Устройство тактовой синхронизации Российский патент 2025 года по МПК H04L7/00 H04L7/27 G06F1/12 

Изобретение относится к устройствам синхронизации приёмника с передатчиком и может использоваться в приёмных устройствах.

Известны устройства тактовой синхронизации, например, описанные в [1, стр.307], [2, стр.150], [3 стр. 123-125], [4], [5]. Однако эти устройства имеют недостаточное быстродействие.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является устройство, описанное в [4], которое принято за прототип.

Функциональная схема устройства-прототипа приведена на фиг. 1, где введены следующие обозначения:

1 - демодулятор (Дем);

2 - дифференцирующая цепь (Диф);

3 - ключ (Кл);

4 - источник постоянного тока (ИПТ);

5 - пороговый блок (Пор);

6 - формирователь строб-импульсов (Ф);

7 - блок регистрации (Рег);

11.1 - колебательный контур (Конт).

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные демодулятор 1 и блок регистрации 7, выход которого является выходом устройства, а вход демодулятора 1 - входом устройства. Выход демодулятора через последовательно соединенные дифференцирующую цепь 2, ключ 3, колебательный контур 11.1, пороговый блок 5 и формирователь строб-импульсов 6 соединен со вторым входом блока регистрации 7. Выход источника постоянного тока 4 соединен со вторым входом ключа 3.

Устройство-прототип работает следующим образом.

На вход демодулятора 1 поступает высокочастотный сигнал, модулированный информационным сообщением. С выхода демодулятора 1 информационный сигнал на видеочастоте поступает на первый (сигнальный) вход блока регистрации 7, а также на вход дифференцирующей цепи 2, на выходе которой появляются положительные и отрицательные короткие импульсы. Моменты появления этих импульсов совпадают, соответственно, с передними и задними фронтами импульсов демодулированного информационного сигнала. Короткие положительные импульсы с выхода дифференцирующей цепи 2 поступают на первый (управляющий) вход ключа 3 и открывают его на время действия положительных импульсов. Отрицательные импульсы с выхода дифференцирующей цепи 2 оставляют ключ 3 в запертом состоянии. При открывании ключа 3 конденсатор колебательного контура 11.1 начинает заряжаться от источника постоянного тока 4. Затем ключ 3 закрывается, а в колебательном контуре 11.1 начинается колебательный процесс на собственной частоте контура. При этом расходуется энергия, запасённая в конденсаторе за время, в течение которого ключ 3 был открыт. Резонансная частота колебательного контура 11.1 выбирается равной тактовой частоте F информационного сигнала. Колебание с частотой F поступает на вход порогового блока 5 с порогом срабатывания U_пор = 0, где преобразуется в последовательность прямоугольных тактовых импульсов. Поскольку заряд конденсатора колебательного контура 11.1 от источника постоянного тока 4 происходит очень быстро, то колебательный процесс в контуре 11.1 также возникает без задержки. Поэтому первый из последовательности прямоугольных тактовых импульсов пригоден для регистрации первого же информационного импульса.

Каждый короткий положительный импульс с выхода дифференцирующей цепи 2 возбуждает колебательный процесс в колебательном контуре 11.1, который является затухающим. Однако, следующие друг за другом короткие положительные импульсы, открывающие ключ 3, через который источник постоянного тока 4 подзаряжает конденсатор колебательного контура 11.1, поддерживают колебания в контуре, благодаря чему последовательность прямоугольных тактовых импульсов вырабатывается непрерывно.

На выходе формирователя строб-импульсов 6 получается последовательность строб-импульсов, которые располагаются в средней части принимаемых информационных символов, и используются для регистрации этих символов в блоке регистрации 7. На выходе блока регистрации 7 получаются восстановленные по длительности информационные импульсы.

Недостатком является то, что устройство-прототип поддерживает только одну скорость передачи информации.

Задача предлагаемого технического решения состоит в расширении функциональных возможностей за счет автоматического определения и поддержания различных скоростей передачи информации в соответствии со стандартом Ethernet IEEE 802.3 10BASE-T, согласно которому скорость передачи информации может выбираться и поддерживаться в диапазоне от 1 до 10 Мбит/с с шагом 1 Мбит/с.

Для решения поставленной задачи в устройство тактовой синхронизации, содержащее демодулятор и блок регистрации, выход которого является выходом устройства; последовательно соединенные дифференцирующую цепь и ключ, ко второму входу которого подсоединён источник постоянного тока; колебательный контур; последовательно соединенные пороговый блок и формирователь строб-импульсов, выход которого соединен со вторым входом блока регистрации, при этом вход демодулятора является входом устройства, согласно изобретению введены N идентичных блоков выделения колебаний тактовой частоты, входы которых объединены и подключены к выходу демодулятора, а выходы каждого из N блоков выделения колебаний тактовой частоты объединены и подключены к входу порогового блока; каждый из N блоков выделения колебаний тактовой частоты содержит последовательно соединенные блок измерения скорости передачи информации, логический элемент 2И, первый аналоговый переключатель, а также второй аналоговый переключатель, причем выход логического элемента 2И соединён с управляющим входом второго аналогового переключателя, а другой вход логического элемента 2И является входом напряжения питания Uпит; кроме того, входы N блоков измерения скорости передачи информации, являются входами N блоков выделения колебаний тактовой частоты; выход ключа 3 соединён с объединенными управляющими входами первых аналоговых переключателей, которые являются управляющими входами N блоков выделения колебаний тактовой частоты; выходы N вторых аналоговых переключателей, являются выходами N блоков выделения колебаний тактовой частоты.

На фиг. 2 приведена функциональная схема заявляемого устройства тактовой синхронизации, где введены следующие обозначения:

1 - демодулятор (Дем);

I, II, N - блоки выделения колебаний тактовой частоты;

2 - дифференцирующая цепь (Диф);

3 - ключ (Кл);

4 - источник постоянного тока (ИПТ);

5 - пороговый блок (Пор);

6 - формирователь строб-импульсов (Ф);

7 - блок регистрации (Рег)

8.1 - блок измерения скорости передачи информации (Изм);

9.1 - логический элемент 2И (2И);

10.1, 12.1 - первый и второй аналоговые переключатели (Прк);

11.1 - колебательный контур (Конт).

Заявляемое устройство содержит последовательно соединенные и блок регистрации 7, выход которого является выходом устройства. Вход демодулятора 1 является входом устройства.

Выход демодулятора 1 соединен с входом дифференцирующей цепи 2, выход которой соединён с первым (управляющим) входом ключа 3, вход которого подсоединен к выходу источник постоянного тока 4.

Кроме того, выход демодулятора 1 соединен с объединенными входами N идентичных блоков выделения колебаний тактовой частоты I, II…N. Каждый из N блоков выделения колебаний тактовой частоты содержит последовательно соединенные блок измерения скорости передачи информации 8.1, логический элемент 2И 9.1, первый аналоговый переключатель 10.1, колебательный контур 11.1 и второй аналоговый переключатель 12.1, выход которого является выходом блока выделения колебаний тактовой частоты.

При этом выходы N блоков выделения колебаний тактовой частоты объединены и соединены с входом порогового блока 5, выход которого через формирователь строб-импульсов 6 соединен со вторым (стробирующим) входом блока регистрации 7. Выход ключа 3 соединен с управляющими входами аналоговых переключателей 10.1÷10.N каждого из N блоков выделения колебаний тактовой частоты. Второй вход логического элемента 2И 9.1 является входом напряжения питания Uпит. Выход логического элемента 2И 9.1 соединён со вторым (управляющим) входом второго аналогового переключателя 12.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства с первым блоком выделения колебаний тактовой частоты I.

На вход демодулятора 1 поступает высокочастотный сигнал, модулированный информационным сообщением. С выхода демодулятора 1 информационный сигнал на видеочастоте поступает на сигнальный вход блока измерения скорости передачи информации 8.1, а также на вход дифференцирующей цепи 2, на выходе которой появляются положительные и отрицательные короткие импульсы. Моменты появления этих импульсов совпадают, соответственно, с передними и задними фронтами импульсов демодулированного информационного сигнала. Короткие положительные импульсы с выхода дифференцирующей цепи 2 поступают на управляющий вход ключа 3 и открывают его на время действия положительных импульсов. Отрицательные импульсы с выхода дифференцирующей цепи 2 оставляют ключ 3 в запертом состоянии.

В соответствии с стандартом Ethernet IEEE 802.3 10BASE-T скорость передачи информации может поддерживаться в диапазоне от 1 до 10 Мбит/с с шагом 1 Мбит/с. Чтобы работать на любой из этих скоростей, предлагаемое устройство содержит N идентичных блоков выделения колебаний тактовой частоты, с помощью которых автоматически определяется скорость передачи информации следующим образом. С выхода демодулятора 1 информационный сигнал на видеочастоте поступает на вход блока измерения скорости передачи информации 8.1. Если измеренная скорость передачи информации совпадает с номинальной скоростью данного блока выделения колебаний тактовой частоты, с выхода блока измерения скорости передачи информации 8.1 поступает на вход логического элемента 2И 9.1 сигнал высокого уровня. На выходе логического элемента 2И 9.1 вырабатывается сигнал логической «1», который поступает на управляющие входы первого и второго аналоговых переключателей 10.1 и 12.1, которые в исходном состоянии находятся в режиме «нормально разомкнутых» и не пропускают входной сигнал на свой выход. При появлении на их управляющих входах сигнала логической «1» переключатели 10.1 и 12.1 замыкаются, и входные сигналы проходят на их выходы. При замкнутых первом 10.1 и втором 12.1 переключателях колебательный контур 11.1 соединяется с ключом 3 и пороговым блоком 5.

При открывании ключа 3 конденсатор колебательного контура 11.1 начинает заряжаться от источника постоянного тока 4. Затем ключ 3 закрывается, а в колебательном контуре 11.1 начинается колебательный процесс на собственной частоте контура. При этом расходуется энергия, запасённая в конденсаторе за время, в течение которого ключ 3 был открыт. Резонансная частота колебательного контура 11.1 выбирается равной тактовой частоте F информационного сигнала. Колебание с частотой F поступает на вход порогового блока 5 с порогом срабатывания U_пор = 0, где преобразуется в последовательность прямоугольных тактовых импульсов. Поскольку заряд конденсатора колебательного контура 11.1 от источника постоянного тока 4 происходит очень быстро, колебательный процесс в контуре 11.1 также возникает без задержки. Поэтому первый из последовательности прямоугольных тактовых импульсов пригоден для регистрации первого же информационного импульса.

Каждый короткий положительный импульс с выхода дифференцирующей цепи 2 возбуждает колебательный процесс в колебательном контуре 11.1, который является затухающим. Однако, следующие друг за другом короткие положительные импульсы, открывающие ключ 3, через который источник постоянного тока 4 подзаряжает конденсатор колебательного контура 11.1, поддерживают колебания в контуре, благодаря чему последовательность прямоугольных тактовых импульсов вырабатывается непрерывно.

На выходе формирователя строб-импульсов 6 получается последовательность строб-импульсов, которые располагаются в средней части принимаемых информационных символов и используются для регистрации этих символов в блоке регистрации 7. На выходе блока регистрации 7 получаются восстановленные по длительности информационные импульсы.

В зависимости от скорости передачи информации, которая при работе по стандарту Ethernet IEEE 802.3 10BASE-T может принимать значения из ряда 1, 2, 3, …, 10 Мбит/с, будет работать соответствующий блок выделения колебаний тактовой частоты. То есть, предлагаемое устройство тактовой синхронизации будет вырабатывать тактовый сигнал, необходимый для регистрации информационного сигнала с любой скоростью передачи информации из ряда 1, 2, 3, …, 10 Мбит/с.

Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет автоматического определения и поддержания различных скоростей передачи информации в соответствии со стандартом Ethernet IEEE 802.3 10BASE-T.

Источники информации:

1. П. Былянски, Д. Ингрем. Цифровые системы передачи. М., «Связь», 1980 г.

2. Левин Л.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. М., «Радио и связь», 1982 г.

3. Васильев В.А., Буркин А.П., Свириденко В.А. Системы связи. М., «Высшая школа», 1987 г.

4. Патент RU 2510896 С2. Устройство тактовой синхронизации. Опубл. 10.04.14. Бюл. № 5.

5. Патент RU 2683280 С1. Устройство тактовой синхронизации с оценкой качества принимаемого сигнала. Опубл. 27.03.19. Бюл. № 9.

Изобретение относится к устройствам синхронизации приёмника с передатчиком и может использоваться в приёмных устройствах. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет автоматического определения и поддержания различных скоростей передачи информации в соответствии со стандартом Ethernet IEEE 802.3 10BASE-T. Устройство тактовой синхронизации содержит демодулятор (1), блок регистрации (7), дифференцирующую цепь (2), источник постоянного тока (4), ключ (3), пороговый блок (5), формирователь строб-импульсов (6) и N идентичных блоков выделения колебаний тактовой частоты. Каждый из N блоков выделения колебаний тактовой частоты содержит блок измерения скорости передачи информации (8.1), логический элемент 2И (9.1), колебательный контур (11.1) и два аналоговых переключателя (10.1) и (12.1). 2 ил.

Устройство тактовой синхронизации, содержащее последовательно соединенные демодулятор и блок регистрации, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные дифференцирующую цепь и ключ, ко второму входу которого подсоединён источник постоянного тока, колебательный контур, последовательно соединенные пороговый блок и формирователь строб-импульсов, выход которого соединен со вторым входом блока регистрации, при этом вход демодулятора является входом устройства, отличающееся тем, что введены N идентичных блоков выделения колебаний тактовой частоты, входы которых объединены и подключены к выходу демодулятора, а выходы каждого из N блоков выделения колебаний тактовой частоты объединены и подключены к входу порогового блока, каждый из N блоков выделения колебаний тактовой частоты содержит последовательно соединенные блок измерения скорости передачи информации, логический элемент 2И, первый аналоговый переключатель, а также второй аналоговый переключатель, причем выход логического элемента 2И соединён с управляющим входом второго аналогового переключателя, а другой вход логического элемента 2И является входом напряжения питания Uпит, кроме того, входы N блоков измерения скорости передачи информации являются входами N блоков выделения колебаний тактовой частоты, выход ключа соединён с объединенными управляющими входами первых аналоговых переключателей, которые являются управляющими входами N блоков выделения колебаний тактовой частоты, выходы N вторых аналоговых переключателей являются выходами N блоков выделения колебаний тактовой частоты.