5. ГЕНЕРИРОВАНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ПО ДЛИТЕЛЬНОСТИ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Функцию которая случайным образом, с одинаковой вероятностью, равной 0,5, принимает одно из двух значений постоянных в промежутках времени, случайные по длительности, называют обобщенным телеграфным сигналом (рис. 12). Необходимость в получении такого сигнала возникает при моделировании многих физических явлений. Он также является весьма удобной формой реализации случайного сигнала со сплошным спектром в области инфранизких частот, включая частоты, сколь угодно близкие к нулю.

Рис. 12. Обобщенный телеграфный сигнал.

В предположении, что моменты смены знаков напряжения являются независимыми, функция корреляции и спектральная плотность сигнала будут описываться выражениями :

где — среднее в единицу времени число смены знаков напряжения.

Так как амплитуда является фиксированной величиной, легко контролируемой и стабилизируемой, то

единственным параметрам, подлежащим измерению и стабилизации, является Изменением можно регулировать в весьма широких пределах время корреляции (ширину спектра) сигнала. В качестве исходных для получения рассматриваемого сигнала могут использоваться случайные по моментам появления (пуассоновские) импульсы.

Рис. 13. Блок-схема генератора обобщенного телеграфного сигнала.

Однако для сравнительно малых значений целесообразно использовать выбросы флуктуаций видеошумов, получаемых с помощью тиратрона или любого другого источника. Блок-схема такого генератора приведена на рис. 13.

Шумы, генерируемые с помощью какого-либо источника, усиливаются и поступают на нормализатор (например, ждущий мультивибратор), где их выбросы стандартизуются по длительности и амплитуде. Усилитель шумов и нормализатор охвачены цепью регулировки. Отрицательное напряжение, пропорциональное среднему числу хаотических импульсов, поступает на усилитель шумов и регулирует коэффициент усиления каскада, а вместе с тем и число выбросов флуктуаций, превосходящих уровень срабатывания нормализатора.

Схема для преобразования ХИП в случайный телеграфный сигнал приведена на рис. 14. Поступающие на вход схемы импульсы через лампу запускают триггер работающий в режиме деления частоты. Сетки лампы триггера через резисторы соединены с сетками лампы на которой собран усилитель постоянного тока (УПТ), сопрягающий триггер с двумя другими УПТ, которые служат для преобразования двух однополярных последовательностей импульсов в одну

биполярную. Напряжения, снимаемые с анодных нагрузок усилителя, можно представить в виде

где среднее значение напряжения; — переменная полезная составляющая сигнала.

Рис. 14. Принципиальная схема преобразователя ХИП в обобщенный телеграфный сигнал.

Выходное напряжение

где

При

Описанный способ преобразования ХИП в случайный телеграфный сигнал применим для так как усилители постоянного тока имеют ограниченную полосу пропускания. Использовать же разделительную емкость для отделения постоянной составляющей нельзя, так как при этом неизбежно наряду с постоянной составляющей из сигнала исключаются и низкие частоты.

Схема стабилизации состоит из детекторного устройства, сглаживающего фильтра и каскада усиления шумов с регулируемым коэффициентом усиления. Так

как стабильность тем выше, чем больше коэффициент усиления петли регулирования, желательно при малом значении иметь большой коэффициент передачи детекторного устройства.

Рис. 16. Принципиальная схема детекторного устройства системы стабилизации

Этому условию удовлетворяет схема детектора, приведенная на рис. 15. Хаотические по моментам появления положительные импульсы поступают через катодный повторитель (левая половина лампы) на заторможенный блокинг-генератор. Положительные импульсы блокинг-генератора поступают на импульсный детектор (, диод Д), а затем на сглаживающий фильтр Напряжение на конденсаторе в широком диапазоне изменений пропорционально Измеряя это напряжение вольтметром с большим входным сопротивлением, можно судить об установившемся в генераторе значении .

Рис. 16. Коэффициент корреляции обобщенного телеграфного сигнала. теоретическая; 2 — экспериментальная кривая.

Блокинг-генератор после каждого срабатывания имеет определенное время парализации, в течение которого он не

может быть запущен. Для сокращения этого времени в цепь сетки включен диод через который происходит разряд конденсатора При практически каждый импульс вызывает срабатывание блокинг-генератора.

Степень приближения сигнала описанного генератора к обобщенному телеграфному сигналу показывает экспериментальный график (рис. 16) коэффициента корреляции сигнала (пунктирная кривая), полученный с помощью генератора, для которого