Изобретение относится к технике измерений по фазоманипулированным сигналам и может использоваться в системах единого времени для синхронизации разнесенных часов по радиоканалу.
Известно устройство для фазовой синхронизации при приеме фазоманипулированных (ФМ) сигналов с использованием синфазного и квадратурного каналов и фильтров нижних частот (схема Костаса) /1, с. 277/. Из-за наличия аналоговых фильтров нижних частот реализация схемы вызывает технические трудности при низкой тактовой частоте ФМ сигнала и повышенных требованиях к точности синхронизации.
Наиболее близким к изобретению является устройство для синхронизации по фазоманипулированному сигналу, содержащее последовательно соединенные первый перемножитель и первый интегратор, последовательно соединенные второй перемножитель и второй интегратор, первые входы перемножителей являются входом устройства, третий перемножитель, первый ключ, последовательно соединенные первый блок усреднения и источник синхронизируемых колебаний, синфазный выход которого, являющийся первым выходом устройства, подключен ко второму входу первого перемножителя, а квадратурный выход подключен ко второму входу второго перемножителя, а также блок тактовой синхронизации, вход которого подключен к выходу первого перемножителя /2/.
Однако известное устройство обладает невысокой точностью синхронизации.
Цель изобретения заключается в повышении точности синхронизации. Для этого в устройство для синхронизации по фазоманипулированному сигналу, содержащее последовательно соединенные первый перемножитель и первый интегратор, последовательно соединенные второй перемножитель и второй интегратор, первые входы перемножителей являются входом устройства, третий перемножитель, первый ключ, последовательно соединенные первый блок усреднения и источник синхронизируемых колебаний, синфазный выход которого, являющийся первым выходом устройства, подключен ко второму входу первого перемножителя, а квадратурный выход подключен ко второму входу второго перемножителя, а также блок тактовой синхронизации, вход которого подключен к выходу первого перемножителя, введены последовательно соединенные блок привязки фронта, синхронизирующий вход которого подключен к первому выходу устройства, и первый формирователь импульсов опроса, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, включенного между выходом третьего перемножителя и входом первого блока усреднения, а выход первого ключа подключен к объединенным входам установки первого и второго интеграторов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам третьего перемножителя, источник синхронизируемых колебаний выполнен в виде последовательно соединенных задающего генератора и формирователя опорных колебаний, сдвинутых по фазе одно относительно другого на π/2 выходы которого являются синфазным и квадратурным выходами источника синхронизируемых колебаний, а управляющий вход входом источника синхронизируемых колебаний, блок тактовой синхронизации выполнен в виде последовательно соединенных четвертого перемножителя и третьего интегратора, последовательно соединенных пятого перемножителя и четвертого интегратора, последовательно соединенных шестого перемножителя, входы которого подключены к выходам третьего и четвертого интеграторов, второго ключа и второго блока усреднения, формирователя опорных сигналов, сдвинутых один относительно другого на половину длительности элементарной посылки фазоманипулированного сигнала 2, вход и управляющий вход которого подключены к выходу задающего генератора и выходу второго блока усреднения соответственно, а один из выходов является вторым выходом устройства, и второго формирователя импульсов опроса, включенного между вторым выходом устройства и управляющим входом второго ключа, при этом первые входы четвертого и пятого перемножителя являются входом блока тактовой синхронизации, выходы формирователя опорных сигналов, сдвинутых один относительно другого на половину длительности элементарной посылки фазоманипулированного сигнала, подключены к вторым входам четвертого и пятого перемножителей соответственно, выход второго ключа подключен к объединенным входам установки третьего и четвертого интеграторов, а второй выход устройства подключен к сигнальному входу блока привязки фронта.
На фиг. 1 дана структурная электрическая схема устройства для синхронизации по фазоманипулированному сигналу; на фиг. 2 диаграмма, иллюстрирующая зависимость от сдвига τ сигнала рассогласования на выходе блока усреднения; на фиг. 3 временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства при положительном (а) и отрицательном (б) смещении опорных сигналов.
Устройство для синхронизации по фазоманирулированному сигналу содержит задающий генератор 1 и формирователь 2 опорных колебаний, образующие источник синхронизируемых колебаний, формирователь 3 опорных сигналов, первый и второй перемножители 4 и 5, первый и второй интеграторы 6 и 7, третий перемножитель 8, первый ключ 9, первый блок усреднения 10, блок тактовой синхронизации, образованный четвертым и пятым перемножителями 11 и 12, третьим и четвертым интеграторами 13 и 14 и шестым перемножителями 15, второй ключ 16, второй блок усреднения 17, первый и второй формирователи 18 и 19 импульсов опроса и блок привязки фронтов 20.
Устройство работает следующим образом.
Фазоманипулированный (ФМ) сигнал поступает на входы перемножителей 4, 5, на вторые входы которых поступают с формирователя 2 сдвинутые на p/2 непрерывные опорные колебания, сформированные из высокочастотного сигнала задающего генератора 1. В интеграторах 6, 7 производится накопление результатов перемножения сигналов за длительность элементарной посылки ФМ сигнала. Выходные сигналы интеграторов 6, 7 непрерывно перемножаются в третьем перемножителе 8, сигнал с которого поступает на первый блок усреднения 10 через первый ключ 9. Первый ключ 9 периодически открывается по управляющему входу импульсами опроса, следующими с первого формирователя 18 с тактовой частотой манипуляции. В момент опроса короткий импульс поступает также на установочные входы интеграторов 6, 7 и обнуляет их. В результате усреднения сигналов третьего перемножителя 8 на выходе первого блока 10 усреднения формируется сигнал рассогласования (фиг. 2), управляющий положением выходных опорных колебаний формирователя 2. Сигнал рассогласования есть "высокочастотная" функция сдвига τ между моментами возможного изменения фазы во входном сигнале и опорным сигналом с огибающей, зависящей от t. Частота наполнения в два раза выше частоты сигнала, что определяется двузначностью фазы принимаемых посылок. Наименьший размах сигнал рассогласования имеет при сдвиге на половину длительности элементарной посылки. Наибольшего значения огибающая достигает при t=0/ то есть при совпадении моментов обнуления интеграторов с фронтами манипулирующего напряжения в сигнале. При выполнении устройств на элементах дискретной техники, то есть при замене интеграторов реверсивными счетчиками, а аналоговых перемножителей дискретными, на третьем перемножителе 8 производится сравнение (перемножение) знаков чисел, записанных в счетчиках к моменту обнуления и поступающих на входы перемножителя с триггеров знака реверсивных счетчиков. При тактовой синхронизации огибающая рассматривается как ФМ сигнал. Частота опорных меандровых сигналов, поступающих с формирователя 3 опорных сигналов, равна половине тактовой частоты сигнала манипуляции, а сдвиг между ними равен T/2, где T - длительность элементарной посылки ФМ сигнала. Отпирание второго ключа 16 и обнуление интеграторов 13, 14 осуществляется с тактовой частотой фронтом и спадом опорного сигнала.
На диаграммах фиг. 3 работы устройства при тактовой синхронизации через Uм обозначен сигнал манипуляции (огибающая) ФМ сигнала, поступающий на перемножители 11, 12, U01, U02 синфазный и сдвинутый на T/2 опорные сигналы; , знаки чисел, определяемых как средние за время T значения произведений, стоящих в скобках. Усредненное произведение есть сигнал рассогласования, управляющий положением опорных сигналов. Из диаграмм видно, что при положительном смещении опорного сигнала U01 (фиг. 3а) напряжение на выходе второго блока 17 усреднения также положительное, и воздействуя на опорный сигнал, сводит рассогласование к нулю. Если имеется смещение противоположного знака (фиг. 3б), то напряжение на выходе второго блока усреднения становится отрицательным, и положение опорного сигнала будет меняться в противоположную сторону.
Нулю приписывается знак "плюс". Назначение второго блока усреднения 17 также состоит в сглаживании флюктуаций управляющего сигнала при воздействии помех.
В качестве входного сигнала для перемножителей 11 и 12 используется сигнал с выхода первого перемножителя 4 синфазного канала слежения за фазой несущей, где имеется составляющая, соответствующая огибающей ФМ сигнала. Величина ее максимальна по окончании отработки цели слежения за наполнением, при этом канал с синфазным опорным колебанием представляет собой логический фазовый детектор.
Обнуляющие импульсы в обеих цепях формируются из положительных и отрицательных фронтов синфазного опорного сигнала U01 канала слежения за моментом изменения фазы. В результате привязки фронтов опорного сигнала в блоке 20 обнуляющие импульсы совпадают с фронтами опорного колебания, при этом сигнал рассогласования на выходе первого блока 10 усреднения не зависит от начальной фазы опорного колебания.
По мере подстройки U01 условия работы канала слежения за фазой несущей приближаются к оптимальным. Наименьшая ошибка слежения имеет место при совмещении опорного сигнала U01 с огибающей принимаемого сигнала.
Таким образом, в изобретении точность синхронизации по ФМ сигналу повышается в процессе отработки цепей синхронизации по несущей и по огибающей. При отработке цепи тактовой синхронизации, то есть при стремлении τ к 0, увеличивается крутизна сигнала рассогласования в цепи фазовой автоподстройки (см. фиг. 2 при t0), что приводит к уменьшению погрешности измерения по фазе несущей частоты за счет уменьшения флуктуаций опорного колебания на первом выходе устройства. В процессе фазовой автоподстройки в канале точного слежения возрастает уровень сигнала манипуляции на выходе первого перемножителя 4 (входе цепи подстройки по огибающей), что приводит в свою очередь к уменьшению флюктуаций опорного сигнала на втором выходе устройства и, соответственно, к уменьшению погрешности тактовой синхронизации.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ЧАСТОТ В СИСТЕМАХ С ЧАСТОТНОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ | 1991 |
|
RU2039413C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ ТОЧНОГО ВРЕМЕНИ | 1990 |
|
RU2033640C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИВЯЗКИ ШКАЛ ВРЕМЕНИ | 1992 |
|
RU2046393C1 |
УСТРОЙСТВО ФАЗИРОВАНИЯ ШКАЛЫ ВРЕМЕНИ ЭЛЕКТРОННЫХ ЧАСОВ | 1994 |
|
RU2084944C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ | 1991 |
|
RU2030116C1 |
УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ В УСЛОВИЯХ ПОМЕХ | 1991 |
|
RU2030757C1 |
УСТРОЙСТВО ПОИСКА ПСЕВДОШУМОВЫХ РАДИОСИГНАЛОВ | 1990 |
|
RU2012138C1 |
СИСТЕМА СИНХРОНИЗАЦИИ ЧАСОВ ПО РАДИОКАНАЛУ | 1995 |
|
RU2080646C1 |
ИЗМЕРИТЕЛЬ ХАРАКТЕРИСТИК ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИЙ | 1992 |
|
RU2041469C1 |
УСТРОЙСТВО АВТОПОДСТРОЙКИ ФАЗЫ СИГНАЛОВ | 1991 |
|
RU2027301C1 |
Использование: измерения по фазоманипулированным сигналам; система единого времени для синхронизации разнесенных часов по радиоканалу. Устройство для синхронизации по фазоманипулированному сигналу с длительностью элементарной посылки T содержит задающий генератор 1, а формирователь 2 опорных колебаний, образующие источник синхронизируемых колебаний, формирователь 3 опорных сигналов, первый и второй перемножители 4 и 5, первый и второй интеграторы 6 и 7, третий перемножитель 8, первый ключ 9, первый блок усреднения 10, блок тактовой синхронизации, образованный четвертым и пятым перемножителем 11 и 12, третьим и четвертым интеграторами 13 и 14 и шестым перемножителем 15, второй ключ 16, второй блок усреднения 17, первый и второй формирователи 18 и 19 импульсов опроса и блок привязки фронтов 20 и обладает повышенной точностью синхронизации. 3 ил.
Устройство для синхронизации по фазоманипулированному сигналу, содержащее последовательно соединенные первый перемножитель и первый интегратор, последовательно соединенные второй перемножитель и второй интегратор, первые входы перемножителей являются входом устройства, третий перемножитель, первый ключ, последовательно соединенные первый блок усреднения и источник синхронизируемых колебаний, синфазный выход которого, являющийся первым выходом устройства, подключен к второму входу первого перемножителя, а квадратурный выход подключен к второму входу второго перемножителя, а также блок тактовой синхронизации, вход которого подключен к выходу первого перемножителя, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные блок привязки фронта, синхронизирующий вход которого подключен к первому выходу устройства, и первый формирователь импульсов опроса, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, включенного между выходом третьего перемножителя и входом первого блока усреднения, а выход первого ключа подключен к объединенным входам установки первого и второго интеграторов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам третьего перемножителя, источник синхронизируемых колебаний выполнен в виде последовательно соединенных задающего генератора и формирователя опорных колебаний, сдвинутых по фазе относительно друг друга на π/2, выходы которого являются синфазным и квадратурным выходами источника синхронизируемых колебаний, а управляющий вход входом источника синхронизируемых колебаний, блок тактовой синхронизации выполнен в виде последовательно соединенных четвертого перемножителя и третьего интегратора, последовательно соединенных пятого перемножителя и четвертого интегратора, последовательно соединенных шестого перемножителя, входы которого подключены к выходам третьего и четвертого интеграторов, второго ключа и второго блока усреднения, формирователя опорных сигналов, сдвинутых относительно друг друга на половину длительности элементарной посылки фазоманипулированного сигнала, вход и управляющий вход которого подключены к выходу задающего генератора и выходу второго блока усреднения соответственно, а один из выходов является вторым выходом устройства, и второго формирователя импульсов опроса, включенного между вторым выходом устройства и управляющим входом второго ключа, при этом первые входы четвертого и пятого перемножителей являются входом блока тактовой синхронизации, выходы формирователя опорных сигналов, сдвинутых относительно друг друга на половину длительности элементарной посылки фазоманипулированного сигнала, подключены к вторым входам четвертого и пятого перемножителей соответственно, выход второго ключа подключен к объединенным входам установки третьего и четвертого интеграторов, а второй выход устройства подключен к сигнальному входу блока привязки фронта.
Дж | |||
Спилкер | |||
Цифровая спутниковая связь | |||
- М.: Связь, 1979 | |||
IEEE Trans on Communications, February, 1977, с | |||
Фотореле для аппарата, служащего для передачи на расстояние изображений | 1920 |
|
SU224A1 |
Авторы
Даты
1997-07-10—Публикация
1993-01-21—Подача