[其他]多路不相关伪随机信号发生器

说明书

本发明的多路不相关伪随机信号发生器，属电子测试技术领域。

目前国内外用来与相关仪配套来估算系统脉冲响应函数的发生器，均为单通道伪随机信号发生器。如天津电子仪器厂1975年根据英国Solartron公司的产品仿造的XT    21型伪随机信号发生器和1985年生产的TD1660型伪随机信号发生器，以及1982年第二期《测控技术》刊登的《用单片机产生伪随机信号》，已在江苏省宝应县应振动仪器厂投入试生产，名称定为《WS-1型伪随机信号发生器》。这种仪器由于采用了微电脑控制，比XT21型和TD1660型伪随机信号发生器更为先进。它具有工作可靠，功能强、功耗低、体积小、重量轻，便于携带等优点，但仍为单通道伪随机信号发生器。这些发生器，虽在系统识别，结构振动模态分析，疲劳寿命试验等随机信号的仿真和在大气紊流、涌流等随机信号仿真以及在温度、压力、流量等随机变化模型的仿真等技术领域中得到广泛应用。但难以用于多变量系统识别和多点激振的模态分析中，也难以在被测系统工作情况无大变化的时间里，在同一瞬时收集到建模所需要的全部数据。

本发明的任务在于在《WS-1型伪随机信号发生器》的基础上，制造出一种，除满足单通道伪随机信号发生器所有功能之外，还要能用于多变量系统识别和多点激振模型分析以及线测试时，在系统工况无大变化的时间里，能在同一瞬时，收集到建模所需要的全部数据的多路不相关伪随机信号发生器。

本发明主要由一片单片微计算机，一片地址锁存器，一片程序贮存器，两片静态RAM，三片数/模转换器（即D/A转换器），以及晶振电路，分频器，移位寄存器和放大电路所组成。单片微计算机通过地址锁存器与程序贮存器相连，再外接静态RAM和D/A转换器。为了将D/A转换器输出的0～5V变为±5V，以A＃，B＃和C＃命名的各D/A转换器输出均接两级放大电路，进行双极电平转换。当信号发生器仅作单通道输出时，用A＃通道，当作双通道输出时，用A＃和B＃通道，当作三通道输出时，三路不相关伪随机信号可同时从A＃、B＃和C＃通道输出。

本系统利用微电脑和各种控制开关的软、硬结合，实现序列信号输出种类和移位寄存器级数选择，以达到精确控制钟频频带内的谱线出度。根据需要，本发明，实现了七种序列信号输出和七种移位寄存器级数的选择，即：

1）同步输出三路不相关二电平M序列，寄存器级数4～11;

2）同步输出二路不相关二电平M序列，寄存器级数4～11;

3）单路A＃通道输出二电平M序列，寄存器级数15，17，20，23，25，31;

4）单路A＃通道输出三电平M序列，寄存器级数2～8;

5）单路A＃通道输出五电平M序列，寄存器级数2～4;

6）单路A＃通道输出二项分布3、5、9和17电平三种序列;

7）单路A＃通道输出均匀分布256电平序列。

本发明除适用于控制系统识别，结构振动模态分析，疲劳寿命试验等技术领域和作为激励源，用于大气紊流、涌浪等随机信号的仿真，温度，压力，流量等随机变化模型的仿真之外，更适用于多变量系统识别和多点激振的模态分析中使用，在整个被测系统工作情况无大变化时间里，能在同一瞬时收集到建模所需要的全部数据。下面举例说明：设有一个二点输入M点输出的系统，显然该系统的频率响应函数H（f）是M行2列的矩阵：

Y（f）＝H（f）·X（f）

式中X（f）和Y（f）分别为输入信号和输出信号的富里哀变换，对上式作如下变换得：

H（f）＝Y（f）X^τ（f）〔X（f）X^τ（f）〕^-1

式中τ表示将输入频谱作共轭转置。该式也可写成下式：

式中G_yx为m×2阶互谐矩阵，G_xx为2×2阶输入信号互谱矩阵。

H（i,l)= (G_vx(i,l)G_xx(2,2)-G_vx(i,2)G_xx(2,1))/(DET［G_xx］)

H(i,2)= (G_vx(i,2)G_xx(l,l)-G_vx(i,l)G_xx(l,2))/(DET[G_xx])

（式中i＝1，2，3，…，m）