SU809476A1 - Генератор шума - Google Patents

Description

Изобретение относится к радиотехнике и моделирующей технике и может быть использовано при исследовании помехоустойчивости ультразвуковых систем.

Известен генератор шума, содержащий первичный источник шума, выход которого через параллельно включенные квадратурные каналы, каждый из которых состоит из последовательно ' соединенных первого модулятора, фильтра нижних частот и второго модулятора, соединен со входом сумматора, выход которого является выходом генератора шума, генератор опорной час- 15 тоты, выходы которого подключены к другим входам первых модуляторов, последовательно соединенные триггер и коммутатор, при этом выходы генератора опорной частоты через комму- 20 татор подключены соответствежно к другим входам вторых модуляторов, и переключатель, а также блок выделения нуля и блок сравнения временных интервалов [1].

Недостаток известного генератора шума заключается в том, что он обеспечивает стабильную форму асимметричного спектра шума только при фиксировании средней частоты. Для получения 30 неизменной формы асимметричного спектра шума при изменении его средней частоты, определяемой частотой опорного генератора, в известном генераторе шума необходимо было бы изменять величину задержки в блоке временной задержки синхронно с изменением частоты опорного генератора, что связано со значительным усложнением схеьи.

Цель изобретения — увеличение стабильности форьи асимметричного спектра шума при изменении его средней частоты.

Указанная цель достигается тем, что в генератор шума, содержащий первичный источник шума, выход которого через параллельно включенные квадратурные каналы,каждый из которых состоит из последовательно соединенных первого модулятора, фильтра нижних, частот и второго модулятора, соединен со входами сумматора, выход которого является входом генератора шума, генератор опорной частоты, выходы которого подключены к другим входам первых модуляторов непосредственно, а вторых моделяторов - через коммутатор, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, и переключатель, введен фазовый дискриминатор, входа которого подключены к выходам фильтров нижних частот, а выхода через контакты переключателя — ко входам триггера.

На чертеже представлена структурная электрическая схема генератора _ шума. · ’ ³

Генератор шума содержит первичный источник шума 1,первые модуляторы 2 и 3,фильтры нижних частот 4 и 5,вторые модуляторы 6 и 7,сумматор 8,генератор опорной частоты 9,коммутатор 10, триггер 11, переключатель 12 и фазовый дискриминатор 13.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с первичного источника шу- 15 ма 1 подается на входа обоих кана лов, в которых с помощью первых модуляторов 2 и 3, фильтров нижних частот 4 и 5 и генератора 9 опорной частоты осуществляется первое преобра- 20 зование сигнала - перенос спектра широкополосного шума в область нулевых частот. Преобразованные сигналы далее поступают на входы вторых модуляторов 6 и 7, в которых осуществ- 25 ляется второе преобразование сигналов-перенос спектра из области нулевых частот в область опорной частоты генератора 9. Если переключатель 12 находится в нейтральном по- эд ложении, то на выходе сумматора 8 после сложения квадратурных составляющих получают симметричный спектр узкополосного шума, с полосой, равной⁰ удвоенной полосе пропускания фильт- j ров нижних частот 4.и 5 и средней частотой, равной опорной частоте генератора 9. Форма огибающей спектра определяется амплитудно-частотной характеристикой фильтров нижних частот 4 и 5. 4

Для получения асимметричного спект ра узкополосного шума используются следующие свойства двухканального квадратурного фильтра.

Фазовые соотношения между сигна- 45 лами на выходах фильтров нижних частот 4 и 5 зависят от соотношения между частотой опорного генератора 9 и мгновенной частотой сигнала, поступающего на первые модуляторы 2 и 3 50 с первичного источника шума 1.

Пусть с первичного источника шума подается сигнал Uс = Uc' Cosw_tt, а опорные напряжения с генератора 9 имеют вид

Urj · cosw_rt U гз “ и Г ’ C-OS (Wj-t + γ ) ·

На выходах первых модуляторов 2 и 3 будут напряжения

Ul i U_CUkKlICOS(We.t-w_rt )+CQS(.W_ct t w_rt)] ♦

I U_cU_r Kj lcos(w_ct-^t-f) + + COS(w/_ct^W_rt + f )] , где К^и K₃ — коэффициенты передачи модуляторов 2 и 3.

Фильтры нижних частот 4 и 5 пропускают только сигналы разностной частоты, имеющие на их выходах вид (biz = 4 UrUrK , COS ( W_ct - Wrt )

При u)_c>(^_rl ^{4 3} Г.

(u₅ ’ I u_cu_r K₃ cos (Wet -Wrt - I);

ПРИ U)_t < _r Ц'4 4 * » г 4 (»-rt — t ) (Uj « 2 U_CUrK₃CO5(Wrt- W_ct ) Таким образом, при w_c > w_r напряжение Uj отстает от на -I ,..а при w_c<w_r напряжение Uj опережает ,U4 на-J .

При одних и тех же фазовых соотношениях между сигналами на выходах фильтров нижних частот 4 и 5 частоту выходного сигнала можно установить как больше, так и меньше опорной частоты генератора 9.путем коммутации коммутатором 10 опорных напряжений, подаваемых на вторые модуляторы 6 и

7. ’

Для получения асимметричного спектра узкополосного шума преобразователь ’устанавливается в одно из рабочих положений. Пость переключатель 12 установлен в такое положение, что сигналы с выхода фазового дискриминатора 13 устанавливают триггер 11 и связанный с ним коммутатор 10 в состояние, при котором мгновенная частота сигнала на выходе генератора шума оказывается меньше частоты опорного генератора 9, а мгновенная частота с первичного источника шума 1 также меньше частоты опорного генератора 9. Когда мгновенная частота с первичного источника шума 1 больше частоты опорного генератора 9, фазовое соотношение между сигналами на выходах фильтров нижних частот 4 и 5 изменяется и фазовый дискриминатор формирует сигнал, при котором триггер 11 и коммутатор 10 устанавливаются в противоположное состояние. В результате мгновенная частота сигнала 'иа выходе генератора шума становится меньше опорной частоты генератора 9.

Таким образом, происходит уплотнение спектра в области частот меньше частоты опорного генератора 9, и разрежение спектра в противоположной области, в результате чего и получается симметричный спектр шума.

При установке переключателя 12 в противоположное положение деформации спектра будет обратной.

Преимущество предлагаемого генератора шума заключается в тбм, что форма асимметричного спектра шума на выходе генератора не зависит от частоты опорного генератора и,следо5 вательно, имеется возможность перестройки средней частоты спектра в широких пределах без изменения его формы.

Claims (1)

1. изобретение относитс  к радиотехнике и моделирующей технике и может быть использовано при исследовании помехоустойчивости ультразвуковых систем. Известен генератор шума, содержа щий первичный источник шума, выход которого через парсшлельно включенные квадратурные каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных первого модул тора, филь ра нижних частот и второго модул тора , соединен со входом сумматора, выход которого  вл етс  выходом гене ратора шума, генератор опорной частоты , выходы которого подключены к другим входам первых .модул торов, последовательно соединенные триггер и коммутатор, при этом выходы генератора опорной частоты через коммутатор подключены соответствежно к другим входам вторых модул торов, и переключатель, а также блок выделени  нул  и блок сравнени  временных интервалов 1. Недостаток известного генератора шума заключаетс  в том, что он обес печивает стабильную форму асимметрич ного спектра шума только при фиксиро вании средней частоты. Дл  получени неизменной формы асимметричного спектра шума при изменении его средней частоты , определ емой частотой опорного генератора, в известном генераторе шума необходимо было бы измен ть величину задержки в блоке времеиной задержки синхронно с изменением частоты опорного генератора, что св зано со значительным усложнением схеки. Цель изобретени  - увеличение стабильности форквл асимметричного спектра шума при изменении его средней частоты. Указанна  цель достигаетс  тем, что в генератор шума, содержащий первичный источник-шума, выход которого через параллельно включенные квадратурные каналы,каждый из которых состоит из последовательно соединенных первого кюдул тора, фильтра нижних, частот и второго модул тора, соединен со входами сумматора, выход которого  вл етс  входом генератора шума, генератор опорной частоты, выходы которого подключены к другим входам первых модул торов непосредственно , а вторых модел торов - через коммутатор, управл ющий вход которого подключен к выходу триггера, и переключатель, введен фазовый дискриминатор, входы которого подключены к выходам фильтров нижних частот, а выходы через контакты переключател  - ко входам триггера. На чертеже представлена структур на  электрическа  схема генератора шума. Генератор шума содержит первичны источник шума 1,первые модул торы 2 и 3,фильтры нижних частот 4 и 5,вто рые модул торы 6 и 7,сумматор 8,ген ратор опорной частоты 9,коммутатор триггер 11, переключатель 12 и фазо вый дискриминатор 13. Устройство работает следующим об разом.. Сигнал с первичного источника шу ма 1 подаетс  на входы обоих каналов , в которых с помощью первых мод л торов 2 и 3, фильтров нижних частот 4 и 5 и генератора 9 опорной час тоты осуществл етс  первое преобразование сигнала - перенос спектра широкополосного шума в область нуле вых частот. Преобразованные сигналы далее поступают на входы вторых модул торов 6 и 7, в которых осуществ л етс  второе преобразование сигналов-перенос спектра из области нулевых частот в область опорной частоты генератора 9. Если переключатель 12 находитс  в нейтральном положении , то на выходе сумматора 8 п ле сложени  квадратурных составл ющих получают симметричный спектр уз копопосного шума, с полосой, равной удвоенной полосе пропускани  фильтров нижних частот 4.и 5 и средней частотой, равной опорной частоте ге нератора 9. Форма огибающей спектра определ етс  амплитудно-частотной характеристикой фильтров нижних час тот 4 и 5. Дл  получени  асимметричного спе ра узкополосного шума используютс  следующие свойства двухканального квадратурного фильтра. Фазовые соотношени  между сигналами на выходах фильтров нижних частот 4 и 5 завис т от соотношени  меж ду частотой опорного генератора 9 и мгновенной частотой сигнала, посту ,пающего на первые модул торы 2 и 3 с первичного источника шума 1. Пусть с первичного источника шума 1 подаетс  сигнал Uc Uc Coswtt, а опорные напр жени  с генератора 9 имеют вид Urj r-cosWrt Ura r-c-osfwrt -y)На выходах первых модул торов 2 и 3 будут напр жени  Ui- DC Ur KilcoslWr.t - Wrt KcosCwct 1-wrt) l 3ll ci r jlcos(« t-vc t-f) ( ) , где К J и К - коэффициенты передачи модул торов 2 и 3. Фильтры нижних частот 4 и 5 пропускают только сигналы разностной частоты , имеющие на их выходах вид исигК1С05(с1 - Wrt ) H ,. - b, у При c) t, , r, (5 - i Uci-r K costsvct -Wrt --i); npHu;c r( ( u5 UcUrKiCOilWrt-Wet-I--I) Таким образом, при wc w напр жение Uy отстает от U на $ ,..a npHwt W|. напр жение Vy опережает ,U/) на-J . При одних и тех же фазовых соотношени х между сигналами на выходах фильтров нижних частот 4 и 5 частоту выходного сигнала можно установить как больше, так и меньше опорной частоты генератора 9.путем коммутации коммутатором 10 опорных напр жений, подаваемых на вторые модул торы 6 и 7. Дл  получени  асимметричного спектра узкополосного шума преобразователь 12устанавливаетс  в одно из рабочих положений. Пость переключатель 12 установлен в такое положение, что сигналы с выхода фазового дискриминатора 13 устанавливают триггер 11 и св занный с ним коммутатор 10 в состо ние, при котором мгновенна  частота сигнала на выходе генератора шума оказываетс  меньше частоты опорного генератора 9, а мгновенна  частота с первичного источника шума 1 также меньше частоты опорного генератора 9. Когда мгновенна  частота с первичного источника шума 1 больше частоты опорного генератора 9, фазовое соотношение между сигналами на выходах фильтров нижних частот 4 и 5 измен етс  и фазовый дискриминатор 13формирует сигнал, при котором триггер 11 и коммутатор 10 устанавливаютс  в противоположное состо ние . В результате мгновенна  частота сигнала la выходе генератора шума становитс  меньше опорной частоты генератора 9. . Таким образом, происходит уплотнение спектра в области частот меньше частоты опорного генератора 9, и разрежение спектра в противоположной области , в результате чего и получаетс  симметричный спектр шума. При установке переключател  12 в противоположное положение деформгщии спектра будет обратной. Преимущество предлагаемого генератора шума заключаетс  в тс5м, что форма асимметричного спектра шума на выходе генератора не зависит от частоты опорного генератора и.следовательно , имеетс  возможность перестройки средней частоты спектра в широких пределах без изменени  его формы. Формула изобретени  Генератор шума, содержащий первичный источник шума, выход которого через параллельно включенные квадратурные каналы, каждый из которых сое тоит из последовательно соединенных первого модул тораг фильтра нижних частот и второго модул тора, соедине со входами сумматора, выход которого  вл етс  выходом генератора шума, ге нератор опорной частоты, выходы которого подключены к другим входам первых модул торов непосредственно,а вторых модул торов-через коммутатор, управл ющий вход которого подключен к выходу триггера, и переключатель, от ичающийс  тем, что, с целью увеличени  стабильности формы асимметричного спектра шума при изменении его средней частоты, введен фазовый дискриминатор, выходы которого подключены к выходам фильтров нижних частот, а выходы через контакты переключател  - ко входам триггера. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР ijo за вке № 2583229/18-09, кл. Н 03 В 29/00, 1978 (прототип).