一種數字式任意概率分布的隨機信號發生器的製作方法
2023-12-02 06:59:51
專利名稱：一種數字式任意概率分布的隨機信號發生器的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種能產生任意給定概率分布的隨機信號發生器。
眾所周知，現有的數字式隨機信號發生器主要是由計算機按照一系列複雜的運算，產生任意給定概率分布的數字式隨機信號，如需要通過D/A變換器變化為任意給定概率分布的模擬隨機信號。這種方法的局限性在於需要一臺計算機，而且所產生的隨機信號帶寬受計算機速度的限制，尤其當隨機參量的概率分布較為複雜時，計算機需要經過較長時間才能產生一個信號值，使隨機信號的帶寬變窄。
本發明旨在設計一種寬帶的數字式隨機信號發生器，具有易於實現，帶寬和概率分布任意可控的特點。
本發明的技術解決方案是設計如附圖一所示的隨機信號發生器，其中1是固化了隨機信號樣本值的存貯器，2為二元隨機序列發生器，3是D/A變換器。基本設計構思是以二元隨機序列發生器產生的均勻分布的隨機數位訊號作地址去選取固化隨機信號樣本值存貯器中存放的任意給定概率分布的隨機信號樣本值，產生任意給定概率分布的數字隨機信號，通過D/A變換器則可變換為模擬的隨機信號。
本發明固化隨機信號樣本值隨機存貯器(1)是將各種概率分布的隨機信號樣本值存放(固化)在非易失性存儲介質中(PROM、EPROM等)。對於某一給定概率分布的隨機信號，先在幅度上對其進行量化(按均勻間隔)，假設量化為N個間隔，量化後的信號值為D1、D2……DN，(此數據即為將在存貯器內存放的數據)，然後根據概率密度函數或分布函數計算出隨機變量在每一間隔出現的概率，以P1、P2……PN表示，顯然∑Pi＝1。假如存貯器中存放M個數據，則M個數據按量化間隔分為N組(每組數據不同，數值不同)，第i組數據值為Di，數據個數為MPi個，把這M個數據按此分組存放後即可，存放時可順序存放，也可隨機存放。M越大，量化間隔數N越高，則產生的隨機信號越接近於實際的模擬信號。按此法分段存放其它概率分布的隨機信號樣本值。
本發明的二元隨機序列發生器(2)，由移位寄存器和異或電路組成(附圖2)，移位寄存器最後兩位經異或後送入寄存器的第一位。在一高頻時鐘Ts的控制下，移位寄存器對異或運隨結果不斷移位，輸出等概率分布的「0」和「1」的二元狀態序列，可以證明對於K位的移位寄存器，序列的最大長度為2K-1，若K＝50，則長度均為1015，在1000MHz時鐘Ts控制下，序列的固化期為300小時，在此情況下可將其看作完全隨機的信號。在移位寄存器上任取L個抽頭輸出，組為一個L位的二進位數，則可得到一個0至2L-1之間均勻分布的隨機數位訊號，以此作為地址信號去選取固化隨機信號樣本值存貯器中按給定概率分布的隨機信號樣本值，即可得到所需的隨機信號。控制時鐘Ts的頻率，即可產生不同帶寬的隨機信號。
本發明的優點是產生的隨機信號的周期與隨機樣本值存貯器(1)的存貯容量無關，僅取決於二元偽隨機序列的周期(由移位寄存器長度而定)，因此，選用較長的移位寄存器，可以得到較長周期的隨機信號(如前例的K＝50，長度為1015)。並且能產生任意給定概率分布的數字隨機信號，通過D/A變換器可將其變換為同樣概率分布的模擬隨機信號，如果採用的D/A變換器頻率足夠高，則可產生較寬頻譜的隨機信號。本髮結構簡單、成本低、易於實現，能廣泛地應用到信號處理、通訊和雷達系統研究中，以模擬這些系統的實際工作環境。
本發明有如下附圖
圖1是本發明的電原理圖其中1是固化隨機信號樣本值存貯器，2是二元隨機序列發生器，3是D/A變換器。
圖2是二元隨機序列發生器電原理圖。
本發明的一個實施例是產生一均勻分布的隨機信號，在EPOM中均勻固化0到255之間的數，二元隨機序列發生器的移位寄存器共由幾個具有並行置位，並行輸出，串行輸入功能的寄存器串聯而成，任選寄存器的8個並行輸出埠作為地址信號，則可產生0到255之間均勻分布的數字隨機信號，選用適當的D/A變換器，則可產生256個間隔均勻分布的模擬隨機信號。如按上述方法，在存貯器中固化其它概率分布的樣本值，則可產生按給定概率分布的隨機信號。
權利要求
1.一種數字式任意概率分布的隨機信號發生器，其特徵是由二元隨機序列發生器(2)產生的L位序列作為地址信號，以選取固化隨機信號樣本值存貯器(1)中的任意給定概率分布隨機信號樣本值，產生要求概率分布的數字隨機信號，通過D/A變換器(3)變為同樣概率分布的模擬隨機信號。
2.按權利要求1所述的固化隨機信號樣本值存貯器，其特徵是對要求的隨機信號，在幅度上均勻量化為N個間隔，量化質信號值分別為D1、D2……DN，出現概率分別為P1、P2……PN，若存放M個數據，則存放D1的個數為P1M。
3.按權利要求1、2所述隨機信號發生器，其特徵是二元隨機序列發生器由一個K位的移位寄存器和一異或門組成，任選L個抽頭作為地址信號。
4.按權利要求3所述的移位寄存器，其特徵是由幾個具有並行置位，並行輸出，串行輸入功能的寄存器串聯而成。
全文摘要
本發明是利用一個二元隨機序列發生器產生的均勻分布隨機序列作為地址信號去選取存貯器中的任意給定概率分布隨機信號樣本值，產生給定概率分布的數字隨機信號，再通過D/A變換器產生同樣概率分布的模擬隨機信號。具有結構簡單，易於實現，頻帶較寬等優點，能廣泛應用於信號處理、雷達和通訊領域。
文檔編號H03K3/84GK1060541SQ9110834
公開日1992年4月22日 申請日期1991年11月16日 優先權日1991年11月16日
發明者呂明, 張揚 申請人:電子科技大學