Устройство для моделирования импульсных помех

Устройство для моделирования импульсных помех

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ, содержащее сумматор , два генератора импульсов, выходы которых подключены к входам генераторов псевдослучайной последовательности импульсов, первой и второй групп соответственно, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго элементов И, о т л .ича ощееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем. оЬесйечения непрерывности распределения амплитуд импуль .сов и пуассоновского потока импульсов , оно дополнительно содержит третий и четвертый элементы И, блок умножения, интегратор, блок воспроизведения экспоненты, третий генератор импульсов и третью группу генераторов псевдослучайной последовательности , причем выход третьего генератора импульсов соединен с входами генераторов псевдослзгчайной последовательности импульсов третьей группы, выходы которых соединены с Соответствующими входами третьего элемента И, выход которого подключен к первоS му входу сумматора, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого через блок воспроизведения экспоненты подключен к второму входу сумматора и непосредственно к первомуО входу блока умножения, выход которого является выходом устройства, а второй вход блока умножения соединен с выходом четвертого элемента И, которого подключены к выходам со первого и второго элементов И. 4; о DO

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 31д11 С 06 С 7 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3477924/18-24 (22) 04.08.82 (46) 23.05.84. Бюл. У 19 (72) А.Г.Брусенцов, В.Я .Конторович, В.З.Ляндрес и Ю.В.Полозок (53) 681.333 (088.8) (56) 1. Гурвич И.С. Защита ЭВМ от внешних помех. M., "Энергия", 1975.

2. Coon R.M. Bolton E Ñ., Bensema M.Е. А Simulator for HF

Atmospheric Radio Noise. ESSA Technical Report ERL 128 †I 90 ..Institute

for Telecommunication Sciences. Boulder, Colorado, USA (прототип) .. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ, содержащее сумматор, два генератора импульсов, выходы которых подключены к входам генераторов псевдослучайной последовательности импульсов, первой и второй групп соответственно, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго элементов И, о т л .и ч а to щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем ооес11ечения непрерывности распределения амплитуд импульсов и пуассоновского потока импульсов, оно дополнительно содержит третий и четвертый элементы И, блок умножения, интегратор, блок воспроизведения экспоненты, третий генератор импульсов и третью группу генераторов псевдослучайной последовательности, причем выход третьего генератора импульсов соединен с входами генераторов псевдослучайной последовательности импульсов третьей группы, выходы которых соединены с соответствующими входами третьего элемента

И, выход которого подключен к перво- Я му входу сумматора, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого через блок воспроизведения экспоненты подключен к второму входу сумматора и непосредственно к первомуЯ входу блока умножения, выход которого является выходом устройства, а второй вход блока умножения соединен с выходом четвертого элемента И, вхо» .ды которого подключены к выходам первого и второго элементов И. !

1094037

Изобретение относится к электронному моделированию, предназначено для имитации импульсных электрических помех различного происхождения и может быть использовано для экспериментального изучения восприимчивос.ти к такого рода помехам информа— ционных устройств.

Известно устройство моделирования импульсных помех, принцип действия которого основан на том, что интервалы между выбросами за достаточно высокий уровень нормального широкополосного шума имеют распределение, близкое к экспоненциальному.

Имитатор содержит источник шумового напряжения (шумовой диод или транзистор), управляемый пороговый элемент и формирователь импульсов требуемой длительности (ждущий мультивибратор) И.

Однако поскольку описанное свойство интервалов имеет место лишь при достаточно высоком пороге, имитатор может воспроизводить лишь потоки с малой интенсивностью. Кроме того, имитатор не обеспечивает случайности амплитуд и группирования импульсов в пачки.

Наиболее близким к изобретению является имитатор импульсных помех атмосферного происхождения, в основу построения которого положена модель помех, использующая распределение

Релея амплитуд импульсов и распределение, Пуассона числа импульсов в пачке, т.е. экспоненциальное распределение интервалов между импульсами и между пачками, Имитатор состоит из двух автономных частей, одна из которых определяет временные и амплитудные параметры элементарных импульсов моделируемой помехи, а вторая временные параметры пачек, в которые группируются зти импульсы. Обе части имеют многоканальную структуру, причем число каналов определяется числом градаций амплитуд импульсов и пачек.

Каждый канал обеих частей имитатора представляет собой последовательное соединение многовходового элемента И, мультивибратора и аттенюатора, возбуждаемое генератором псевдослучайной бинарной последовательности импульсов. Генераторы псевдослучайных последовательностей синхронизируются генераторами перио5

t0

55 дической импульсной последовательности.

Поток, образованный таким образом, подается на ждущий мультивибратор, формирующий импульсы требуемой длительности (2).

Однако парциальные потоки при выбранной схеме вероятностного прореживания весьма далеки от пуассоновских. Парциальные потоки при выбранной схеме формирования принципиально зависимы. Точность воспроиз ведения функции распределения амплитуд результирующего потока ограничена числом каналов устройства.

Целью изобретения является рас1 ширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения непрерывности распределения амплитуд импульсов и пуассоновского характера потока импульсов, Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее сумматор, два генератора импульсов, выходы которых подключены к входам генераторов псевдослучайной последовательности импульсов первой и второй групп соответственно, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго элементов И, дополнительно введены третий и четвертый элементы И, блок умножения, интегратор, блок воспроизведения экспоненты, третий генератор импульсов и третья группа генераторов псевдослучайной последовательности, причем выход третьего генератора импульсов соединен с входами генераторов псевдослучайной последовательности импульсов третьей группы, выходы которых соединены с соответствующими входами третьего элемента И, выход кото- рого подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого через блок воспроизведения экспоненты подключен к второму входу сумматора и непосредственно к первому входу блока умножения, выход которого явля0 ется выходом устройства, а второй вход блока умножения соединен с выхоцом четвертого элемента И, входы которого подключены к выходам первого и второго элементов И.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства моделирования импульсных помех, на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу ,устройства

1094037

Устройство содержит первый, второй. и третий генераторы 1-3 импульсов, осуществляющие синхронизацию трех групп генераторов псевдослучайных бинарных последовательностей импульсов, каждая из которых содержит по четыре генератора 4-7, 8-11 и 12-15 второй, третий и первый элементы И

16-18 (каждый на четыре входа), 1Î блок 19 умножения, сумматор 20, интегратор 21 и блок 22 воспроизведения экспоненты, четвертый элемент

И 23. Выходы перестраиваемых генераторов 1-3 периодической импульсной последовательности соединены с входами генераторов 4-7, 8-11 и 12-15 псевдослучайных последовательностей соответственно, выходы которых соединены с входами трех элементов И 16-182 соответственно, причем выходы элементов И 18 и 16 соединены с входами элемента И 23, а выход элемента

И 17 — с первым входом сумматора 20, выход которого соединен с входом интегратора 21, выход которого подключен к входу блока 22 воспроизведения экспоненты, вход которого соединен с вторым входом сумматора

20, причем выход интегратора 21 соединен также с первым входом блока 19 умножения, второй вход которого соединен с выходом элемента И 23, а выход является выходом устройства.

Перестройка частот генераторов 1 и 2 приводит к изменению интенсивности потоков элементарных импульсов и пачек, а частоты генератора 3 — к изменению параметров распределения амплитуд импульсов .

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 периодической импульсной последовательности, период которой равен минимальному интервалу между следующими друг за другом импульсами реальной помехи, синхронизирует группу одинаковых генераторов псевдослучайной последовательности.

Сигналы этих генераторов представля.ют собой квазибиномиальную последовательность с одинаковыми вероятностями импульса и паузы.

Поскольку начальные состояния генераторов 4-7 этой группы выбира35 ются различными, их выходы практически некоррелированы. В среднем один раз на 16 тактов генератора одновременно на всех выходах генераторов 4-7 появляется импульс, который проходит элемент И 18. Таким образом, на его выходе наблюдается ! квазибиномиальный поток с вероятностью импульса 1/16 и паузы 15/16, который и представляет собой поток, достаточно близкий к пуассоновскому, т.е. распределение между импульсами в этом потоке близко к экспоненциальному. Псевдослучайные последовательности импульсов с выходов генераторов 4-7 представляют собой последовательности максимальной длины.

Период их, очевидно, должен быть больше максимальной длительности пачек и в потоке реальных импульсных помех, что однозначно определяет число триггеров в регистрах сдвига, на которых построены генераторы.

Например, если максимальная длительность интервала между импульсами моделируемой помехи7 имп = 1 мкс, а максимальная длительность пачки импульсов Lnð = 1 мс, то частота синс хронизирующего генератора равна

10 Гц, число триггеров в генераторе

7 (или 4, или 5, или 6) должно быть больше

p,, ".„",," Ь Фа:ю.

Группа элементов 2, 8, 9, 10, 11 и 16 функционирует аналогично, однако период сигнала генератора 2 периодической импульсной последовательности синхронизирующего генераторы 11, 8, 9 и 10 псевдослучайной последовательности равен минимальной длительности пачки реальных импульсных помех. Период псевдослучайной последовательности должен быть не меньше длительности сеанса моделирования.

Так, если минимальная длительность пачкиТдmin= 0,1 мс, а период локальной квазистационарности реальной помехи, определяющий максимальную длительность сеанса моделирования бмк = 100 с, число триггеров в генераторе 11 (или 8, или 9, или 10) должно быть не меньше а оу „ Йр ю =20, а частота генератора 2 должна быть равной f0 Гц.

На выходе элемента И 16, объединяющего выходы генераторов квазибиномиальной последовательностй с одинаковыми вероятностями импульса и паузы, наб1094037 людается квазибиномиальный поток с вероятностью импульса 1/16, а паузы — 15/16, т.е ° практически кваэи-. пуассоновский поток с распределением интервалов между импульсами, близким 5 к экспоненциальному. Длительность импульсов с выхода элемента И 16 всегда больше длительности импульсов с выхода элемента И 18 (обычно они отличаются на несколько порядков, в приведенном примере на два порядка).

Импульсы с выходов элементов И 18 и 16 поступают на разные входы элемента И 23 на выход которого прохоз дят лишь те импульсы с выхода элемента И 18, которые перекрываются по времени с импульсами с выхода элемента И 16, в результате чего на выходе элемейта И 23 наблюдается квазипуассоновский поток пачек квазипуассоновских импульсов постоянной амплитуды.

Блок формирования амплитудных характеристик моделируемых импульсных потоков функционирует следующим образом.

Генератор 3 периодической импульсной последовательности синхронизирует генераторы 15, 12, 13 и 14 псевдослучайных последовательностей, выхо- 30 ды которых объединены четырехвходовым элементом И 17, на выходе которого аналогично описанному, формируется квазипуассоновский поток импульсов постоянной амплитуды, поступающий

I на первый вход сумматора 20 электронной модели нелинейного фильтра первого порядка. На выходе интегратора 21 фильтра, соединенного через безынерционный нелинейный элемент 22 с 40 вторым входом сумматора 20, наблюдается последовательность перекрывающихся реакций фильтра на одиночные импульсы с выхода элемента И 17.

Распределение мгновенных значений 45 этого процесса (типа заряд-разряд) определяется характеристикой блока

22, но всегда определено на положительной полуоси, так как процесс на выходе интегратора 21 всегда поло-gp жителен. Поскольку амплитуды импульсов реальных помех обычно независимы, интервал корреляции процесса на выходе интегратора 21 должен быть меньше минимального интервала между одиночными импульсами помехи, т.е. др (ф»мл - Для того, чтобы это условие выполнялось, нужно, чтобы минимальная длительность интервала между импульсами на выходе элемента И 17, т.е. период колебаний генератора 3, @ыл по крайней мере на порядок меньше. В приводимом примере частота генератора 3 должна быть не меньше 10 Гц. Число триггеров в

1 генераторах 15, 12, 13 и 14 также, как и в генераторах 7, 4, 5 и 6, определяется максимальной длительностью пачек моделируемых импульсов.

Сигналы с выхода интегратора 21 и элемента И 23 поступают на разные входы блока 19 умножения, где и осуществляется модуляция квазипуассоновских импульсов по амплитуде. Таким образом, на выходе блока 19 наблюдается поток пачек импульсов с заданным распределением амплитуд и распределениями между импульсами в пачках, а также между самими пачками, близкими к экспоненциальным.

Технические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известными устройствами моделирования импульсных помех заключаются в том, что поток импульсов, имитирующих реальные импульсные помехи, весьма близок к пуассоновскому, т.е. распределение интервалов между импуль" сами практически экспоненциальное, импульсы группируются в пачки, поток которых также весьма близок к пуассоновскому. Число импульсов в пачке случайно, амплитуда импульсов случайна и имеет непрерывное распределение. Кроме того, параметры как временных, так и амплитудных статистических характеристик моделируемых помех регулируются в широких пределах, Устройство обеспечивает больший по сравнению с базовым объектом экокомический эффект. При испытаниях на помехозащищенность по отношению к импульсным помехам радиэлектронной аппаратуры открывается возможность выяснить поведение последней в условиях, максимально близких к наблюдаемым в действительности. Такие испытания являются практически исчерпывающими и в существенной степени снижают необходимый объем дорогостоящих натурных испытаний.

1094037 094037

Вцццдц Заказ 344 1 /39 Ти аа 669 Ыдписное àï ШШ Патент", . Ужгород,ya.Gyaeamaa, 4