Устройство тактовой синхронизации многоканального сигнала

Устройство тактовой синхронизации многоканального сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиоэлектро нике. Для повышения помехоустойчивости блок 17 фильтрации тактовой частоты выполнен в виде кольца фазовой автоподстройки частоты, состоящего из фазового детектора 18, петлевого фильтра нижних частот (ФНЧ) 19, управляемого г-ра 20 и индикатора 21 синхронизации. Введен дополнительный сумматор 16. В каждый из п каналов обработки сигнала введены последовательно соединенные амплитудный детектор 6, ФНЧ 7, функциональный делитель 10, перемножитель 11, регулируемый у-ль 13, алгебраич. сумматор 4, астатическое звено 3 и дополнительный управляемый круговой фазовращатель 1 и последовательно соединенные ФНЧ 8, пороговый блок 9 и ключ 2. Фазовращатели 1 и 14 выполнены идентично. 2 ил. & оо ел tsD 05 о:)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1352661

А1 (gg 4 Н 04 Т 3/06, Н 04 L 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCXOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3976263/24-09 (22) 26.08.85 (46) 15.11.87.Бюл.№ 42 (72) С.А.даниэлян, Ю.M.Супер, Ю.С.Щедров и Г.В.Ярошевский (53) 621.394,662(088.8) (56) Патент СНА ¹ 2949503, кл.331-11, 1960. (54) УСТРОЙСТВО ТАКТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ МНОГОКАНАЛЬНОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к радиоэлектронике, Для повышения помехоустойчивости блок 17 фильтрации тактовой частоты выполнен в виде кольца фазовой автоподстройки частоты, состоящего из фазового детектора 18, петлевого фильтра нижних частот (ФНЧ) 19, управляемого г-ра 20 и индикатора 21 синхронизации. Введен дополнительный сумматор 16. В каждый из и каналов обработки сигнала введены последовательно соединенные амплитудный детектор 6, ФНЧ 7, функциональный делитель 10, перемножитель

11, регулируемый у-ль 13, алгебраич. сумматор 4, астатическое звено 3 и дополнительный управляемый круговой фазовращатель 1 и последовательно соединенные ФНЧ 8, пороговый блок 9 и ключ 2. Фазовращатели 1 и 14 выполнены идентично. 2 ил.

1352661

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в системах выделения тактовой частоты радиолиний с многолучевым распространением сигнала, сетях передачи информации, помехозащищенных системах связи и в других случаях, когда для выделения тактовой частоты имеется несколько копий сигнала с разными !0 задержками, но одной и той же тактовой частотой.

ЦеЪью изобретения является повышение помехоустойчивости.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройстна тактовой синхронизации многоканального сигнала," на фиг.2 — вариант выполнения кругового фазонращателя и астатического звена. 20

Устройство тактовой синхронизации многоканального сигнала содержит и каналов обработки сигнала, в состав каждого из которых входят управляемый круговой фазовращатель

1, ключ 2, астатическое звено 3, алгебраический сумматор 4, фазовый детектор 5, амплитудный детектор 6, первый и второй фильтры нижних частот (ФНЧ) 7 и 8, пороговый блок 9, 30 функциональный делитель 10, перемножитель 11, элемент задержки 12, регулируемый усилитель 13 и дополнительный управляемый круговой фазовращатель 14, а также сумматор 15, дополнительный сумматор 16 и блок фильтрации тактовой частоты (ТЧ) )7, выполненный в виде кольца фазовой антоподстройки частоты (ФАПЧ), в состан которого входят входной фазовый детектор 18, петлевой фильтр йижних частот (ФНЧ) 19, управляемый генератор 20 и индикатор синхронизации 21, управляемый круговой фазовращатель 1 и дополнительный управляемый круговой фазовращатель 14 выполнены идентично и содержат блок сдвига фазы на п/2

22 (26), первый и нторой перемножители 23 и 24 (27 и 28) и сумматор 25 (вычитатель 29), а астатическое звено 50

3 содержит преобразователь 30 напряжение — частота, ренерсивный счетчик

31 и преобразователь кодов 32.

Устройство тактовой синхронизации многоканального сигнала работает

55 следующим образом.

На входы п каналов обработки сигнала подаются канальные .сигналы н смеси с шумом, н спектре которых должна присутствовать составляющая тактовой частоты (ТЧ).

До появления сигналов н каналах обработки сигнала на их входы подается только шум, поэтому напряжения на выходах амплитудных детекторов б -6„ и, следовательно, на входах пороговых блоков 9, -9„ ниже порога . срабатывания и кличи 2 -2 разомкну1 ты. Поэтому на входе блока фильтрации ТЧ 17 суммарное выходное напряжение равно нулю, синхронизм отсутствует и индикатор синхронизма кольца ФАПЧ 21 устанавливает постоянные времени астатических звеньев 3 -3

1 t1 большими, больше постоянной времени блока фильтрации ТЧ 17. Управляемый круговой фазовращатель 1„ -1„ и дополнительные управляемые круговые фазовращатели 14 -14 — в произвольи ном состоянии.

Пусть сигналы, содержащие составляющие ТЧ, одинаковой для всех каналов обработки сигнала, различающиеся по амплитуде и задержке, появляются н некоторых или но всех каналах -обработки сигнала. Тогда напряжение на выходах амплитудных детекторов 6 в тех каналах обработки сигнала, где появились сигналы, станет отличным от нуля и там, где амплитуда сигналов достаточно велика, превысят пороги срабатывания пороговых блоков 9.

Тогда пороговые блоки 9, сработав, замкнут н соответствующих каналах обработки сигнала кличи 2 и на выходе сумматора 15 появится напряжение. в котором составляющая ТЧ равна векторной сумме составляющих этой частоты н .тех каналах обработки сигнала, где замкнуты ключи 2.

По напряжении с выхода сумматора

15 кольцо ФАПЧ блока фильтрации ТЧ

17 входит в синхронизм, при этом частота напряжения управляемого генератора 20 кольца ФАПЧ становится равной тактовой частоте, а фаза отличается от фазы выходного сумматора 15 на

90 — а V где д q — фазовая ошибка кольца ФАПЧ. Поскольку в процессе вхождения индикатор синхронизма 21 кольца ФАПЧ не срабатывает, постоянная времени астатических звеньев 31—

3 „ остается большой, и управляемые круговые фазовращатели -1 и до1 полнительные управляемые круговь1е фазонращатели 141-14, не успевают заметно изменить своего состояния.

1352661

TIo окончании вхождения в синхронизм срабатывает индикатор синхронизма 21, который при этом устанавливает постоянные времени астатических звеньев 3„ †3 „ меньшими, чем постоянная времени кольца ФАПЧ блока фильтрации ТЧ 17, при этом петли регулирования фазы (задержки) на входах каналов обработки сигнала становятся более широкополосными и, следовательно, более быстродействующими чем кольцо ФАПЧ.

Напряжение на выходе фазового детектора 5 работающего канала обработки сигнала пропорционально расфазировке выходного сигнала управляемого кругового фазовращателя 1 относительно выходного напряжения управляемого генератора 20: оно равно нулю, когда расфазировка равна 90 . Это напряжение проходит через алгебраический сумматор 4 и астатическое звено 3 на управляющий вход управляемого кругового фазовращателя 1, изменяя его состояние так, чтобы напряжение ошибки на выходе фазового детектора 5 стало равным нулю. Следовательно, фазы выходных напряжений всех работающих каналов обработки сигнала после установлЕния синхронизма становятся одинаковыми и отличаются от фазы. управляемого генератора 20 на 90

Пусть теперь после установления синхронизма в одном из пустых прежде каналов обработки сигнала, где пороговый блок 9 держал ключ 2 разомкнутым, появится сигнал. Тогда аналогично описанному цепь амплитудный детектор 6, второй ФНЧ 8 и пороговый блок

9 этого канала обработки сигнала замыкает ключ 2 и на первом входе фазового детектора 5 и на входе сумматора 15 появляется напряжение этого сигнала. На выходе фазового детектора

5 этого канала обнаружения сигнала появляется напряжение ошибки, которое через алгебраический сумматор 5 и астатическое звено 3 проходит на управляющий вход управляемого кругового фазовращателя 1 этого канала обработки сигнала.

Так как устройство находится в синхронизме, постоянная времени всех астатических звеньев 3„-3„ меньше постоянной времени кольца ФАПЧ блока фильтрации ТЧ 17, поэтому фаза выходного напряжения управляемого генератора 20 не успевает заметно изме55

50 няться за время, в течение которого петля регулирования, состоящая из фазового детектора 5, алгебраического сумматора 4, астатического звена

3 и управляемого кругового фазовращателя 1 изменит фазу выходного сигнала данного канала обработки сигнала так, что она станет равна фазе выходного напряжения остальных работающих каналов обработки сигнала и будет как и они отличаться от фазы выходного напряжения управляемого генератора 20 кольца ФАПЧ на 90

Рассмотрим случай, когда в одном из работающих каналов обработки сигнала напряжение сигнала уменьшится ниже порога срабатывания порогового блока 9 или пропадет совсем. При этом напряжение на выходе амплитудного детектора 6 этого канала обработки сигналауменьшится или станет равным нулю, пройдя через второй ФНЧ 8 и пороговый блок 9 этого канала обработки сигнала, оно вызовет размыкание: ключа 2 этого канала обработки сигнала. Таким образом испортившийся канал обработки сигнала с ухудшившимся отношением сигнал— шум будет отключен от сумматора 15 и не будет ухудшать фильтрацию напряжения тактовой частоты блоком фильтрации ТЧ 17.

Таким образом, после установления в устройстве синхронизма появление и или пропадание сигналов любых каналов обработки сигнала, кроме случая пропадания всех сигналов одновременно, не влияет на фазу напряжения ТЧ на выходе управляемого генератора 20 кольца ФАПЧ.

В случае одновременного пропадания сигналов всех каналов обработки сигнала аналогично описанному для одного канала обработки сигнала будут разомкнуты ключи 2 всех работающих каналов обработки сигнала, поэтому сумматор 15 будет отключен от всех каналов обработки сигнала и шумы с их входов не будут проходить на вход блока фильтрации ТЧ 17. В этих условиях изменение во времени фазы выходного напряжения управляемого генератора 20 определяется конструкцией блока фильтрации ТЧ 17.

Благодаря астатизму петель регулирования фазы в каналах обработки сигнала во время пропадания сигналов в этих каналах обработки сигнала управляемые круговые фазовращатели 1 со1352661 храняют свое состояние. Индикатор синхронизма 21 при отсутствии суммарного сигнала на входе блока >ильтрации ТЧ 17 индицирует отсутствие синх5 ронизма кольца ФАПЧ, поэтому постоянные времени всех астатических звеньев 3„-3„ устанавливаются большими.

Однако, если фазы сигналов каналов обработки сигнала и фаза управляемого генератора 20 за время отсутствия всех сигналов почти не изменились, в момент появления всех или части сигналов фазы напряжения на вьглодах каналов обработки сигнала благодаря астатизму петель регулировки фазы по-прежнему будут равны друг другУ и отличаться от фазы управляемого генератора 20 на 90 . Обычно скорость из-. менения фазы выходного напряжения 20 управляемого генератора 20 больше, чем скорость изменения выходного напряжения в астатических звеньях 3„3,, в этом случае напряжения на выходах каналов обработки сигнала в мо- 25 мент их появления после замирания имеют сразу одинаковую фазу,, установление синхронизма в устройстве состоит в фазировании управляемого генератора 20 относительно этой общей .!О фазы, Вхождение в синхрснизм осуществляется по выходному напря>кению сумматора 15> которое в этом случае равно сумме амплитуд напряжений всех работающих каналов обработки сигнала, т.е. происходит быстрее, чем в прототипе.

Для того, чтобы частота выходного управляемого генератора 20 была равна 4C) частоте сигналов каналов обработки сигнала, напряжение ошибки кольца

ФАПЧ с выхода входного фазового де-. тектора 18 через компенсирующие цепи подается на астатические звенья 3„ — 4

3,.

Для и-го канала обработки сигнала это напряжение пс величине равно

1 и>-!п (!> ) 1

1=1 !>О где К вЂ” коэффициент усиления петли регулирования фазы сигнала данного канала (последовательно соединенныс фазовый детектор 5, алгебраический сумматор 4, астатическое звено 3, управляемый круговой фазовращатель 1 и ключ );

U, — входные напряжения сигналов

1 каналов обработки сигнала.

Для получения этого напряжения с выходов амплитудных детекторов 6„6, через первые ФНЧ 7, -7 суммируются дополнительным сумматором 16 и подаются на вторые входы функциональных делителей 10„ †!0, первые входы которых соединены с вьгхсдами первых ФНЧ

7., -7„ соответствующих каналов обработки сигнала, таким образом получа-! ется частное ; (W .U .>, Напряжение и

\= 1 фазовой ошибки с выхода входного фазового детектора 18 умножается в каждом канале обработки сигнала на сости ветствующую величину „(" .U;). на умно>кителях 11„— 11„. Вьгходной сигнал каждого из этих умножителей

11, — 11, усиливается соответствующим регулируемым усилителем 13, ксэффипиенг усиления которого устанавливается равным К„, результирующее комл пенсирующее напряжение 1(„П „(, Ц.)

1=1 вычитается из вь>хсдного сигнала ссо тветствующего фазового детектора 5„ алгебраическим сумматором 4 „.

Суммарное напряжение для функциональных делителей 10„-10 получается с дополнительного сумматора !6 а не с сумматора 15, так как в режиме вхождения а выходе сумматора 15 векторная сумма сигналов каналов обработки сигнала может быть малой. При этом возможны нарушения режима работы функциональных делителей 10 -10„.

Фаза входного сигнала в г.-м канале обработки сигнала отличается от фазы напряжения управляемого генератора 20 на а q„+ ы + к/2, где > о „вЂ” задержка пс фазе, вносимая управляемым круговым фазовращателем 1 „; л!>— фазовая ошибка кольца ФАП -! (4 (обычно мала). Поэтому для получения напр/2 и дополнительный управляемый круговой фазовращатель

14„,вход управления которого соединен с выходом астатическсго звен- 3 а характеристика управления равна по

1352661 величине и противоположна по знаку характеристике управления управляемого кругового фазовращателя 1„, поэтому фаза выходного напряжения ТЧ на выходе каждого из каналов обработки сигнала равна

II

+ и EP + и М + Ti/2- — — d q и пых A sx u 2

U „= U(sin(z + „)соя 8 „+

+ соя(ы k. +q )sin8,)=Usin(mt+ q +8 ) а на выходе дополнительного управляемого кругового фазовращателя 14

Ц = 11(я1п(1 + у )соя 9 вх "г

10 где — фазовая ошибка кольца ФАПЧ блока фильтрации ТЧ 17.

В каналах обработки сигнала для устранения влияния кратковременных замираний на работу ключей 2, -2 и п компенсирующ м цепей выходные напряжения амплитудных детекторов 6„-6„. фильтруются первым и вторым ФНЧ 7 -7

1 и

8„-8 „.

Рассмотрим особенности работы управляемых круговых фазовращателей

14„-14„, которые удобнее всего выполнять по схеме модулятора ОБП с квадратурными ветвями, тогда прямая характеристика управления получится 25 при суммировании, а противоположная по знаку — при вычитании напряжений этих квадратурных ветвей.

Управляющее напряжение, поступающее на вход преобразователя 30 напряжение — частота, преобразуется в последовательность с частотой, пропорциональной величине этого напряжения, и формирует напряжение, соответствующее знаку управляющего напряжения. Реверсивный счетчик 31 преобразует последовательность импульсов в последовательность двоичных кодов, причем во времени эта последовательность растет, если управляю- 40 щее напряжение положительно, или убывает, если оно отрицательно.

Преобразователь кодов 32 формирует на выходе напряжения, пропорциональные sin 8 и cos 8 где О „ = — К ; К вЂ” текущее двоичное число на д1 выходе реверсивного счетчика 31;

2 и/L — шаг коррекции фазы; L — емкость реверсивного счетчика 31 °

Поэтому на выходе управляемого кругового фазовращателя 1 составляющая тактовой частоты равна

cos(e t + p )sin 8 11=Usin(cd t+g 6 )> т.е. управляемый фазовый сдвиг дополнительного управляемого кругового фазовращателя 14 равен и противоположен по знаку управляемому сдвигу управляемого кругового фазовращателя

1.

Формула изобретения

Устройство тактовой синхронизации многоканального сигнала, содержащее п каналов обработки сигнала, в состав каждого из которых входят управляемый

I круговой фазовращатель, элемент задержки и фазовый детектор, причем первый вход фазового детектора каждого из и каналов обработки сигнала объединен с соответствующим входом сумматора, выход которого через блок фильтрации тактовой частоты (ТЧ) подключен к объединенным входу элемента задержки и второму входу фазового детектора всех и каналов обработки сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения помехоустойчивости, блок фильтрации ТЧ выполнен в виде кольца фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), состоящего из последовательно соединенных входного фазового детектора, петлевого фильтра нижних частот (ФНЧ), управляемого ге нератора и индикатора синхронизма, другой вход которого объединен с первым входом фазового детектора, к второму входу которого подключен выход управляемого генератора, первый вход входного фазового детектора и выход управляемого генератора являются соответственно входом и выходом блока фильтрации ТЧ, введен дополнительный сумматор, а в каждый из п каналов обработки сигнала введены последовательно соединенные амплитудный детектор, первый фильтр нижних частот (ФНЧ), функциональньп делитель, перемножитель, регулируемый усилитель,. алгебраический сумматор, астатическое звено и дополнительный управляемый круговой фазовращатель и последовательно соединенные второй фильтр нижних частот (ФНЧ), пороговый блок и ключ, при этом вход амплитудного детектора объединен -с сигнальным входом управляемого кругового фаэовращателя и является входом соответствующего канала обработки сигнала, 1352661

ВНИИПИ Заказ 5578/57 Тираж 636

Подписное

Произв-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 к управляющему входу управляемого кругового фазовращателя подключен другой выход астатического звена, а выход управляемого кругового фазовра5 щателя подключен к другому входу ключа, выход которого подключен к первому входу фазового детектора, выход первого ФНЧ каждого из . n каналов обработки сигнала через дополнительный сумматор подключен к объединенным другим входам функциональных делителей всех и каналов обработки сигнала, к другому входу алгебраического сумматора подключен выход фазового детек 15

l тора, а выход элемента задержки подключен к другому входу дополнительного управляемого кругового фазовращателя, выход которого является выходом соответствующего канала обработки сигнала, выход входного фазового детектора блока фильтрации ТЧ подключен к объединенным другим входам перемножителей всех и каналов обработки, выход индикатора синхронизма блока фильтрации ТЧ подключен к объединенным управляющим входам астатических звеньев всех п каналов обработки сигнала, а выход амплитудного детектора каждого из и каналов обработки сигнала подключен к входу соответствующего второго ФНЧ, причем в основном и дополнительном .управляемых круговых фазовращателях каждого из

4и каналов обработки сигнала зависимости выходной фазы от управляющего сигнала одинаковы по величи

Не и противоположны по знаку.