УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ ТОЧНОГО ВРЕМЕНИ Российский патент 1995 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для передачи и приема сигналов точного времени по каналам и линиям связи с переменными параметрами.

Недостатком устройства, выбранного в качестве прототипа, является отсутствие возможности передачи информации (например, служебной) по отведенным для синхронизации линиям связи без прерывания синхронизирующего потока информации. При передаче служебной информации необходимо прерывать синхронизацию.

Цель изобретения расширение области применения устройства путем передачи как сигналов точного времени, так и сигналов служебной информации.

Для достижения цели в устройство для передачи и приема сигналов точного времени, содержащее на центральной части датчик сигналов времени, К передатчиков сигналов времени, выполненных на формирователе выходных сигналов, блоке коррекции временного упреждения сигналов и блоке приемопередачи, преобразователь кода времени, манипулятор фазы псевдослучайной последовательности (ПСП), счетчик, первый и второй коммутаторы, блок управления коррекцией временного упреждения сигналов, первый и второй хронизаторы, блок устранения неоднозначности, блок фильтрации несущей, фазируемый генератор ПСП, блок фильтрации ПСП, цикловый синхронизатор, регистр, анализатор синхронизма, блок сравнения, на периферийной части в каждом из К каналов передачи и приема сигналов блок приемопередачи, первый и второй хронизаторы, блок устранения неоднозначности, блок фильтрации несущей, опорный генератор, фазируемый генератор ПСП, блок фильтрации ПСП, цикловый синхронизатор, ключ, анализатор синхронизма, регистр, декодер, формирователь выходных сигналов, манипулятор фазы несущей, манипулятор фазы ПСП, генератор ПСП и преобразователь кода времени, введены на центральной части источник сигналов информации, преобразователь кода информации, формирователь сигнала разрешения, второй регистр и третий коммутатор, на периферийной части в каждом из К каналов передачи и приема сигналов источник сигналов информации, преобразователь кода информации, регистр, формирователь сигнала разрешения и коммутатор.

Суть изобретения состоит в том, что с помощью введенных в состав центральной и периферийной частей устройства блоков изменяются структура, объем и назначение передаваемых в обоих направлениях по линиям связи сигналов. При этом в новой структуре передаваемых сигналов сохраняется частота выбранной и соответствующим образом упреждаемой несущей частоты (1 кГц, как и в прототипе), сохраняется длительность блока ПСП ( 1 кГц, как и в прототипе), осуществляющего первую фазовую манипуляцию несущей частоты и расширяющего разрешающую неоднозначность синхронизации до 1 Гц, вдвое увеличивается скорость второй фазовой манипуляции упрежденной несущей частоты (уже манипулированной ПСП) сигналами оцифровки текущего времени (с 20 на 10 мс/символ), расширяющей неоднозначность синхронизации с 1 Гц до десятков лет. Это позволяет уменьшить время, необходимое для передачи всего блока информации об оцифровке (с 1 с до десятков лет 4 разряда х 12 декад + 2 разряда "пустых" 50 разрядов) до 0,5 с (по отношению к 1 с в прототипе). Кроме того, в оставшуюся половину секундного интервала осуществляется фазовая манипуляция той же (уже манипулированной сигналами ПСП и упрежденной) несущей частоты сигналами служебной информации. Это позволяет не только передать 0,5 с 10 мс 50 разрядов служебной информации по той же линии, но не прерывать потока временной синхронизирующей информации, не менять фазовое положение фронтов несущей частоты, так как каждый бит служебной информации путем второй фазовой манипуляции накладывается на несущую частоту, упреждение фронта которой не изменяется по отношению к полусекундному интервалу, в котором передавалась информация об оцифровке текущего времени (которая также в течение всего секундного интервала неизменна). Введенные признаки в известных устройствах с указанной целью не обнаружены, что свидетельствует о соотношении предложенного технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для передачи и приема сигналов точного времени; на фиг.2 диаграмма информационно-временной компановки сигналов, передаваемых в линию связи; на фиг.3 диаграмма работы устройства; на фиг.4 схема блока управления коррекцией временного упреждения сигналов; на фиг.5 схема блока коррекции временного упреждения сигнала; на фиг.6 схема формирователя выходных сигналов передатчика сигналов времени; на фиг. 7 схема блока приемопередачи; на фиг.8 схема синхронизатора; на фиг.9 схема блока устранения неоднозначности; на фиг.10 и 11 представлены диаграммы работы блока устранения неоднозначности; на фиг.12 показана схема фазируемого генератора ПСП; на фиг.13 и 14 показаны схемы первого и второго регистров; на фиг.15 представлена схема анализатора синхронизма канала передачи и приема сигналов.

Устройство для передачи и приема сигналов точного времени (фиг.1) содержит на центральной части датчик 1 сигналов времени, передатчики 2₁.2_К сигналов времени, выполненные на формирователе 3 выходных сигналов, блоке 4 коррекции временного упреждения сигналов, блоке 5 приемопередачи, преобразователь 6 кода времени, источник 7 сигналов информации, преобразователь 8 кода информации, третий коммутатор 9, манипулятор 10 фазы ПСП, генератор 11 ПСП, счетчик 12, первый 13 и второй 14 коммутаторы, блок 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов, первый 16 и второй 17 хронизаторы, блок 18 устранения неоднозначности, блок 19 фильтрации несущей, фазируемый генератор 20 ПСП, блок 21 фильтрации ПСП, цикловый синхронизатор 22, первый регистр 23, формирователь 24 сигнала разрешения, второй регистр 25, выходом которого является шина 26 кода информации, анализатор 27 синхронизма, блок 28 сравнения, линии 29₁.29_К связи, на периферийной части в каждом канале передачи и приема сигналов приемник 30₁.30_К сигналов времени, выполненный на блоке 31 приемопередачи, опорном генераторе 32, первом 33 и втором 34 хронизаторах, блоке 35 устранения неоднозначности, блоке 36 фильтрации несущей, фазируемом генераторе 37 ПСП, блоке 38 фильтрации ПСП, цикловом синхронизаторе 39, первом 40 и втором 41 регистрах, формирователе 42 сигнала разрешения, декодере 43, формирователе 44 выходных сигналов, преобразователе 45 кода времени, источнике 46 сигналов информации, преобразователе 47 кода информации, коммутаторе 48, манипуляторе 49 фазы ПСП, генераторе 50 ПСП, манипуляторе 51 фазы несущей, анализаторе 52 синхронизма, ключе 53, шину 54 управляющих сигналов и частот (информационные выходы первой группы), шину 55 кода текущего времени (информационные выходы второй группы) и шину 56 информации (информационные выходы третьей группы).

Блок 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов (фиг.4) содержит информационные каналы 57₁.57_К, каждый из которых выполнен на первом 58 и втором 59 элементах И, фазовый дискриминатор 60, элемент ИЛИ 61, дешифратор 62 и анализатор 63 рассогласования.

Блок 4 коррекции временного упреждения сигналов (фиг.5) содержит два динамических RS-триггера 64 и 65, два D-триггера 66 и 67, элемент ИЛИ 68, элементы И 69 и 70, а также последовательно соединенные счетчик 71 с переменным коэффициентом деления и счетчик 72 с постоянным коэффициентом деления.

Формирователь 3 выходных сигналов (фиг.6) содержит D-триггер 73 и сумматор 74 по модулю два.

Блоки 5₁.5_К, 31 приемопередачи содержат (фиг. 7) усилитель 75, резистор 76, балансный трансформатор 77 и усилитель-ограничитель 78.

Хронизаторы 16, 17, 33, 34 (фиг.8) содержат фазовращатель 79, делитель 80 частоты, анализатор 81 рассогласования, реверсивный счетчик 82, фазовый дискриминатор 83, детектор 84, пороговое устройство 85 и элемент И 86.

Блоки 18, 35 устранения неоднозначности (фиг.9) содержат элемент 87 задержки, D-триггер 88 и сумматор 89 по модулю два.

Фазируемые генераторы 20, 37 ПСП (фиг.12) содержат формирователь 90 импульса включения, первый элемент ИЛИ 91, динамический RS-триггер 92, коммутатор 93, генератор 94 ПСП, второй элемент ИЛИ 95, счетчик 96, дешифратор 97, элемент 98 задержки, второй элемент 99 задержки, первый элемент И 100, второй элемент И 101, мультивибратор 102, реверсивный счетчик 103, пороговый элемент 104 и D-триггер 105.

Первые регистры 23, 40 (фиг.13) содержат счетчик 106, дешифратор 107, элемент 108 задержки, первый 109 и второй 110 регистры.

Вторые регистры 25, 41 (фиг.14) содержат регистр 111 и кллюч 112.

Анализатор 52 синхронизма (фиг.15) содержит счетчик 113, дешифратор 114 и D-триггер 115.

Устройство работает следующим образом.

Опираясь на источник 7 сигналов информации и датчик 1 сигналов времени, К передатчиков 2₁.2_К сигналов времени осуществляют непрерывную передачу сигналов по К линиям 29₁.29_К связи к соответствующим К приемникам 30₁.30_К сигналов времени. Сигналы информации и сигналы времени, передаваемые по каждой линии связи, представляют собой несущую частоту с двойной фазовой манипуляцией: сигналы ПСП (выбранной постоянной длины) и сигналы последовательного кода информации источника 7 сигналов информации или оцифровки текущего времени датчика 1 сигналов времени. Причем каждый период передаваемой несущей частоты (как подвергнутой фазовой манипуляции, так и не подвергавшейся) передается в каждую линию связи с временным упреждением относительно сигналов датчика 1, равным времени распространения по соответствующей линии связи. В этом случае сигналы, пришедшие на вход каждого приемника 30, синфазны с сигналами датчика 1 и пригодны после соответствующей обработки по снятию фазовой манипуляции для непосредственной синхронизации приемников 30 с разрешением неоднозначности до периода несущей частоты. Выделение из принятого сигнала ПСП позволяет расширить разрешаемую неоднозначность синхронизации приемников 30 от периода несущей частоты по длительности блока ПСП (например, 1 с). Выделение из принятого сигнала последовательного кода оцифровки текущего времени датчика 1 позволяет расширить разрешаемую неоднозначность синхронизации приемников за счет длительности блока ПСП до наиболее низкочастотной части передаваемой оцифровки текущего времени (например, до десятков лет).

Коррекция временных упреждений, вносимых соответствующими передатчиками 2₁. 2_К в передаваемые по линиям 29₁.29_К связи сигналы, осуществляется по результатам их сравнения с измеренными (на основе обратной передачи от соответствующих приемников 30₁.30_К по тем же линиям 29₁.29_К связи к передатчикам 2₁. 2_К) временами распространения по соответствующим линиям 29₁.29_К связи. Причем такая коррекция вносимых временных упреждений осуществляется последовательно в каждом передатчике 2₁.2_К и циклически повторяется, например корректируется временное упреждение, вносимое в сигнал первого передатчика, затем второго, третьего и т.д. затем К-го, снова первого, второго и т.д.

Интервал времени, отводимый на коррекцию временного упреждения, вносимого в передаваемый каждым передатчиком 2 сигнал, т.е. на ввод в синхронизм одного из приемников 30, задается счетчиком 12. Этот счетчик, используя сигналы датчика 1 (например, 1 Гц), формирует управляющий адресный код для блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов, первого 13 и второго 14 коммутаторов, взятый, например, с последних (старших) разрядов счетчика 12. Сигнал этого кода появляется по прошествии интервала времени, превышающего время, необходимое для ввода в синхронизм любого (одного) приемника 30₁.30_К сигналов времени, подключенного к передатчикам 2₁.2_К сигналов времени с помощью соответствующей линии 29₁.29_К связи. Такой интервал времени может быть, например, пятиминутным.

В результате воздействия на блок 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов и коммутаторы 13, 14 управляющего кода от счетчика 12 в течение каждого указанного интервала времени в центральной части устройства синхронизации организуются следующие соединения. Управляющие сигналы, выработанные блоком 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов для коррекции временного упреждения, вносимого одним из передатчиков 2₁.2_К в передаваемый сигнал, подаются через одну из К пар входов блока управления коррекцией временного упреждения сигналов к блоку 4 коррекции временного упреждения сигналов только этого передатчика, входы других блоков коррекции временного упреждения сигналов заземляются блоком управления коррекцией временного упреждения сигналов. Первый информационный вход блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов с помощью первого коммутатора 13 соединяется с выходом того блока 4 коррекции временного упреждения сигналов, работой которого управляет в данный промежуток времени блок управления коррекцией временного упреждения сигналов. Вход первого хронизатора 16 и первый вход блока 19 фильтрации несущей с помощью второго коммутатора 14 соединяется с выходом блока 5₁.5_К приемопередачи, через который ведется передача в линию 29₁.29_К связи сигналов, выработанных блоком 4 коррекции временного упреждения сигналов, управляемым в данном промежутке времени блоком 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов.

Далее рассматривают работу системы в течение одного из оговоренных интервалов времени для случая, когда блок 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов управляет последним, К-м, блоком 4 коррекции временного упреждения сигналов, что соответствует синхронизации (коррекции вносимого временного упреждения) последнего, К-го, приемника 30_К, подключенного к передатчику 2_К сигналов времени с помощью линии 29_К связи.

Генератор 11 ПСП, опираясь на тактовые, например 5 МГц, и низкочастотные установочные, например 1 Гц, сигналы датчика 1, формирует ПСП, например, с периодом 1 с и числом элементов 1000, что соответствует тактовой частоте выдачи элементов ПСП 1 кГц. Такая ПСП с числом элементов 1000 может быть получена, например, путем принудительной установки генератора 11 ПСП в исходное состояние сигналом 1 Гц, что позволяет осуществить укорочение длительности полной ПСП (число элементов описывается соотношением 2^Р-1 и при Р=10 составляет 1023).

Тактовая частота выдачи элементов ПСП, равная 1 кГц, выбрана как средняя частота амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) наиболее низкочастотного канала связи, используемого для передачи сигналов времени, например, на основе кабеля типа ТЗБ. Период ПСП, равный 1 с, выбран совпадающим с темпом смены кода текущего времени (например, от секунд до сотен лет).

Сформированная таким образом ПСП (фиг.3б) поступает на первый вход манипулятора 10 фазы ПСП, на второй вход которого в виде последовательного кода поступает через коммутатор 9, например, в первые 0,5 с (фиг.2) информация от преобразователя 8 кода информации, а, например, во вторые 0,5 с оцифровка текущего времени от преобразователя 6 кода времени (фиг.3а). Поскольку принципы передачи сигналов в первые и во вторые 0,5 с идентичны, то рассматривают работу устройства во вторые 0,5 с.

Преобразователь 6 кода времени осуществляет по сигналу 1 Гц один раз в секунду считывание оцифровки текущего времени от датчика 1 сигналов времени (и кода информации от преобразователя 8 кода информации), например в параллельно-двоичном коде двенадцати цифр единиц и десятков секунд, минут, часов, суток, месяцев, лет, а также последовательную выдачу этого кода с частотой вывода разрядов 100 Гц. Следовательно, на выходе манипулятора 10 фазы ПСП (фиг.3в), представляющего собой, например, сумматор по модулю два, сорок восемь (так как оцифровка представлена в виде двенадцати цифр, характеризуемых четырехразрядным двоично-десятичным кодом) отрезков ПСП длительностью 10 мс манипулируются по фазе в зависимости от содержания разрядов оцифровки. Два последних десятимиллисекундных отрезка ПСП (99- и 100-й в каждом секундном интервале) не манипулируются (все остальные отрезки с 1-го по 98-й манипулируются).

Необходимо отметить, что все перечисленные предварительные преобразования осуществляются синхронно с сигналами датчика 1 и предназначены для компановки структуры передаваемых по линиям 29₁.29_К связи сигналов с целью закладки в них лишь тех элементов структуры сигнала, которые в приемниках 30₁. 30_К сигналов времени могут быть использованы для расширения пределов разрешаемой синхронизации их формирователей выходных сигналов. Такими элементами являются ПСП, которая при обработке в приемниках 30₁.30_К используется для синхронизации среднечастотной части формирователей 44 выходных сигналов (фазирование выделенных из ПСП сигналов 1 Гц), последовательный код оцифровки текущего времени, который при приеме в приемниках 30₁.30_К используется для синхронизации низкочастотной части формирователей выходных сигналов (фазирование путем записи принятой из линии связи информации об оцифровке в случае отличия от имеющейся). Такая компановка структуры сигнала манипулятора 10 осуществляется одновременно для подготовки к передаче по всем линиям 29₁.29_К связи, по приемникам 30₁.30_К и, в частности, к К-му, процесс синхронизации которого описывается для оговоренного интервала времени, задаваемого счетчиком 12.

Блок 4 коррекции временного упреждения сигналов осуществляет (фиг.3г) во взаимосвязи с фиг. 3а. в формирование по командам от блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов необходимого временного упреждения относительно сигналов датчика, выбранной соответствующим образом несущей частоты. Эта несущая должна быть не выше верхней частоты АЧХ линий 29₁.29_К связи, а также кратна и не ниже частоты выдачи элементов ПСП генератором 11 (1 кГц). Последнее условно накладывается потому, что в формирователе 3 сигналов с манипулятора 10 осуществляется фазовая манипуляция (вторая) подготовленной блоком 4 управления несущей, а при фазовой манипуляции в прямом или манипулированном (инверсном) виде может быть передан только каждый целый период, а не его часть. Для простоты на фиг.3 частота несущей выбрана (как допустимый предельный случай) равной тактовой частоте (1 кГц) выдачи элементов ПСП (сравните фиг.3б и 3г).

Подробно функциональный состав и работа блока 4 коррекции временного упреждения сигналов и взаимодействующего с ним блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов описаны далее по окончании рассмотрения прохождения сигналов по соответствующим линиям 29 связи как от передатчика 2 к приемнику 30, так и обратно к передатчику 2, так как только в этом случае в блоке управления коррекцией временного упреждения сигналов возможны определение времени распространения сигналов по линии связи и соответственно выработка необходимых управляющих сигналов на коррекцию закладываемого временного упреждения.

Поэтому считают, что сформированная в блоке 4 коррекции временного упреждения сигналов несущая (фиг.3г) пока имеет произвольное временное упреждение относительно сигналов датчика 1 (фиг.3а, в), что вполне соответствует ситуации при вводе в синхронизм реальной системы синхронизации. Эта несущая поступает на первый вход формирователя 3 выходных сигналов, на второй вход которого поступает выходной сигнал манипулятора фазы ПСП (фиг.3в).

В формирователе 3 выходных сигналов с помощью D-триггера 73 (фиг.6) осуществляется временная привязка выходного сигнала манипулятора (фиг.3в) к тактам (положительным фронтом поступающим на тактовый вход триггера 73) упрежденной несущей (фиг.3г). Выходной сигнал триггеров 73 используется в качестве манипулирующего упрежденной относительно сигналов датчика 1 несущей. Фазовая манипуляция упрежденной несущей осуществляется с помощью сумматора 74 по модулю два, выходной сигнал которого (фиг.3з) является выходным для формирователя 3. Этот сигнал без дополнительных преобразований пригоден для непосредственной (после необходимого усиления) передачи в линию связи, так как практически не подвержен паразитному искажению на приеме собственной постоянной составляющей в зависимости от передаваемой информации об оцифровке текущего времени датчика 1. Отсутствие при приеме сигнала такого паразитного искажения его постоянной составляющей объясняется тем, что после прохождения линии связи (как правило, подключаемой к источнику и потребителю с помощью согласующих балансных трансформаторов) принимаемый сигнал (как совокупность целых периодов прямых и инверсных несущей частоты формы меандр) практически симметричен относительно нулевого потенциала. Симметрия, вызванная хаотическим чередованием прямых и инверсных периодов несущей в сигнале, носит случайный характер и легко компонируется усреднением фазы принимаемого сигнала. Сигнал с выхода формирователя 3 поступает через блок 5 приемопередачи только в линию 29 связи.

Для пояснения последнего утверждения рассматривают работу блока приемопередачи (фиг.7), так как это необходимо для иллюстрации возможности организации одновременной непрерывной двунаправленной передачи сигналов времени по линии 29 связи как от передатчика 2 к приемнику 30, так и в обратном направлении с однозначным разделением потоков сигналов.

Блок 5 приемопередачи передатчика 2 (а также блок 31 приемопередачи приемника 30) работает так, что сигналы, поданные на его вход, могут попасть только через его двунаправленный вход-выход в линию 29 связи, а сигналы, пришедшие из линии 29 связи, на двунаправленный вход-выход могут попасть только на выход блока 5(31) приемопередачи. Происходит это потому, что ток сигнала, прошедшего через усилитель 75 и поданный в средний отвод первичной обмотки трансформатора 77, разветвляется поровну (при равенстве номинала балластного сопротивления 76 волновому сопротивлению линии связи ρBar_л.с) в линию 29 связи и резистор 76, не попадая на вход усилителя-ограничителя 78 и соответственно на выход блока 5 приемопередачи, а сигнал, пришедший из линии связи на двунаправленный вход-выход блока 5, проходит по следующей цепи: первая (по фиг.7) половина первичной обмотки трансформатора 77, низкое выходное сопротивление 76, и потому трансформируется только на вход усилителя-ограничителя 78, а следовательно, только на выход блока 5.

Таким образом, сигнал, сформированный в формирователе 3 выходного сигнала, через блок 5 приемопередачи поступает в линию 29 связии через время распространения Т_распр (по окончании ввода в синхронизм равное времени упреждения) приходит на блок 31 приемопередачи приемника 30. С выхода блока 31 приемопередачи принятый из линии связи сигнал (фиг.3е) поступает на первый хронизатор 33 и блок 36 фильтрации несущей приемника 30 для использования с целью его синхронизации. При синхронизации приемника 30 в нем осуществляется несколько этапов преобразования пришедшего на его вход сигнала. Первый этап, реализуемый с помощью первого 33, второго 34 хронизаторов, блока 35 устранения неоднозначности и блока 36 фильтрации несущей, позволяет подготовить необходимые сигналы для синхронизации формирователя 44 выходных сигналов с разрешением неоднозначности до периода несущей частоты. Последовательно рассматривают назначение, состав и функционирование блоков 33.36.

Первый 33 и второй 34 хронизаторы осуществляют формирование (опираясь на сигнал местного генератора 32) частоты, равной частоте несущей (равной, в свою очередь, частоте следования элементов ПСП), а также ее фазовую синхронизацию с подаваемыми на их входы фазоманипулированными сигналами. Эта операция имеет целью усреднить фазы принимаемого из линии 29 связи сигнала и необходима потому, что при прохождении по линии связи составляющих сигнал импульсов (в описываемом случае фазоманипулированного меандра) их фронты "затягиваются" из-за ограниченности полосы пропускания и с ростом протяженности линии связи, а также получают искажения под влиянием шумов. Выделенная, например, усилителем-ограничителем 78 в блоке 5 (или 31) из принятого сигнала информация (временное положение фронтов) содержит поэтому так называемую фазовую дрожь, что для временных систем является недопустимым. Для ее устранения вырабатывают из сигналов местных генераторов 32 импульсы, которые следуют с частотой принимаемых (или кратной ей) и осуществляют их фазовую автоподстройку под центр зоны фазовой дрожи. Классическая схема такой фазовой автоподстройки (блоки 79.83, фиг.8) составляет основное функциональное содержание первого 33 и второго 34 хронизаторов. Выбранная ими частота (выход делителя 80) обладает примерно в раз меньшей фазовой дрожью, чем принимаемый из линии связи сигнал, где п число используемых при подстройке фазы фронтов принятых из линии 29 связи импульсов. Указанное уменьшение фазовой дрожи происходит потому, что обязательным элементом при выработке управляющих сигналов в цепях фазовой автоподстройки является интегратор (например, реверсивный счетчик 82), который и позволяет достичь такого усредняющего действия по отношению к фазе принимаемого сигнала.

Достижение искомого синхронизма при фазовой автоподстройке контролируется анализатором 81 рассогласования, ведущим подсчет числа управляющих сигналов для фазовращателя 79 за выбранный, например, секундный интервал времени. Если число управляющих сигналов за секунду не превышает определенного значения, что свидетельствует об окончании подстройки, на выходе анализатора 81 выделяется сигнал, разрешающий использование сигнала с выхода делителя 80 частоты. Важно, что этот сигнал анализатора рассогласования может попасть на выход запрета хронизаторов 33, 34 только через элемент И 86. К второму входу этого элемента И подводится сигнал с порогового устройства 85, которое совместно с пиковым детектором 84 контролирует наличие входного сигнала соответствующего хронизатора 33, 34.

Однако из-за наличия во входном сигнале хронизаторов 33, 34 фазовой манипуляции (а именно, этот случай рассматривается) осуществляемая ими подстройка фазы формируемого сигнала может быть проведена с неоднозначностью (ошибочным фазовым сдвигом) до половины периода наивысшей частоты в фазоманипулированном входном сигнале. Применительно к первому хронизатору 33 (как системы фазовой автоподстройки, имеющей целью сфазировать, например, положительный фронт формируемого ею сигнала, например, с положительным фронтом входного сигнала) это означает, что он может найти этот фронт (фиг.3е) как в начале каждого одномиллисекундного интервала (фиг.3к), так и в его середине (фиг. 3ж). Поэтому оба устойчивых состояния (фиг.3к или 3ж) хронизатора 33 являются равновероятными, а в какое из них (в дальнейшем жестко удерживаемое) приходит хронизатор 33 зависит от того, каких периодов несущей частоты в принимаемом сигнале за секундный интервал усреднения содержалось больше: прямых или манипулированных (инверсных).

Предполагают, что сформированный хронизатором 33 сигнал несущей частоты занимает устойчивое положение (фиг. 3ж), при котором положительный фронт сформированной им несущей приходится на середину каждого одномиллисекундного интервала. Это положение позволяет иллюстрировать невозможность фильтрации из принимаемого сигнала несущей частоты с помощью блока 36 (как первого этапа обработки принятого сигнала), а также пути устранения оговоренной неоднозначности с помощью блоков 34, 35. Считают также, что выходной сигнал (фиг. 3ж) первого хронизатора 33 через блок 35 устранения неоднозначности транслируется на второй вход блока 36 фильтрации несущей, на другой вход которого подается принимаемый сигнал (фиг.3е) с выхода блока 31 приемопередачи.

Блок 36, представляющий собой сумматор по модулю два, предназначен для фильтрации из принимаемого сигнала несущей частоты. Формируемый им в этом случае сигнал (изображен на фиг.3з) должен представлять собой ПСП, десятимиллисекундные отрезки, которые манипулированы кодом информации источника 7 или кодом оцифровки текущего времени датчика 1 (как на фиг.3в). Однако из сопоставления (фиг.3в и 3з) очевидно, что из-за наличия в сигнале на выходе первого хронизатора 33 неустраненной неоднозначности, равной половине периода несущей частоты, выходной сигнал блока 36 является инверсией сигнала (на фиг.3в). Дальнейшее использование полученного сигнала (фиг.3з) для синхронизации приемников 30 не допустимо до устранения фазовой неоднозначности сигнала на выходе первого хронизатора 33.

Для ее устранения предназначен блок 36, при реализации которого используются те из заранее условленных обстоятельства, что при формировании передаваемого в соответствующую линию связи сигнала в прямом или манипулированном виде может быть передан только целый период несущей частоты. Это означает, что на моменты возможной фазовой манипуляции соответствующих целых периодов несущей частоты сигналами ПСП (фиг.3б, в, г) обязательно приходятся например, положительные фронты, не подвергшиеся манипуляции несущей частоты. Таким же свойством (сопоставьте фиг.3б, в и фиг.3з с фиг.3г) обладает и сигнал блока 36 фильтрации несущей, если несущая частота в первом хронизаторе 33 восстановлена с оговоренной неоднозначностью (фиг.3ж).

Выходной сигнал блока 36 фильтрации несущей подается на второй хронизатор 34, который формирует (фиг.3и) частоту, равную частоте следования элементов ПСП (в данном случае она равна частоте несущей). Свойством выходного сигнала второго хронизатора 34 (фиг.3и) является привязка его, например, положительного фронта к моментам смены элементов ПСП (сопоставьте фиг.3и в "привязке" к любому фронту, фиг.3б, в, з, т.е. фазовая неоднозначность обработки второго хронизатора значения не имеет). Поэтому временное положение положительных фронтов в выходном сигнале второго хронизатора 34 можно использовать как указатель на необходимое искомое временное положение положительных фронтов в сигнале несущей частоты, сформированной первым хронизатором 33 и через блок 35 устранения неоднозначности поданной на второй вход блока 36 фильтрации несущей.

Отсюда следуют реализация (фиг.9) и алгоритм работы блока устранения неоднозначности, который осуществляет прямую (фиг.10) передачу выходного сигнала первого хронизатора 33 на вход блока 36 фильтрации несущей, если положительные фронты в сигналах, сформированных как первым 33, так и вторым 34 хронизаторами, совпадают во времени; инверсную, т.е. со сдвигом на 0,5 периода, (фиг.11) передачу выходного сигнала первого 33 хронизатора на вход блока 36 фильтрации несущей, если положительные фронты в сигналах, сформированных как первым 33, так и вторым 34 хронизаторами, не совпадают во времени.

Следовательно, на вход блока 36 фильтрации несущей с помощью блока 35 подана восстановленная несущая частота с устраненной неоднозначностью (переход от фиг.3ж к фиг.3к); блок фильтрации несущей осуществляет правильное выделение из принятого сигнала ПСП с десятимиллисекундными отрезками, манипулированными кодом информации датчика 7 или кодом оцифровки текущего времени датчика 1 (фиг.3л как продукт сложения по модулю два, фиг.3е и 3к в сравнении с фиг.3в); второй хронизатор 34 вырабатывает сигнал частоты смены элементов ПСП (1 кГц), который не изменяет режим работы блока 35 устранения неоднозначности (совпадение фронтов на фиг.3к и 3м), а также поступает на первый вход формирователя 44 выходных сигналов для использования в последнем с целью его синхронизации с разрешением неоднозначности до 1 нс.

Выходные сигналы блока 36 фильтрации несущей (выделенная из принятого сигнала ПСП с манипулированными по фазе кодом информации источника 7 или кодом оцифровки текущего времени датчика 1 десятимиллисекундными отрезками, фиг. 3л) и второго хронизатора 34 (тактовая частота следования элементов ПСП, равная частоте несущей 1 кГц, фиг.3н) поступают на соответствующие входы генератора 37 ПСП (фиг.12), который осуществляет формирование ПСП, являющейся копией ПСП, формируемой генератором 11 ПСП и используемой в приемнике 30 сигналов времени для выделения из принимаемого сигнала синхронизирующего сигнала частоты 1 Гц, информации о коде информации источника 7 и оцифровке текущего времени датчика 1; фазирование формируемой им ПСП с ПСП, формируемой генератором 11, без чего невозможно указанное выделение сигнала частоты 1 Гц, кода информации источника 7 и оцифровки текущего времени датчика 1; выдачу сформированной ПСП в виде как параллельного, так и последовательного кодов; выдачу сигнала запрета на формирователь 44 выходного сигнала и формирователь 42 разрешения считывания информации приемника 30 до окончания фазирования формируемой им ПСП с ПСП, формируемой генератором 11.

Рассмотрим работу фазируемого генератора 37 ПСП во взаимодействии с цикловым синхронизатором 39 и блоком 38 фильтрации ПСП (фиг.1, 12), так как именно с помощью этих блоков осуществляется второй этап преобразования полученных приемником 30 сигналов.

После включения питания фронтом импульса с формирователя 9 устанавливаются в единичное состояние через элемент ИЛИ 91 триггер 92 и через элемент ИЛИ 95 в исходное состояние, например, как в передатчике 2 сигналов времени, 100.00 (слева направо по фиг.12) регистр генератора 94 ПСП. Под воздействием единичного потенциала с выхода триггера 92 замыкается обратная связь генератора 94 ПСП на его информационный D-вход через Х-канал коммутатора 93. По мере поступления на тактовый вход формируемого генератора 37 ПСП импульсов (1 кГц) с выхода второго хронизатора 34 генератор 37 (с помощью регистра генератора 94 и замкнутой обратной связи) формирует ПСП, закон формирования которой аналогичен закону формирования ПСП в генераторе 11. Отличие генератора 37 ПСП в приемнике 30 состоит лишь в том, что кроме основных десяти разрядов его регистра (для формирования ПСП длиной 1023, а в нашем случае 1000, импульсов их число равно десяти с обратной связью от седьмого и десятого разрядов по модулю два) предусмотрен один дополнительный (одиннадцатый). Появление единичных символов формируемой ПСП на выходе этого дополнительного разряда не приводит к переключению коммутатора 93, так как единичное состояние триггера 92 не изменяется.

Формируемая фазируемым генератором 37 ПСП в последовательном виде (с основного выхода) поступает на вход блока 38 фильтрации ПСП, на другой вход которого с выхода блока 36 фильтрации несущей поступает выделенная из принятого из линии 29 связи ПСП с десятимиллисекундными отрезками и манипулированными по фазе кодом информации источника 7 и оцифровкой текущего времени датчика 1.

Если формируемая генератором 37 ПСП синфазна с ПСП, формируемой генератором 11, то на выходе блока 38 фильтрации ПСП, представляющего собой, как и блок 36 фильтрации несущей, сумматор по модулю два, должен быть выделен последовательный код информации источника 7 и оцифровки текущего времени датчика 1 (частота смены символов этого кода 100 Гц). Если указанные ПСП не сфазированы, то сигнал на выходе блока фильтрации ПСП имеет случайный характер и для дальнейшей обработки не пригоден. Для определения достигнута или еще нет желаемая синфазность местной ПСП и ПСП, формируемой в генераторе 11, выходной сигнал блока 38 фильтрации ПСП вновь поступает на фазируемый генератор 37 ПСП, в котором производится соответствующий анализ.

Признаком для вынесения заключения о достижении необходимого синхронизма служит следующее обстоятельство. Если синхронизм достигнут (фиг.3п в сравнении с фиг.3б), то в течение каждого из десятимиллисекундных интервала на выходе блока фильтрации ПСП вырабатываемый сигнал (фиг.3р как результат сложения по модулю два, фиг.3л и 3п) неизменен (либо логический "0", либо логическая "1"), так как частота смены разрядов кода оцифровки текущего времени 100 Гц. Если в течение оговоренного десятимиллисекундного интервала зарегистрировано изменение сигнала на выходе блока фильтрации ПСП (фиг.3о как результат сложения по модулю два, фиг.3л и 3н), то необходимого синхронизма нет (фиг.3н в сравнении с фиг.3б) и требуется соответствующее воздействие на генератор 37 ПСП.

Фазируемый генератор 37 ПСП осуществляет проверку фазирования формируемой ПСП по указанному алгоритму с помощью элементов 96.105. Среди них основными являются два счетчика: счетчик 96 с коэффициентом деления 10 для образования десятимиллисекундного интервала времени (необходимое временное положение начала и конца формируемых им интервалов времени может быть установлено как случайным образом, так и сигналом с циклового синхронизатора 39, определяющего конец сигнала 1 Гц 1000 элементарной формируемой ПСП, синхронной с формируемой генератором 11 ПСП; реверсивный счетчик 103 для подсчета числа миллисекундных интервалов, приходящихся как на единичное, так и на нулевое состояние выделенного сигнала оцифровки в каждом десятимиллисекундном интервале, задаваемом счетчиком 96, т.е. режим счета: суммирования или вычитания этого счетчика изменяется в зависимости от содержания (логическая "1" или логический "0") сигнала с выхода блока 38 фильтрации ПСП.

Следовательно, если реверсивный счетчик 103 за определенный счетчиком 96 интервал времени успевает дойти до состояния "+10" или "-10", то должна быть образована команда на перефазирование генератора 37 ПСП.

Состояние реверсивного счетчика 103 анализируется пороговым элементом 104 и фиксируется D-триггером 105, на тактовый вход которого в конце десятимиллисекундного интервала подается импульс записи, образованный дешифратором 97 и элементом 98 задержки, а также прошедший открытый сигналом с инверсного выхода мультивибратора 102 элемент И 100. Если на выходе триггера 105 появляется сигнал логического "0", то это означает, что синхронизм достигнут и снимается запрет на дальнейшее использование выделенного сигнала оцифровки (этот сигнал подается к формирователю 44 выходного сигнала). Если на выходе триггера 105 появляется сигнал логической "1", то это распознается как команда на дальнейшую фазировку генератора 37 ПСП, которая производится следующим образом.

Если результат анализа фазирования ПСП неудовлетворителен, то одновременно с появлением сигнала логической "1" на выходе триггера 105 формируется импульс на выходе элемента И 101, который осуществляет запуск мультивибратора 102, формирующего импульс длительностью 25-30 нс и тем самым запрещающего снятие сигнала защиты с выхода триггера 105 в следующем десятимиллисекундном интервале путем закрытия элемента И 100 мультивибратором 102; перевод в нулевое состояние триггера 92, размыкающего обратную связь с генератором 37 ПСП и подключающего D-вход его регистра через Y-канал коммутатора 93 к выходу блока 36 фильтрации несущей; установку в начальное состояние (10.00) регистра генератора 94 ПСП. Осуществление оговоренных коммутаций цепей и положения начальных условий позволяют перейти к фазированию формируемой генератором 37 ПСП с ПСП, формируемой генератором 11.

Фазирование формируемой ПСП реализуется путем использования одного из свойств ПСП, заключающегося в том, что последовательность появления элементов (единиц и нулей) ПСП на каждом разряде регистра образующего ПСП генератора строго постоянна и зависит только от архитектуры генератора ПСП и начального состояния этого генератора. Следовательно, если взять два n-разрядных одинаковых, работающих от разных и синфазных тактовых частот генератора ПСП и уравнять состояния всех n разрядов регистров, образующих эти генераторы (хотя бы в одном такте их работы), то в дальнейшем эти генераторы самостоятельно формируют одинаковые и синфазные ПСП.

Необходимо отметить, что (из-за наличия в выходном сигнале блока 36 фильтрации несущей фазовой манипуляции десятимиллисекундного отрезка принятой из линии связи ПСП) перечисленных действий для ввода в синхронизм достаточно только тогда, когда (случайным образом) в генератор 37 последовательно вводятся символы принятой ПСП, принадлежащие отрезку (10 мс). Если в генератор 37 введены элементы ПСП из отрезка с фазовой манипуляцией или для стыка отрезков с манипуляцией или без нее, то фазирование генератора ПСП не происходит.

Поверка достижения синхронизации с выработкой (если это необходимо) команды на перефазировку осуществляется с помощью элементов 96.105 в следующем двадцатимиллисекундном интервале (см. работу мультивибратора 102). Если синхронизм отсутствует, то производятся новая принудительная запись принимаемой ПСП в регистр генератора 94, генератор 37, затем проверка и т.д. методом проб и ошибок для достижения синхронизма. Синхронизм может быть достигнут в любое время, хотя наиболее вероятное его достижение в конце каждого секундного интервала, так как десятимиллисекундный отрезок ПСП, принятой из линии 29 связи, не содержит фазовой манипуляции (см. работу манипулятора фазы ПСП передатчика 2 сигналов времени по компоновке структуры передаваемого сигнала).

На этом оканчивается второй этап преобразования принятых приемников 30 сигналов, в результате которого оканчивается процесс фазирования фазируемым генератором 37 ПСП (фиг.3п), на выходе блока 38 фильтрации ПСП выделяется последовательный код информации источника 7 и оцифровки текущего времени датчика 1 (фиг.3р), а на выходе циклового синхронизатора 39 выделяется сигнал частоты 1 Гц, синхронный с аналогичным сигналом датчика 1.

На третьем этапе преобразования сигналов в приемнике 30 осуществляется преобразование последовательного кода с выхода блока 38 фильтрации ПСП в параллельный с помощью первого 40 и второго 41 регистров (фиг.13 и 14), работающих следующим образом.

Сигналом с циклового синхронизатора 39 (фиг.1, 13), выделяющего из формируемой генератором 37 ПСП сигнал частоты 1 Гц (длина цикла ПСП), устанавливается в исходное состояние счетчик 106. На тактовый вход этого счетчика поступают импульсы с частотой следования элементов ПСП (1 кГц) от блока 36, в результате деления которых формируются тактовые импульсы для приема в регистр 109 последовательного кода информации источника 7 и оцифровки текущего времени датчика 1 (частота смены разрядов 100 Гц, число разрядов для приема 50 разрядов информации и 48 разрядов цифр оцифровки четырехразрядным двоично-десятичным кодом), импульс (с помощью дешифратора 107 опирающийся на кодовый выход счетчика 106 и элемента 108, устраняющего гонки), временное положение которого соответствует окончанию приема регистром 109, окончанию приема регистром 108 последнего 98-го разряда последовательного кода информации источника 7 и оцифровки текущего времени датчика 1. Поэтому код информации и оцифровки регистром 110 преобразуется в параллельный.

Сигналы с первого регистра 40 от элемента 108 (фиг.13) и от формирователя 42 разрешения считывания информации (фиг.1), который по приходе сигналов запрета от хронизаторов 33, 34, от фазирующего генератора 37 ПСП формирует сигнал, поступают на второй регистр 41, на ключ 112 (фиг.14). Ключ 112 начинает выдавать сигналы для записи информации в регистр 111. Если этот сигнал сформирован, записывается информация в регистр 111, у которого информационные D-входы соединены с первыми 50-ю выходами первого регистра 40.

По окончании всех этапов преобразования полученных в приемнике 30 сигналов начинается процесс подстройки формирователя 44 выходных сигналов, представляющего собой управляемый канал для деления частоты, под полученный на линии 29 связи сигнал. С формирователя 44 снимаются сигналы запрета, сформированные первым 33 и вторым 34 хронизаторами и формируемые генератором ПСП. Если все сигналы запрета сняты, то это означает разрешение синхронизации формирователя 44, которая происходит следующим образом.

Точная подстройка с разрешением неоднозначности в пределах 1 мс реализуется путем фазовой автоподстройки высокочастотной части деления частоты в формирователе 44 под выходной сигнал второго хронизатора 34 (фиг.3м), синхронный с сигналом датчика 1. Расширение разрешаемой неоднозначности подстройки от 1 мс до 1 с реализуется за счет синхронизации среднечастотной части (от 1 кГц до 1 Гц) делителя частоты в формирователе 44 путем его установки сигналом 1 Гц с выхода циклового синхронизатора 39. Дальнейшее расширение разрешаемой неоднозначности подстройки от 1 с до десятков лет реализуется за счет принудительной записи в низкочастотную часть (ниже 1 Гц) делителя частоты формирователя 44 принятой оцифровки текущего времени датчика 1 (выход регистра 40 с 51-го до 98-го разряда) в случае ее отличия от формируемой формирователем 44. Сравнение оцифровки текущего времени в конце каждой секунды (после приема из линии 29 связи всех разрядов кода оцифровки датчика 1 регистром 40 по сигналу с входящего в него элемента 108 задержки осуществляется декодером 43.

По окончании подстройки выходных сигналов формирователя 44 под принятый из линии 29 связи сигнал (пока с произвольным упреждением) с помощью анализатора 52 синхронизма приемника осуществляется выработка разрешения на обратную передачу сигналов от приемника 30 к передатчику в центре синхронизации, необходимую для соответствующей коррекции вносимого в сигнал передатчиком 2 временного упреждения до его выравнивания с временным распространением сигналов по линии связи. Выработку этого разрешения анализатор 52 (фиг. 15) осуществляет следующим образом.

С помощью счетчика 113, устанавливаемого сигналом с циклового синхронизатора 39, и дешифратора 114 формируется временной строб, характеризующий фазовое положение сигнала 1 Гц, выделенного из принятого из линии 29 связи сигнала. Если сигнал 1 Гц с выхода формирователя 44, поданный на тактовый вход D-триггера 115, не "попадает" в этот временной строб, то на выходе D-триггера 115 фиксируется сигнал логического "0", свидетельствующий о незавершенности подстройки формирователя 44. В противном случае подстройка формирователя 44 уже завершена. Поэтому сигнал логической "1" с анализатора 52 поступает на управляющий вход ключа 53 (фиг.1), разрешая обратную передачу от приемника 30 к передатчику 2 центра синхронизации подготовленного блоками 45.51 сигнала.

Анализ качества принятия информации об оцифровке текущего времени формирователем 44 для вынесения разрешения на обратную передачу не производится, так как эта операция наиболее просто осуществляется лишь в центре синхронизации.

Компановка сигнала, подлежащего обратной передачи по линии 29 связи, осуществляется с помощью преобразователя 45 кода времени, источника 46 сигналов информации, преобразователя 47 кода информации, коммутатора 48, манипулятора 49 фазы ПСП, генератора 50 ПСП (идентичных блокам 6, 7, 8, 9, 10 и 11 центра синхронизации соответственно), а также манипулятора 51 фазы несущей, представляющего собой (в отличие от формирователя 3 центра синхронизации) сумматор по модулю два. Поэтому сигнал, направленный в линию 29 связи через ключ 53 и блок 31 приемопередачи (фиг.3д), представляет собой несущую (фиг. 3г) без временного сдвига относительно тактов работы формирователя 44, отрезки которого манипулированы как сигналом ПСП (фиг.3б), так и кодом информации от датчика информации или кодом оцифровки текущего времени (фиг.3а) от формирователя 44. Следовательно, структура сигнала, передаваемого по линии 29 связи в обратном направлении к передатчику 2, полностью идентична структуре прямого сигнала, передаваемого по этой же линии связи, однако все необходимые для его формирования сигналы используются непосредственно от формирователя 44 приемника 30.

Этот сигнал через время распространения Т_распр (после прохождения блока 31, линии 29 связи и блока 5) поступает на соответствующий вход коммутатора 14, выполненного, например, на мультиплексоре 133 КП7. С выхода коммутатора 14 этот сигнал поступает для обработки на блоки 16.25 центра синхронизации, работа и назначение которых (фиг.3е.р) полностью идентичны работе и назначению блоков 33.42 приемника 30.

Следовательно, с помощью второго хронизатора 17 выработан сигнал с частотой смены элементов ПСП (1 кГц) генератора 50 ПСП (фиг.3м); с помощью первого хронизатора 16 и блока 18 устранения неоднозначности осуществлено верное без сдвига 1/2 периода выделение несущей частоты принятого от приемника 30 сигнала (фиг.3к); с помощью блока 19 фильтрации несущей из принятого сигнала правильно выделена ПСП с десятимиллисекундными отрезками, манипулированными оцифровкой текущего времени формирователя 44 (фиг.3л); с помощью формируемого генератора 20 ПСП, блока 21 фильтрации ПСП и циклового синхронизатора 22 верно восстановлена (фиг.3п) ПСП (генератора 50 ПСП, а также выделены последовательный код информации и оцифровки текущего времени (фиг.3р), сигнал частоты 1 Гц формирователя 44 и источника 46 информации; с помощью первого регистра 23, формирователя 24 сигнала разрешения и второго регистра 25 последовательный код информации и оцифровки текущего времени источника 46 информации и формирователя 44 преобразован в параллельный; по мере обработки блоков 16, 17, 20 снимаются сигналы запрета с их соответствующих выходов. Подготовленные таким образом сигналы в центральной части устройства синхронизации используются следующим образом.

Как только с блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов (фиг.4) снимаются сигналы запрета от первого 16 и второго 17 хронизаторов, сигналом с элемента ИЛИ 61 разрешается выработка фазовым дискриминатором 60 управляющих сигналов для соответствующего К-го блока 4 коррекции временного упреждения сигналов. Выработка этих управляющих сигналов осуществляется, опираясь на следующую информацию (временное положение положительных фронтов слеудующих импульсов): упреждение относительно сигналов датчика 1 времени импульсов (частота 1 кГц), падение от соответствующего К-го блока 4 коррекции временного упреждения сигналов через первый коммутатор 13 на первый вход блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов; опорные метки времени от датчика 1 сигналов времени (также 1 кГц), поданные на второй вход блока управления коррекцией временного упреждения сигналов; задержанные импульсы (также 1 кГц, фиг.3м), запаздывающие относительно упрежденных на двойное время распространения сигналов по соответствующей линии 29 связи и поданные на третий вход блока управления коррекцией временного упреждения сигналов с выхода второго хронизатора 17.

Использование перечисленных сигналов позволяет в блоке 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов производить измерение двух временных интервалов: ΔТ_упр от упрежденных до опорных импульсов, ΔТ_з от опорных до задержанных импульсов, а также вырабатывать, если это необходимо, на двух соответствующих выходах (определенных дешифратором 62 и элементами И 58, 59 информационных каналов 57₁.57_К) блока управления коррекцией временного упреждения сигналов управляющие сигналы для соответствующего блока 4 коррекции временного упреждения сигналов.

Выработка управляющих сигналов осуществляется так до тех пор, пока вносимое соответствующим блоком 4 коррекции временного упреждения сигналов в передаваемый по линии 29 связи сигнал временное упреждение не приведет к управлению двух упомянутых измеренных блоком 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов, двух временных интервалов ΔТ_упр=ΔТ_з. В этом случае вносимое в передаваемый сигнал временное упреждение ΔТ_упр станет равным времени распространения Т_распр сигналов по соответствующей линии 29 связи, а сигналы, пришедшие по входу приемника 30, могут использоваться для синхронизации.

По достижении равенства ΔТ_упр=ΔТ_з, т. c.ΔТ_упр=ΔТ_распр, формирование блоком управления коррекцией временного упреждения сигналов прекращается, что соответствует памяти значения, вносимого в сигнал временного упреждения в синхронизируемом канале. В других каналах, в которых подстройка упреждения в данный момент не осуществляется, режим памяти временного упреждения обеспечивается принудительным заземлением управляющих входов блока 4 коррекции временного упреждения сигналов, с помощью закрытых дешифратором 62 элементов И 58, 59 блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов. Причем в этом случае с помощью анализатора 63 рассогласования, ведущего подсчет числа управляющих импульсов от дискриминатора 60 за выбранный, например, секундный интервал, формируется сигнал, свидетельствующий об окончании коррекции ΔТ_упр.

Рассмотрим работу блока 15 управления информацией временного упреждения сигналов (фиг. 4) по формированию и рассылке управляющих сигналов и взаимодействующего с ним блока 4, коррекции временного упреждения сигналов (фиг. 5).

Дешифратор 62 преобразует код управления, например двоично-десятичный, поступающий от счетчика 12 (фиг.1), в позиционный код, например, с помощью ИМС 564ИД1. Поэтому сигнал логической "1" появляется лишь на одном из К выходов дешифратора 62, а на остальных его выходах присутствует сигнал логического "0". При изменении кода упреждения от счетчика 12 (например, через 5 мин) сигнал логической "1" перемещается на соседний выход дешифратора и т.д. Поэтому управляющие сигналы, формируемые в результате проведенных измерений ΔТ_упр и ΔТ_з в фазовом дискриминаторе 60 (после снятия запретов от хронизаторов 16, 17 на входах элемента ИЛИ 61), через одну из К пар элементов И 58, 59 подаются к соответствующему К-му блоку 4 коррекции временного упреждения сигналов. На всех других выходах блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов находится потенциал логического "0", так как все остальные пары его элементов И 58, 59 закрыты дешифратором 62.

Блоки 4 коррекции временного упреждения сигналов (фиг.5) работают следующим образом.

Формирование несущей частоты осуществляется путем деления тактовых сигналов датчика 1 времени, например 5 МГц, до необходимой частоты (для случая использования в качестве линий связи кабеля типа ТЗБ). Эта частота, как и частота ПСП, выбирается равной 1 кГц, а при использовании блока широкополосных линий связи она может быть и выше, например 100 кГц (с помощью последовательно включенных счетчиков 71 с переменным коэффициентом деления и 72 с постоянным коэффициентом деления). В описываемом случае (для связи по кабелю типа ТЗБ) общий коэффициент деления (в отсутствие команд на его коррекцию от блока управления коррекцией временного упреждения сигналов) равен 5000.

Предполагают, что после очередного измерения блок 15 выдает один из двух управляющих сигналов, требующий увеличения вносимого в передаваемый сигнал временного упреждения, который поступает на вход установки в единичное состояние динамического (установленного фронтом) RS-триггера 64. Потенциал логической "1" с выхода триггера 64 поступает на D-вход триггера 66, на вход которого через открытый элемент И 69 поступает импульс с выхода счетчика 71 с переменным коэффициентом деления. При поступлении очередного, например, положительного фронта с выхода счетчика 71 потенциал логической "1" появляется на выходе триггера 66, уменьшая коэффициент деления счетчика 71 на единицу. Следовательно, следующий положительный фронт на выходе счетчика 71 появляется раньше на время, равное периоду входной для счетчика 71 частоты, увеличив упреждение формируемых блоком коррекции временного упреждения сигналов на указанное время (при необходимости дискрет изменения упреждения может быть уменьшен путем ввода перед входом счетчика 71 умножителя входной частоты). Этим же фронтом сигнала со счетчика 71 через открытый элемент И 70 возвращаются в исходное состояние триггеры 64.67. Поэтому по одной управляющей команде коррекция времени упреждения производится на время, равное только одному периоду входной для счетчика 71 частоты.

Если после очередного измерения в блоке 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов требуется уменьшение вносимого в передаваемый сигнал времени упреждения, то соответствующая команда от блока управления коррекцией временного упреждения сигналов выдается на вход установки в единичное состояние триггера 65. Далее блок 4 коррекции временного упреждения сигналов работает аналогично с той лишь разницей, что управляющий сигнал на второй управляющий вход счетчика 71 подается через триггеры 65 и 67 и приводит к увеличению коэффициента деления счетчика 71. В результате воздействия этой команды от блока управления коррекции временного упреждения сигналов корректируется вносимое в передаваемый сигнал упреждение, а при отсутствии управляемых сигналов сохраняется ранее введенное временное упреждение.

По окончании указанных процессов производится заключительная операция по синхронизации центром синхронизации одного из К (в данном случае последнего) приемников 30, которая заключается в достоверном определении ввода в синхронизм этого приемника 30, принудительном переходе к синхронизации другого (в данном случае первого) приемника 30, если достоверно определено достижение синхронизма в К-м приемнике 30, не дожидаясь окончания К-го пятиминутного интервала, отведенного на синхронизацию К-го приемника 30 и задаваемого счетчиком 12. Для ее реализации на анализатор 27 синхронизма, представляющий собой, например, элемент совпадения, собираются сигнал от блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов об окончании коррекции времени упреждения, сигналы запрета от первого 16 и второго 17 хронизаторов, а также от фазируемого генератора 20 ПСП, сигнал от блока 28 сравнения.

Сигнал от блока управления коррекцией временного упреждения сигналов свидетельствует о равенстве временного упреждения, внесенного в передаваемый К-му приемнику 30 сигнал, времени его распространения по линии 29 связи, а следовательно, о возможности использования полученного приемником 30 сигнала для синхронизации.

Снятие сигналов запрета от блоков 16, 17, 20 свидетельствует о правильной обработке всех блоков приемника 30, наличии синхронизма формирователя 44 приемника 30 от высокочастотного входа до выхода с частотой 1 Гц с сигналами датчика 1 центра синхронизации, об организации передачи обратного сигнала от приемника 30 к центру синхронизации и его правильной обработке в центре блоками 16.25.

Наличие сигнала от блока 28 сравнения свидетельствует о совпадении оцифровок текущего времени (от 1 с до сотен лет) в формирователе 44 приемника 30 и датчика 1 сигналов времени центра синхронизации.

Таким образом, появление сигнала на выходе анализатора 27 свидетельствует о достоверном достижении синхронизации К-го приемника 30 по К-й линии 29 связи. Поэтому еще до окончания К-го пятиминутного интервала, отведенного на синхронизацию К-го приемника 30, выходной сигнал анализатора 27 воздействует на счетчик 12, который изменяет код управления блоком 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов, первым 13 и вторым 14 коммутаторами, обеспечивая переход к синхронизации следующего (теперь первого по фиг.1) приемника 30. Достигнутая синхронизация предшествующего (К-го) приемника не нарушается, так как входы К-го блока 4 коррекции временного упреждения сигналов заземляются соответствующей парой элементов И 58, 59 блока 15, что приводит к принудительному режиму памяти вносимого в сигнал временного упреждения. Далее, процесс повторяется поочередно для каждого приемника 30 сигналов времени.

Следовательно, через время, меньшее к упомянутым пятиминутным интервалам (задаваемым счетчиком 12), проведена определенная с высокой надежностью синхронизация всех К приемников 30 сигналов информации и времени.

Как указывалось, в устройстве-прототипе отсутствует возможность передачи служебной информации без прерывания потока синхронизирующей временной информации по соответствующим линия связи из-за того, что в структуру передаваемого сигнала заложена только временная синхронизирующая информация, а именно метки времени выбранной соответствующим образом упрежденной несущей частоты (в прототипе равной 1 кГц и позволяющей получить разрешение неоднозначности синхронизации до 1 мс), ПСП-информация, налаженная на несущую частоту путем первой фазовой манипуляции (в прототипе длина блока ПСП равна 1 Гц), позволяющая после снятия этого вида фазовой манипуляции расширить пределы неоднозначности синхронизации до 1 с, информация об оцифровке текущего времени, налаженная на несущую частоту (уже манипулированную ПСП) путем второй фазовой манипуляции (в прототипе после снятия и этого вида фазовой манипуляции неоднозначность синхронизации расширяется до десятков лет).

В предлагаемом устройстве с помощью введенных в состав центра и периферийных приемников блоков изменяются структура, объем и назначение передаваемых в обоих направлениях по линиям связи сигналов. При этом в новой структуре передаваемого сигнала сохраняется частота выбранной и соответствующим образом упрежденной несущей частоты (1 кГц, как и в прототипе); сохраняется длительность блока ПСП (1 Гц, как и в прототипе), осуществляющего первую фазовую манипуляцию несущей частоты и расширяющего неоднозначность синхронизации до 1 Гц; вдвое увеличивается скорость второй фазовой манипуляции упрежденной несущей частоты (уже манипулированной ПСП) сигналами оцифровки текущего времени (с 20 на 10 мс/символ), расширяющей неоднозначность синхронизации с 1 Гц до десятков лет, что позволяет уменьшить время, необходимое для передачи всего блока информации об оцифровке (с 1 с до десятков лет 4 разряда х 12 декад + 2 разряда "пустых"=50 разрядов) до 0,5 с (по отношению к 1 с в прототипе); в оставшуюся половину секундного интервала осуществляется фазовая манипуляция той же (уже манипулированной сигналами ПСП и упрежденной) несущей частоты сигналами служебной информации, что позволяет не только передать 0,5 с:10 мс=50 разрядов служебной информации по той же линии, но и не прерывать поток временной синхронизирующей информации (не менять фазовое положени фронтов несущей частоты). Следовательно, устройство может передавать служебную информацию в отличие от прототипа без нарушения синхронизации.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для передачи и приема сигналов точного времени по каналам и линиям связи с переменными параметрами. Цель изобретения - расширение области применения устройства путем передачи как сигналов точного времени, так и сигналов служебной информации. Устройство для передачи и приема сигналов точного времени содержит на центральной части датчик сигналов времени, K передатчиков сигналов времени, выполненных на формирователе выходных сигналов, блоке коррекции временного упреждения сигналов и блоке приемо передачи, преобразователь кода времени, источник сигналов информации, преобразователь кода информации, три коммутатора, манипулятор фазы псевдослучайной последовательности (ПСП), генератор ПСП, счетчик, блок управления коррекцией временного упреждения сигналов, два хронизатора, блок устранения неоднозначности, блок фильтрации несущей, фазируемый генератор ПСП, блок фильтрации ПСП, цикловый синхронизатор, два регистра, формирователь сигнала разрешения, анализатор синхронизма и блок сравнения, на периферийной части в каждом из K каналов передачи и приема сигналов приемник сигналов времени, выполненный на блоке приемопередачи, опорном генераторе, двух хронизаторах, блоке устранения неоднозначности, блоке фильтрации несущей, фазируемом генераторе ПСП, блоке фильтрации ПСП, цикловом синхронизаторе, двух регистрах, формирователе сигнала разрешения, декодере, формирователе выходных сигналов, преобразователе кода времени, источнике сигналов информации, кода информации, коммутаторе, манипуляторе фазы ПСП, генераторе ПСП, манипуляторе фазы несущей, анализаторе синхронизма и ключе. 15 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ ТОЧНОГО ВРЕМЕНИ, содержащее на центральной части датчик сигналов точного времени, первый выход которого подключен к первому синхровходу первого хронизатора, первому синхровходу второго хронизатора, тактовым входам преобразователя кода времени, генератора псевдослучайной последовательности импульсов, блока управления коррекцией временного упреждения сигналов и блока коррекции временного упреждения сигналов каждого канала передачи и приема сигналов, второй выход датчика сигналов точного времени подключен к установочным входам преобразователя кода времени, генератора псевдослучайной последовательности импульсов, первого и второго хронизаторов и первому счетному входу счетчика, выходы которого подключены к адресным входам первого и второго коммутаторов и блока управления коррекцией временного упреждения сигналов, первый и второй выходы каждой группы выходов которого подключены к первому и второму входам блока коррекции временного упреждения сигналов каждого канала передачи и приема сигналов соответственно, выход блока коррекции временного упреждения сигналов подключен к управляющему входу формирователя выходных сигналов в каждом канале передачи и приема сигналов и соответствующему информационному входу первого коммутатора, выход которого подключен к первому информационному входу блока управления коррекцией временного упреждения сигналов, выход формирователя выходных сигналов подключен к информационному входу блока передачи и приема сигналов в каждом канале передачи и приема сигналов, выход которого каждого канала передачи и приема сигналов подключен к соответствующему информационному входу второго коммутатора, выход которого подключен к второму синхровходу первого хронизатора и первому синхровходу блока фильтрации несущей частоты, вход-выход блока передачи и приема сигналов каждого канала передачи и приема сигналов является входом-выходом соответствующей линии связи, первый и второй выходы первого хронизатора подключены к первому входу запрета блока управления корекцией временного упреждения сигналов и первому синхровходу блока устранения неоднозначности сигналов соответственно, выход последнего подключен к второму синхровходу блока фильтрации несущей частоты, выход которого подключен к второму синхровходу второго хронизатора, первый выход которого подключен к второму информационному входу блока управления коррекцией временного упреждения сигналов и второму синхровходу блока устранения неоднозначности сигналов, второй выход второго хронизатора подключен к второму входу запрета блока управления коррекцией временного упреждения сигналов, выходы группы выходов датчика сигналов времени подключены к информационным входам преобразователя кода времени, выход которого подключен к информационному входу манипулятора фазы псевдослучайной последовательности импульсов, выход генератора псевдослучайной последовательности импульсов подключен к управляющему входу манипулятора фазы псевдослучайной последовательности импульсов, выход которого подключен к информационному входу формирователя выходных сигналов каждого канала передачи и приема сигналов, второй выход датчика сигналов времени подключен к управляющему входу блока управления коррекцией временного упреждения сигналов, выходы группы выходов датчика сигналов времени подключены к входам первой группы входов блока сравнения, первый выход первого хронизатора подключен к первому входу запрета анализатора синхронизма, первый выход второго хронизатора подключен к тактовым входам фазируемого генератора псевдослучайной последовательности импульсов и регистра, выходы которого подключены к входам второй группы входов блока сравнения, выход которой подключен к первому информационному входу анализатора синхронизма, второй выход второго хронизатора подключен к второму входу запрета анализатора синхронизма, выход блока фильтрации несущей частоты подключен к первому синхровходу блока фильтрации псевдослучайной последовательности импульсов и к первому информационному входу фазируемого генератора псевдослучайной последовательности импульсов, первый и второй выходы последнего подключены к третьему входу запрета анализатора синхронизма и второму синхровходу блока фильтрации псевдослучайной последовательности импульсов, выход которого подключен к информационному входу и второму информационному входу фазируемого генератора псевдослучайной последовательности импульсов, выходы группы выходов которого подключены к входам циклового синхронизатора, выход которого подключен к установочным входам регистра и фазируемого генератора псевдослучайной последовательности импульсов, выход блока управления коррекцией временного упреждения сигналов подключен к второму информационному входу анализатора синхронизма, выход которого подключен к второму счетному входу счетчика, на периферийной части в каждом канале передачи и приема сигналов блок передачи и приема сигналов, вход-выход которого является входом-выходом соответствующей линии связи, выход блока передачи и приема сигналов подключен к первым синхровходам первого хронизатора и блока фильтрации несущей частоты, первый выход первого хронизатора подключен к первому входу запрета формирователя выходных сигналов, соответствующий выход первой группы выходов которого подключен к установочным входам первого и второго хронизаторов, выходы первой группы выходов формирователя выходных сигналов являются выходами первой группы выходов устройства, генератор опорной частоты, выход которого подключен к второму синхровходу первого хронизатора, к первому синхровходу второго хронизатора и первому тактовому входу формирователя выходных сигналов, второй выход первого хронизатора подключен к первому синхровходу блока устранения неоднозначности сигналов, выход которого подключен к второму синхровходу блока фильтрации несущей частоты, выход которого подключен к первому информационному входу фазируемого генератора псевдослучайной последовательности импульсов и второму синхровходу второго хронизатора, первый выход которого подключен к второму синхровходу блока устранения неоднозначности сигналов, тактовым входам фазируемого генератора псевдослучайной последовательности импульсов, регистра и второму тактовому входу формирователя выходных сигналов, второй выход второго хронизатора и первый выход фазируемого генератора псевдослучайной последовательности импульсов подключены к второму и третьему входам запрета формирователя выходных сигналов соответственно, второй выход фазируемого генератора псевдослучайной последовательности импульсов подключен к второму синхровходу блока фильтрации псевдослучайной последовательности импульсов, выход которого подключен к информационному входу регистра и второму информационному входу фазируемого генератора псевдослучайной последовательности импульсов, выходы группы выходов которого подключены к цикловому синхронизатору, выход которого подключен к установочным входам фазируемого генератора псевдослучайной последовательности импульсов формирователя выходных сигналов и регистра, выходы последнего подключены к входам первой группы информационных входов декодера, выходы которого подключены к информационным входам формирователя выходных сигналов, выходы второй группы выходов которого подключены к входам второй группы информационных входов декодера и являются выходами второй группы выходов устройства, соответствующий выход первой группы выходов формирователя выходных сигналов подключен к управляющему входу анализатора синхронизма и установочным входам преобразователя кода времени и генератора псевдослучайной последовательности импульсов, два других соответствующих выхода первой группы выходов формирователя выходных сигналов подключены к управляющему входу манипулятора фазы несущей частоты и тактовым входам генератора псевдослучайной последовательности импульсов и преобразователя кода времени соответственно, выходы второй группы выходов формирователя выходных сигналов подключены к информационным входам преобразователя кода времени, выход которого подключен к информационному входу манипулятора фазы псевдослучайной последовательности импульсов, выход генератора псевдослучайной последовательности импульсов подключен к управляющему входу манипулятора фазы псевдослучайной последовательности импульсов, выход которого подключен к информационному входу манипулятора фазы несущей частоты, выход которого подключен к первому входу ключа, выход генератора опорной частоты и выход циклового синхронизатора подключены к первому и второму тактовым входам анализатора синхронизма, выход которого подключен к второму входу ключа, выход которого подключен к входу блока передачи и приема сигналов, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения путем передачи как сигналов точного времени, так и сигналов служебной информации, в него введены на центральной части источник сигналов информации, преобразователь кода информации, формирователь сигнала разрешения, второй регистр и третий коммутатор, подключенный между выходом преобразователя кода времени и информационным входом коммутатора фазы псевдослучайной последовательности своими первыми информационными входом и выходом соответственно, первый выход датчика сигналов времени подключен к тактовым входам третьего коммутатора и преобразователя кода информации, второй выход датчика сигналов времени подключен к установочным выходам третьего коммутатора, преобразователя кода информации и входу источника сигналов информации, выходы последнего подключены к информационным входам преобразователя кода информации, выход которого подключен к второму информационному входу третьего коммутатора, первый выход хронизатора, первый выход второго хронизатора и выход фазируемого генератора псевдослучайной последовательности подключены через формирователь сигнала разрешения к входу разрешения второго регистра, выходы первого регистра подключены к информационным входам второго регистра, выходы которого являются информационными выходами, на периферийной части в каждом канале передачи и приема сигналов источник сигналов информации, преобразователь кода информации, регистр, формирователь сигнала разрешения и коммутатор, подключенный между выходом преобразователя кода времени и информационным выходом манипулятора фазы псевдослучайной последовательности своими первым информационным входом и выходом соответственно, третий соответствующий выход первой группы выходов формирователя выходных сигналов подключен к тактовым входам коммутатора и преобразователя кода информации, первый и соответствующий выход первой группы выходов формирователя выходных сигналов подключен к установочным входам коммутатора и преобразователя кода информации и входу источника сигналов информации, выходы которого подключены к информационным входам преобразователя кода информации, выход которого подключен к второму информационному входу коммутатора, первый выход первого хронизатора, второй выход второго хронизатора, первый выход фазируемого генератора псевдослучайной последовательности через формирователь сигналов разрешения подключены к входу разрешения второго регистра, выходы первого регистра подключены к информационным входам второго регистра, выходы которого являются информационными выходами третьей группы.