КОМПЕНСАТОР БЛУЖДАНИЯ ФАЗЫ ИМПУЛЬСОВ СЕТЕВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ Российский патент 2005 года по МПК H03L7/00 

Изобретение относится к области сетевой тактовой синхронизации (ТСС), а точнее к компенсации блуждания фазы импульсов сетевой синхронизации (джиттера).

Джиттер - это асинхронизм синхроимпульсов ТСС, резко снижающий ее эффективность. Его можно рассматривать как модуляцию по времени (фазе) периодических синхроимпульсов эквивалентной джиттеру помехой. Это - паразитная времяимпульсная (ВИМ) или фазоимпульсная (ФИМ) модуляция. Поэтому для снижения джиттера чаще используется система фазовой автоподстройки (ФАП) импульсного автогенератора по входному сигналу с ВИМ (ФИМ), что отмечено в источниках [1,2,3]. Из теории и практики ФАП известно, что колебания импульсного автогенератора, подстраиваемого в его петле ФАП, повторяют входной модулированный сигнал, но с меньшей глубиной модуляции соответствующего параметра (в данном случае - временного сдвига импульсов). Это значит, что такие колебания имеют меньший джиттер по сравнению со входным импульсным сигналом. В [1] ФАП называется ФАПЧ, т.е. фазовая автоподстройка частоты, а в [2] - временным автоселектором, т.к. там используется временной дискриминатор вместо фазового детектора. Но и в [1] в качестве фазового детектора используется триггер. В [3] рассматриваются общие вопросы ТСС.

За прототип изобретения выбрано устройство, описанное в первом источнике [1], как наиболее близкое к нему по технической сущности.

Прототип состоит из последовательно соединенных амплитудного ограничителя, временного дискриминатора, фильтра нижних частот (ФНЧ), импульсного автогенератора, управляемого по фазе напряжением (ГУН), выход которого, являющийся выходом прототипа, соединен со вторым (опорным) входом временного дискриминатора. ГУН охвачен петлей ФАП, включающей вышеназванные блоки, и на его выходе колебания повторяют входной модулированный сигнал, но с меньшим джиттером.

Основным недостатком прототипа является недостаточное устранение блуждания фазы синхроимпульсов (джиттера), что не позволяет иметь максимум эффективности ТСС.

Техническим результатом заявленного объекта является обеспечение максимума эффективности ТСС за счет полного устранения джиттера.

Сущность изобретения состоит в том, что в прототип, состоящий из последовательно соединенных амплитудного ограничителя, временного дискриминатора, ФНЧ, ГУНа, выход которого соединен со вторым входом временного дискриминатора, дополнительно введены фазоинвертор (аналоговый) с регулируемым коэффициентом передачи, времяимпульсный модулятор, линия задержки, причем модулятор своим низкочастотным входом подключен к выходу ФНЧ через введенный фазоинвертор, а высокочастотным входом - к выходу амплитудного ограничителя через введенную линию задержки. Выход модулятора является выходом изобретения.

Существенным отличием изобретения являются введенные элементы и их связи, т.к. только они позволяют полностью исключить джиттер и тем самым повысить эффективность ТСС до максимума.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом.

На чертеже представлена структурная схема компенсатора. Компенсатор состоит из амплитудного ограничителя 1, временного дискриминатора 2, импульсного автогенератора, управляемого по фазе напряжением (ГУН) 3, ФНЧ 4, линии задержки 5, фазоинвертора 6 с регулируемым коэффициентом передачи, времяимпульсного модулятора 7. Блоки 2,3,4 образуют синхронно-фазовый демодулятор (СФД) на базе ФАПЧ. Демодулятор работает в дискретные моменты времени, т.к. ГУН - импульсный подстраиваемый автогенератор. Введенные элементы обведены пунктирной линией.

Работа всего компенсатора происходит следующим образом.

Входные непериодические импульсы с ВИМ ограничиваются по амплитуде в блоке 1 для устранения паразитной амплитудной модуляции, в результате чего на его выходе имеет место ВИМ колебание с постоянной амплитудой

где f(t) - нормированная функция, характеризующая форму импульса:

Т_п - период следования импульсов,

Δτ_m - максимальное смещение импульса относительно тактовой точки,

b(t) - нормированная модулирующая функция, эквивалентная джиттеру.

ВИМ - колебание u₁(t) детектируется в синхронно-фазовом демодуляторе (СФД), состоящем из блоков 2,3,4, в результате чего на выходе ФНЧ 4 имеет место модулирующий аналоговый сигнал u_ф(t)=U_mb(t), эквивалентный джиттеру. В блоке 6 этот сигнал меняет свой знак на обратный и усиливается по уровню, после чего поступает на низкочастотный вход модулятора ВИМ7. На высокочастотный вход блока 7 подается сигнал u₁(t) с выхода блока 1 через линию задержки 5. Блок 5 выравнивает временные сдвиги входных сигналов. На выходе блока 7 имеет место колебание

где Δτm=kUm,

т.е. полностью периодические импульсы синхронизации. Это значит, что джиттер полностью исключен.

Поскольку колебания на выходе ГУНа повторяют входной сигнал u_вх(t), но с меньшим джиггером, то можно вход блока 5 подключить не к выходу блока 1, а к выходу блока 3, что облегчит компенсацию джиттера.

Технико-экономическим эффектом изобретения является получение максимально возможной эффективности ТСС за счет полного исключения джиттера.

Источники информации

1. Брени С. Синхронизация цифровых сетей связи/Перевод с англ. Под ред. А.В.Рыжкова. - М.: Мир, 2003. - C.111-113.

2. Первачев С.В. Радиоавтоматика. - М.: Радио и связь, 1982.

3. Шмытинский В.В., Корхова В.И. Принципы построения тактовой сетевой синхронизации в цифровых сетях связи // Автоматика, связь, информатика. - 2000, 1, - С.38-41.

Реферат

(57) Изобретение относится к области сетевой тактовой синхронизации (ТСС), а точнее к компенсации блуждания фазы импульсов сетевой синхронизации (джиттера). Технический результат - компенсация блуждания синхроимпульсов (джиттера). Для этого устройство выполнено на базе ФАПЧ с добавлением модулятора ВИМ, фазоинвертора и линии задержки, что обеспечивает полную компенсацию блуждания фазы синхроимпульсов тактовой сетевой синхронизации (ТСС) и минимизирует эффективность ТСС. 1 ил.

Компенсатор блуждания фазы импульсов сетевой синхронизации, состоящий из последовательно соединенных амплитудного ограничителя, временного дискриминатора, фильтра нижних частот, импульсного автогенератора, управляемого по фазе напряжением, выход которого соединен со вторым (опорным) входом временного дискриминатора, отличающийся тем, что в него дополнительно введены аналоговый фазоинвертор, время-импульсный модулятор, линия задержки, причем низкочастотный вход модулятора подключен к выходу фильтра нижних частот через фазоинвертор, а его высокочастотный вход - к выходу амплитудного ограничителя через линию задержки, выход модулятора является выходом всего компенсатора.