194422. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés egynél több csatornás digitális álvéletlen generátor előállítására
1 194.422 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés egynél több csatornás digitális álvéletlen generátor előállítására. Mint ismeretes a tudományos kutatás, a műszaki fejlődés számos olyan új mérési feladatot vet fel, amelynek csak a sztochasztikus méréstechnika alkalmazásával oldhatók meg. Ezek a feladatok a sztochasztikus méréstechnikai eszközök (korrelátorok, spektrumanalizátorok, különféle zajdiagnosztikai célberendezések stb.) rohamos fejlődését eredményezték. A sztochasztikusan változó mennyiségek mérésére kifejlesztett mérőberendezések esetében is — csak úgy, mint a determinisztikus jelek mérésére szolgáló berendezéseknél a függvény-generátorokra - szükség van a vizsgált folyamat által szolgáltatott jelsorozattá megegyező, de pontosan beállítható statisztikus tulajdonságokká rendelkező jelsorozat (vagy jelsorozatok) előállítására. Az ilyen előre meghatározott statisztikai tulajdonságokkal rendelkező zajjelek nemcsak a mérőberendezések hitelesítésére (kalibrálására) szolgálhatnak, de a méréseknél aktív szerepet is játszhatnak, például szabályozástechnikai méréseknél szélesspektrumú zavarójelek előállítására szolgálhatnak, adatátviteli szakaszok vizsgálatához is bizonyos esetekben statisztikusan változó véletlen jelekre (úgynevezett zajjelekre) van szükség. Az ilyen jelsorozatok előállítására váetlen generátorokat használnak. Ilyen véletlen jelgenerátor a HP 3722/A típus, amely két egymáshoz képest bizonyos mértékben változtatható eltolású (késleltetésű) digitális és egy analóg jelkimenettel rendelkezik. A generátor beállítható ciklushosszűságú álvéletlen (úgynevezett pseudo-random) jelsorozatot és úgymond végtelen ciklushosszúságú valódi zajjelet generál. A generátor elsődlegesen minden esetben egy úgynevezett primer digitális jelet állít elő (mely egyben a primer jelkimenete is), és ebből különféle hosszúságú schiftregiszter-láncon átvezetve hozza létre késleltetéssel a szekunder jelet. Ugyancsak a primer jelből, a jel RC-szűrőn történő átvezetésével állítja elő az analóg zajjelet. Az ismert álvéletlenjei generátor a kimenetein megjelenő jel't sorrendi és logikai hálózatok segítségével közvetlenül és folyamatosan állítja elő. Az elsődleges digitális jelet (mely közvetlenül a primer kimeneten mérhető) változtatható hosszúságú ún. schiftszámlálóval hozza létre. Mint ismeretes,ha egy N tagból álló schiftregiszter-lánc bizonyos regiszter kimeneteit EXCLUZIV—OR kapukkal (moduló-2 logikai műveletekkel) visszacsatoljuk a regiszterlánc bemenetére, akkor ez a schiftregiszter-lánc, melyet egy T periódus idejű órajellel léptetünk, olyan jelet generál, amely látszólagosan véletlenszerűen változik. Az így előállított álvéletlen jelsorozat kettő az ennediken mínusz egy órajel hosszúságú (ezt követően ismétlődik). Az ismert típusú álvéletlen generátor schiftszámlálója 4-től 16 regiszter hosszúságig egyesével növelhető. Az EXCLUZIC—OR visszacsatoló hálózat pedig egy logikai kapusorral vezérelve, ismert módon kapcsolódik a szükséges regiszter kimenetekre, illetve egymáshoz, biztosítva ezzel, hogy a választott regiszterhossz esetén mindig a leghosszabb (még ismétlődést nem tartalmazó) véletlen jelsorozat generálódjék. Például 4 regiszter esetén a 3 és 4 kimenetet kell moduló 2 művelettel a regisztersor bemenetére visszacsatolni , 16 regiszterhossz esetén pedig a 11 -es, 13-as, 14«s és a 16-os regiszterek kimenetét. így (a példánál maradva) 4 regiszterhosszúság esetén 15, 16 regiszter esetén pedig 65535 órajel hosszúságú még ismétlést nem tartalmazó ciklushossz állítható elő. Az ismert ál véletlen generátor legnagyobb hátránya, hogy a primer és szekunder jelek között a korreláció (a két jel egymás által való meghatározottsága) mértékét nem lehet változtatni, pedig erre különféle korrelátorok, zajdiagnosztikai berendezések kalibrálása végett igen nagy szükség van. További hátránya, hogy a primer digitális zajjelekhez képest a szekunderjel eltolása (késleltetése) a diszkrét schiftregiszterlánc miatt, a léptető órajelnek nem tetszőleges számú többszöröse (folyamatosan növekvő, illetve csökkenő késleltetés nem állítható be). Jelentős hátránya még, hogy a schiftszámláló változó és jelentős kapuidővel rendelkező visszacsatolásai miatt a megbízható (hazárdmentes) működés céljából viszonylag lassú működésű (maximális léptető órajel 1 mikroszekundum). Hátránya még, hogy a primeijelekhez képest csak egyetlen szekunderjelet szolgáltat (egy mérésen belül gyakran nagy szükség van több, különféle késleltetésű és korreláltságú szekunderjelre is). Hátrányként kell megemlíteni még azt is, hogy a jelsorozat ciklusszáma (ismétlések száma) nem állítható be. A találmánnyal célunk a fentiekben vázolt valamennyi nehézség egyidejű kiküszöbölése, és egy olyan megoldás létrehozása,amely:- egy primer és több szekunderjel generálására nyújt lehetőséget;- lehetővé teszi primer- és szekunderjelek között a korrelációs tényező tetszőleges beállításéit;- biztosítja, hogy a szekunder jelek késleltetése (egy ciklushosszúságig) a léptető órajel tetszőleges eg&zszámú többszöröse legyen;- igen nagysebességű hazárdmentes működést tesz lehetővé;- lehetővé teszi a jelsorozatok ismétlődési számának beállítását. A találmánnyal megoldandó feladat ennek megfelelően egy olyan eljárás és berendezés digitális álvéletlen generátor kialakítása, amely egy primer és egy vagy több szekunder kimenettel rendelkezik. A primer jelsorozat ciklushosszát meghatározó schiftszámláló regiszterhossz egy műszakilag indokolt határon belül egyenként növelhető. A regiszterhossz szükség esetén olyan hosszúra választható, hogy a generált jelsorozat valódi véletlen jelsorozatnak legyen tekinthető. Az álvéletlen jelgenerátor működési sebessége (a léptető órajel periódus ideje) igen széles tartományban folyamatosan változtatható (nagy működési sebesség mellett is megbízhatóan, hazárdmentesen műjcödjön). Lehetővé teszi a primerjelhez képest a szekunderjelnek, vagy jeleknek egy ciklushosszúságon belül, a léptető órajel tetszőleges egészszámú többszörösével megegyező késleltetését. Biztosítja a primerjel és a szekunderjel, vagy jelek közötti korreláció mértékének tetszőleges értékű (*100#... —100#) beállítását. Az álvéleten jelgenerátoron indított folyamatos és előírt ciklusszámra történő leállást biztosító üzemmód is beállítható. A találmány alapja az a felismerés, hogy a feladat egyszerűen megoldódik, ha először egy primeijelet, majd abból szekunderjelet vagy jeleket álltunk elő. A találmány szerinti eljárás egy olyan ismert eljárás továbbfejlesztése, melynek során először eldöntjük, hogy milyen gyakoriságú, sebességű véletlen jeleket állítsunk elő, valamint azt, hogy az egyes csatornák jele között milyen legyen a viszony. Ezeket a paramétereket letároljuk á a tárolt paraméterek alapján elkezdjük a váetlen jelek generálását úgy, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
