專利名稱：一種任意概率分布隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器，它能產(chǎn)生按任意給定概率分布變化的寬帶隨機(jī)信號(hào)，如產(chǎn)生幅度、相位或頻率隨機(jī)變化的信號(hào)。
眾所周知，通常使用的隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器有器件熱噪聲和計(jì)算機(jī)(或數(shù)字電路)兩種方式，如

圖1和圖2所示。前者所產(chǎn)生的噪聲信號(hào)通常為高斯分布，利用它難以產(chǎn)生其它概率分布的隨機(jī)信號(hào)。后者利用計(jì)算機(jī)按照一系列復(fù)雜的算法進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生任意給定慨率分布的數(shù)字式隨機(jī)信號(hào)，再通過(guò)D/A變換器將其變換成模擬隨機(jī)信號(hào)。這種方法的局限性在于所產(chǎn)生的隨機(jī)信號(hào)的帶寬受計(jì)算機(jī)速度的限制，尤其當(dāng)隨機(jī)參量的概率分布較為復(fù)雜時(shí)，計(jì)算機(jī)需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才能運(yùn)算產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)值，使隨機(jī)信號(hào)的帶寬變窄。
本發(fā)明旨在設(shè)計(jì)一種新的隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器，它具有易于實(shí)現(xiàn)，頻率寬，概率分布任意可控的特點(diǎn)，且能隨意產(chǎn)生幅度、相位或頻率隨機(jī)變化的隨機(jī)信號(hào)。
本發(fā)明的特征在于，在圖3所示的電壓放大電路中，已知輸出信號(hào)V0＝-R2/R1·Vi，若R1為一固定電阻，R2的阻值能隨機(jī)變化，當(dāng)Vi＝Vc為一恒定值時(shí)，V0＝-(Vc/R1)R2，此時(shí)V0隨Rr而隨機(jī)變化，可以證明其概率分布規(guī)律與Rr的完全相同;當(dāng)Vi＝Sinω0t時(shí)，V0＝-(R2/R1)?！inω0t，此時(shí)V0的調(diào)制幅度隨Rr而隨機(jī)變化。同樣在圖4所示的移相電路中，相移φ＝-2·arctg(ω0R4·C)，若R4或C1隨機(jī)變化，則相移φ也隨機(jī)變化，其分布規(guī)律與R4或C1值的分布規(guī)律相同。以此類推，在其它的調(diào)制電路中，若某些電阻(電容)隨機(jī)變化，則能產(chǎn)生其它相應(yīng)的隨機(jī)信號(hào)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明選用二元隨機(jī)序列發(fā)生器和電阻(或電容)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)來(lái)產(chǎn)生電阻值(電容值)隨機(jī)變化的電阻(電容)。圖5為本發(fā)明原理圖，圖中1為二元隨機(jī)序列發(fā)生器，2為電阻(電容)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，3為放大或調(diào)制電路。
本發(fā)明的二元隨機(jī)序列發(fā)生器可以是計(jì)算機(jī)電路或其它數(shù)字電路，在充分論證了其技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性后，選用移位寄存器和異或電路組成(附圖6)，移位寄存器最后兩位經(jīng)異或后送入寄存器的第一位。在一高頻時(shí)鐘Ts的控制下，移位寄存器對(duì)異或運(yùn)算結(jié)果不斷移位，輸出等概率分布的“0”和“1”的二元狀態(tài)序列，可以證明對(duì)于M位的移位寄存器，序列的最大長(zhǎng)度為2M-1，若M＝50，則長(zhǎng)度為1015，在1000MHz時(shí)鐘Ts控制下，序列的周期為300小時(shí)，在此情況下可將其看作完全隨機(jī)的信號(hào)。在移位寄存器上任取N個(gè)抽頭輸出，組成一個(gè)N位的二進(jìn)制數(shù)，則可得到一個(gè)0至2N-1之間均勻分布的隨機(jī)數(shù)字信號(hào)。
本發(fā)明的電阻(電容)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)由K個(gè)電阻(電容)和模擬電子開(kāi)關(guān)組成(圖7所示)，模擬電子開(kāi)關(guān)接通哪個(gè)電阻(電容)由移位寄存器上取的N個(gè)抽頭輸出的隨機(jī)序列控制，電阻(電容)個(gè)數(shù)K＝2N，其個(gè)數(shù)取決于隨機(jī)信號(hào)的量化間隔，K大則量化間隔小，所形成的“隨機(jī)電阻(電容)”也更接近于模擬變化。若K個(gè)電阻(電容)的值均勻分布，則產(chǎn)生的隨機(jī)電阻(電容)值也均勻分布，如K個(gè)電阻(電容)值高斯分布，則產(chǎn)生的隨機(jī)電阻(電容)值高斯分布。按此思路，則可獲得其它任意給定概率分布的隨機(jī)電阻(電容)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能產(chǎn)生任意給定概率分布的隨機(jī)信號(hào)，以及幅度、相位或頻率隨機(jī)變化的信號(hào)，選用高速的移位寄存器和電子模擬開(kāi)關(guān)，則能產(chǎn)生頻譜較寬的隨機(jī)信號(hào)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、成本低，能夠廣泛的應(yīng)用到現(xiàn)代信號(hào)處理、雷達(dá)和通訊系統(tǒng)中，以模擬這些系統(tǒng)的實(shí)際工作環(huán)境。
本發(fā)明有如下附圖圖1是采用熱噪聲器件的隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器原理圖。
圖2是采用計(jì)算機(jī)或數(shù)字電路的隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器原理圖。
圖3是本發(fā)明的產(chǎn)生幅度隨機(jī)信號(hào)和隨機(jī)調(diào)幅的調(diào)制電路圖。
圖4是隨機(jī)移相調(diào)制電路圖。
圖5是本發(fā)明的原理圖。圖中1是二元隨機(jī)序列發(fā)生器，2是電阻(電容)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，3是放大或調(diào)制電路。
圖6是二元隨機(jī)序列發(fā)生器的電路原理圖。
圖7是電阻開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)原理圖。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是，二元隨機(jī)序列產(chǎn)生器的移位寄存器由幾個(gè)具有并行置位，并行輸出，串行輸入、輸出功能的寄存器串聯(lián)而成，采用圖3所示的電路，若Vi＝1V，R1＝1K，電子模擬開(kāi)關(guān)為8選1的開(kāi)關(guān)(如CD4051B)，8個(gè)電阻分別為0、1、2、3、4、5、6、7K，則可產(chǎn)生0、1、2、3、4、5、6、7V的均勻分布的隨機(jī)電壓信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種任意概率分布隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器，其特征是二元隨機(jī)序列發(fā)生器(1)產(chǎn)生的隨機(jī)序列去控制電阻(電容)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)(2)，形成按任意給定概率分布的電阻(電容)，接入給定的放大或調(diào)制電路(3)中，產(chǎn)生所需的任意給定概率分布的隨機(jī)信號(hào)。
2.按權(quán)利要求1所述的隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器，其特征是電阻(電溶)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)由K個(gè)其值按任意給定概率分布的電阻(電容)和模擬電子開(kāi)關(guān)組成。
3.按權(quán)利要求1所述的隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器，其特征是二元隨機(jī)序列發(fā)生器由一個(gè)M位的移位寄存器和一異或門(mén)組成，移位寄存器的N個(gè)抽頭，組成N位的二元隨機(jī)序列。
4.按權(quán)利要求1所述的隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器，其特征是放大或調(diào)制電路是電壓放大電路、移相電路或調(diào)頻電路以產(chǎn)生所需的隨機(jī)信號(hào)。
5.按權(quán)利要求1或2所述的隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器，其特征是電阻(電容)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)中電阻(電容)值的分布決定信號(hào)的概率分布。
全文摘要
本發(fā)明是利用一均勻分布的隨機(jī)序列去控制由K個(gè)其值按任意給定概率分布的電阻(電容)和電子模擬開(kāi)關(guān)組成的電阻(電容)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)的通斷，將此網(wǎng)絡(luò)接入放大或調(diào)制電路中而產(chǎn)生任意給定概率分布的隨機(jī)信號(hào)，如幅度、相位或頻率隨機(jī)變化的信號(hào)。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)，能廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、通訊和信號(hào)處理領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G06F1/02GK1062225SQ9010619
公開(kāi)日1992年6月24日 申請(qǐng)日期1990年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月12日
發(fā)明者呂明, 張揚(yáng), 黃振興 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)