[其他]多功能随机信号发生器

说明书

多功能随机信号发生器是一种能产生多种概率分布和多种相关函数的随机信号源。

近年来，雷达、通信及生物医学工程等领域的技术正飞速发展，科学研究和生产实际要求设计和制造出具有多种性能和用途的随机信号发生器，以解决检测系统的测试和调试问题以及其它方面的特殊需要。近年来国内外具有多种概率分布的噪声发生器，大多是在数字计算机上用纸带读入方式或利用伪随机序列产生随机噪波，因此随机性不够理想，而且产生的噪波带宽受计算机运算速度的限制，要得到宽带噪声，就不得不使用价格昂贵的高速计算机。

据日本《三菱电技报》（1980年7月，第35-37页）报导，日本研制的《雷达回波模拟器》的杂波发生器部分，实际上是用计算机实现的，由纸带读出器、软磁盘及微型计算机组成，能产生概率密度为对数-正态、瑞利、高斯等三种杂波，能产生方位相关杂波。

本发明采用模拟电路，而且与前述日本的《雷达回波模拟器》的杂波发生器相比，具有更多的杂波分布种类，除了对数-正态、正态和瑞利分布外，还有指数分布、韦布尔（Weibull）分布，输出随机信号的相关函数也具有较多的种类：宽带、窄带、宽带和窄带的叠加。

本发明的发明要点在于将正态分布白噪声，经各种非线性变换来获得多种分布的随机信号。然后通过各种滤波器，获得各种相关噪波，实测证明，该信号具有良好的随机性。

附图1：仪器结构总框图。

附图2：韦布尔白噪声形成器结构框图。

附图3：韦布尔白噪声形成器输入端随机信号的概率密度函数及振幅直方图。

附图4：韦布尔白噪声形成器输入端随机信号的概率密度函数及振幅直方图。

附图5：1/p次律变换器结构方框图。

附图6：对数-正态白噪声形成器结构框图。

附图7：对数-正态白噪声形成器输入端随机噪声的概率密度函数及振幅统计直方图。

附图8：对数-正态白噪声形成器输出端随机噪声的概率密度函数及振幅统计直方图。

附图9：相关噪声形成电路框图。

附图10：宽带和窄带噪波叠加后的功率谱。

附图11：韦布尔白噪声尺度参数测试方案。

附图12：多功能随机信号发生器最佳实施方案线路图。

图1所示为本仪器结构框图，它包括以下几个部分：正态白噪声源〔1、2〕、韦布尔（Weibull）白噪声形成电路〔3〕、对数正态白噪声形成电路〔4〕、相关噪波形成电路〔5〕、功率放大器〔6〕噪声参数测试电路〔7〕及开关元件〔8、9〕。两个独立正态白噪声源产生的正态白噪声，输入到韦布尔白噪声形成电路后，形成韦布尔白噪声经功放输出，正态白噪声经对数-正态白噪声形成电路后，变为对数-正态白噪声经功放输出。上述三种白噪声形成电路作用及功放后，仪器即可输出相应的相关噪波。噪声参数测试电路，可指示输出韦布尔白噪声的形状及尺度参数以及其它噪波的有效电压值。现对仪器各部分分别说明如下：

1、正态白噪声源，用以产生正态分布白噪声：

精心选择齐纳二极管并让其工作在噪声区，然后将白噪声电流用晶体管放大，并以射随器做缓冲级，即可获得正态分布白噪声。在图13的实施例中，T₁、T₂、D₁、C₁、R₁、R₂、R₃、R₄及T₂、T₄、D₂、C₃、R₅、R₆、R₇、R₈、分别为两个正态白噪声源。在这里，选择齐纳二极管D₁、D₂是个关键，可选用2CW59、2CW19等，效果很好。

2、韦布尔（Weibull）噪声形成电路，用以形成韦布尔白噪声：

将正态白噪声通过一定的非线性变换，即得到韦布尔分布白噪声，其变换可表达为：

Z＝（X²₁+X²₂）^1/p

式中，X₁及X₂为两个独立的正态白噪声，p为韦布尔白噪声形状参数。