するディジタル・フィルタ14にかけるこ
とで、第6図にプロットしたような擬似ランダム・ガウ
スM音データを得る。第7図は第6図の部分拡大グラフ
である。また第8図は第6図に示す擬似ランダム・ガウ
ス雑音データをFFT処理して周波数軸で表示したグラ
フであり、第9図はその周波数軸のフルスケールを12
.5MHzに拡大表示したグラフである。
第10図は第6図に示す擬似ランダム・ガウス雑音デー
タをサンプリング1W16で4点毎に再サンプリングす
ることにより得られた512点のデータのグラフである
。第11図は第1O図のグラフを第7図と同じ率で拡大
したグラフである。
第12図は第1θ図に示される再サンプリングされた擬
似ランダム・ガウス雑音データをFFT処理して周波数
軸表示したグラフである。当然のことながら、第12図
は第9図と全く同じグラフになる。
コンピュータ・システム10内で擬似ランダム・ガウス
雑音のデータを発生するための計算には多少時間を要す
る。しかし、実用に供されるNの値は比較的限られてい
る(13.14.15程度)ので、予めこれらのデータ
を計算してコンピュータ・システム10内のメモリ等に
記憶しておけば、必要に応じてただちに擬似ランダム・
ガウス雑音データをローカル・メモリにダウンロードし
て擬似ランダム・ガウス雑音の発生を開始することがで
きる。
なお、上述の実施例では再サンプリングを4デ一タ点毎
に1つとしているが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、たとえば、2点あるいは5点毎に1つとしても
良い。
〔発明の効果〕
本発明によれば、従来技術と同じ周波数帯域の擬似ラン
ダム・ガウス雑音を発生するのに必要なりロック周波数
を大幅に低下させるので、特殊な素子や複雑な回路を使
用することなしに、広い周波数帯域の擬似ランダム・ガ
ウス雑音を発生させることができる。また、擬似ランダ
ム・ガウス雑音データを再サンプリングすることにより
データ点数が減少するので、小容量のローカル・メモリ
で長周期の擬似ランダム・ガウス雑音を発生することが
できる。更に、任意波形発生装置が与め設けられていれ
ば、回路を追加することなく擬似ランダム・ガウス雑音
発生装置として使用することができるという利点もある
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の擬似ランダム・ガウス雑音
発生装置のブロック図、第2図は第1図中のディジタル
・アナログ変換器26の出力信号に含まれるスプリアス
成分の周波数を説明するための図、第3図ないし第12
図は第1図の擬似ランダム・ガウス雑音発生装置の動作
を示す計算例のグラフである。 lO:コンピュータ・システム、 12:擬似ランダム・ガウス雑音発生部、14:ディジ
タル・フィルタ、 16:サンプリング部、 20:任意波形発生装置、 22:ローカル・メモリ、 24:クロック発生富、 26:ディジタル・アナログ変換器、 28:ローバス・フィルタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 擬似ランダム2進雑音データ系列を発生する手段と前記
    擬似ランダム2進雑音データを入力して擬似ランダム・
    ガウス雑音を表わすディジタル・データ系列を出力する
    ディジタル・フィルタ手段と前記擬似ランダム・ガウス
    雑音を表わすディジタル・データ系列から一部のディジ
    タル・データ点の系列をサンプリングする手段とを有し
    前記サンプリングされたディジタル・データの系列を出
    力するディジタル・コンピュータ手段と、 入力されたディジタル・データをアナログ信号に変換す
    るディジタル・アナログ変換手段と、前記サンプリング
    されたディジタル・データの系列をクロック信号に基い
    て前記ディジタル・アナログ変換手段に与える手段 とを設けてなる擬似ランダム・ガウス雑音発生装置。
JP22327785A 1985-10-07 1985-10-07 擬似ランダム・ガウス雑音発生装置 Pending JPS6282702A (ja)

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JP22327785A JPS6282702A (ja) 1985-10-07 1985-10-07 擬似ランダム・ガウス雑音発生装置

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JPS6282702A true JPS6282702A (ja) 1987-04-16

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ID=16795604

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JP22327785A Pending JPS6282702A (ja) 1985-10-07 1985-10-07 擬似ランダム・ガウス雑音発生装置

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JP (1) JPS6282702A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9852572B2 (en) 1998-07-02 2017-12-26 Cryptography Research, Inc. Cryptographic token with leak-resistant key derivation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9852572B2 (en) 1998-07-02 2017-12-26 Cryptography Research, Inc. Cryptographic token with leak-resistant key derivation

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