Устройство синхронизации по несущей частоте Советский патент 1984 года по МПК H04L7/02 

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано для синхронизации по несущей частоте в устройстве передачи данных в системах сбора и обработки информации и в системах коммутации связи. Известно устройство вьзделения опорного колебания из фазоманипулир ванного принимаемого сигнала, содер жащее последовательно соединенные фильтр нижних частот, управляемый генератор и два перемножителя, первые входы которых объединены, а выходы подключены к входам соответствующих интеграторов, причем выход основного фазовращателя соединен с вторым входом соответствующего пере множителя, а на установочные, входы интеграторов подан синхронизируниций сигнал, а также дополнительный фазо вращатель, сумматор и два управляемых фазовращателя, входы которых соединены соответственно с выходами управляемого генератора и интеграторов, входы которых соединены с входами сумматора, выход которого подключен к входу фильтра нижних ча тот, при этом выходы управляемых фазовращателей соединены соответственно с входами основного и дополни тельного фазовращателей, выход кото рого подключен к второму входу соот ветствующего перемножителя l . Однако известное устройство обладает большим временем вхождения в синхронизм. Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство синхронизации по несущей частоте, содержащее управляемый гене ратор, фазорасщепитель, блок определения фазы входного сигнала, первый вход которого является входом устройства, и последовательно соединенные фазовый детектор и фильтр ниж них частот, а также индикатор захвата синхронизма, выход которого подключен к первым входам первого и вто рого ключей и к первым входам первого и второго блоков совпадения, вы ходы которых через блок памяти подключены к первому и второму входам коммутатора, к соответствующим входам которого подключены выходы фазорасщепителя, при этом выход управляемого генератора непосредственно и через первый делитель подключен соответственно к второму и третьему входам первого ключа и первому входу индикатора захвата синхронизма, а вход устройства через второй делитель соединен с вторым входом второго ключа, к третьему входу которого подключен выход коммутатора z . . Недостатком известного устройства синхронизации по несущей частоте является длительное время вхождения в синхронизм. Цель изобретения - уменьшение времени вхождения в синхронизм. Поставленная цель достигается тем, что, в устройство синхронизации по несущей частоте, содержащее управляемый генератор, фазорасщепитель, блок определения фазы входного сигнала, первьй вход которого является входом устройства, и последовательно соединенные фазовый детектор и фильтр нижних частот, а также индикатор захвата синхронизма, выход которого подключен к первым входам первого и второго ключей и к первым входам первого и второго блоков совпадения, выходы которых через блок памяти подключены к первому и второму входам коммутатора, к соответствующим входам которого подключены выходы фазорасщепителя,. введены кодопреобразователь, фазовращатель, последовательно соедитненные кварцевьм генератор и формирователь интервала анализа, а также последовательно соединенные счетчик, ; цифроаналоговый преобразователь и сумматор, к второму входу которого подключен выход фильтра нижних частот, а .выход сумматора через управляемый генератор подключен к входу фазорасщепителя, выходы которого подключены к дополнительным входам блока определения фазы входного сигнала, выходы которого через кодопреобразователь подключены к вторым входам первого и второго блоков совпадения, при этом первый и второй выходы формирователя интервала анализа подключены соответственно к вторым входам первого и второго ключей, выходы которых подключены к входам счетчика, а третий выход формирователя интервала анализа подключен к второ му входу блока определения фазы входного сигнала, причем выход коммутатора подключен к первому входу фазового детектора и через фазовращатель к первому входу интервала захвата синхронизма, второй вход которого объединен с третьим входом первого ключа, с вторым входом фазового детектора и входом устройства. На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства синхронизации по несущей частоте. Устройство синхронизации по несущей частоте содержит фазовьй детектор 1, фильтр 2 нижних частот, сумматор 3, управляемый генератор А, фа- Ю зорасщепитель 5, блок 6 определения фазБГ входного сигнала, кодопреобразователь 7, первьй 8 и второй 9 блоки совпадения, блок 10 памяти, коммутатор 11, фазовращатель 12, ин дикатор 13 захвата синхронизма, первый 14 и второй 15 ключи, счетчик 16, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 17, формирователь 18 интервала анализа, кварцевый генератор 19. Фазовый детектор 1 служит для формирования сигнала фазовой ошибки. Реализуется на основе сумматора по модулю два. Фильтр 2 нижних частот кольца ФАПЧ предназначен для обеспечения фильтруюпщх и динамических свойств устройства. Реализуется на основе пропорционально интегрирую щего RC-фильтра нижних частот. Сумматор 3 служит для суммирования двух сигналов: сигнала с выхода фильтра 2 нижних частот и с выхода цифроаналогового преобразователя 17 и вьтолняется на основе резисторной схемы суммирования. Управляемый генератор 4 предназна чен для выработки опорного сигнала, частота которох о соответствует частоте входного сигнала. Реализуется на основе управляемого варикапом LC-генератора. Фазорасщепитель 5 служит для формирования сигналов опорной частоты с фазой 0; (/2; li ; 3/2н, необходимых для измерения и реализуется на основе линии задержки, вьшолненной без отрезка коаксиального кабеля и Логических элементов в базисе И-ИЛИ-НЕ. Блок 6 определения фазы входного сигнала реализуется на основе сумматоров по модулю два, интеграторов,вы полненных на RC-фильтрах нижних частот со сбросом, и пороговых дифференциальных усилителей. Кодопреобразователь 7 служит для формирования двоичного кода, соответ- 112 404 ствующего области значения фазы входного сигнала. Реализуется на логических элементах И-ИЛИ-НЕ. Первый S и второй 9 блоки совпадения предназначены для отключения измерителя фазы в режиме синхронизма и блокировки блока 10 памяти. Реали зуются на логических элементах И-НЕ. Блок 10 памяти, или стабильный элемент, необходим для записи двоичного кода, поступающего с кодопреобразователя. Реализуется на D-тригге pax и логических элементах И-ИЛИ-НЕ. Коммутатор 11 служит для подключения к фазовому детектору сигнала с управляемого генератора с фазой, соответствующей фазе входного сигнала. Реализуется на логических элементах И-ИЛИ-НЕ. Фазовращатель 12 предназначен для формирования сигнала с фазовым сдвигом, отличающегося на и/2 от фазы сигнала управляемого генератора 4, и реализуется на линии задержки, выполненной в виде отрезка из коаксиального кабеля РК-50. Индикатор 13 захвата синхронизма служит для принятия решения о блокировке устройств установки частоты и фазы. Индикатор 13 захвата синхронизма реализуется в виде сумматора по модулю два, фильтра нижних частот и усилителя-ограничителя. Первый 14 и второй 15 ключи предназначены для отключения измерителя частоты в режиме синхронизма и реализуются на комбинационной схеме, выполненной на логических элементах ИЛИ-НЕ. Счетчик 16 служит для подсчета импульсов за время анализа Т и реализуется на счетных триггерах, выполненных с помощью D-триггеров, охвачетнных обратной связью. Цифроаналоговый преобразователь 17 предназначен для формирования напряжения, соответствующего частоте входного сигнала. Реализуется на основе резисторного сумматора, выполненного по цепочечной схеме R-2R. Формирователь 18 интервала анализа предназначен для сброса интегратора блока 6 определения фазы входного сигнала и установки счетчика 16 в нулевое состояние, реализуется в виде счетчика с последовательным переносом, вьтолненным на D-триггерах, охваченных обратной связью, и дешифратора, задающего коэффициент счета. Кварцевый генератор 19 служит формирователем высокостабильной час тоты, необходимой для измерения час тоты и фазы, т.е. для формирования времени анализа Тд. Реализуется на дифференциальном усилителе с кварце .в цепи обратной связи (по схеме Ват тлера). Устройство синхронизации по несу щей частоте работает следующим обра зом. В режиме захвата оценка несущей частоты происходит следующим образом Формирователь 18 интервала анализа устанавливает счетчик 16 в нулево состояние. Счетчик 16 начинает считать количество периодов входного сигнала на интервале анализа, который формируется кварцевым генератором 19 и счетчиком интервала анализа в формирователе 18 интервала анализа Количество подсчитанных периодов входного сигнала со сче:тчика 16 поступает в ЦАП 17, где преобразуется в напряжение, соответствующее несущей частоте входного сигнала. Это напряжение через сумматор 3 подается на управляемый генератор 4, сигнал которого устанавливается на час тоту, соответствующую частоте входного сигнала. Оценка фазы происходит следующим способом. В фазорасщепителе 5 формируются четыре значения фазы (0; 1Г /2;-(5/2ff сигнала, который поступает с выхода управляемого генератора 4. В блоке 6 определения фазы входного сигнала происходит сравнение фазы входного сигнала с четь1рьмя значениями фазы сигнала с выхода управляемого генератора 4 и принятие решения о том, в какой зоне на:ходится фаза входного сигнала, путем формирования двоичного кода на выходе блока 6 определения фазы входного сигнала Этот двоичный код поступает в кодопреобразователь 7, служащий для пре образования 4-разрядного кода в дву -разрядный и для того, чтобы ошибочные переходы, вызванные шумами в канале связи, бьши равновероятны. С кодопреобразователя 7 вся информа ция через первый 8 и второй 9 блоки совпадения записывается в блок 10 памяти, С выхода блока 10 памяти двоичный Код фазы поступает на коммутатор 11, который подключает к 406 фазовому детектору сигнал управляемого генератора 4 с выхода фазорасщепителя 5, фаза которого соответствует фазе входного сигнала. Этот же сигнал поступает через фазо-. вращатель 12 на первый вход индикатора 13 захвата синхронизма, на который поступает также входной сигнал с выхода демодулятора. Индикатор 13 захвата синхронизма при наличии синхронизма принимает решение блокировки ключей 14 и 15 и .блоков совпадения 8 и 9. Это происходит следую11р1м образом. Входной сигнал и сигнал с выхода коммутатора 11 поступает на индикатор 13 захвата синхронизма сдвинутыми относительно друг друга на . Если синхронизация достигнута, то срабатывает индикатор 13 захвата синхронизма, с выходным сигналом индикатора 13 захвата синхронизма посредством первого ключа 14 блокируется счетчик 16 от поступления входного сигнала, вторым ключом 15 блокируется счетчик 16 от установки в О, а первым 8 и вторым 9 блоками совпадения блокируется блок 10 памяти от перезаписи двоичного кода, соответствующего фазе входного сигнала.Далее схема работает как обычная система фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). В режиме синхронизма происходит постоянное слежение за несущей частотой и фазой входного сигнала посредством замкнутого кольца ФАПЧ, состоящего из фазового детектора 1, фильтра 2 нижних частот, сумматора 3,управляемого генератора 4, фазорасщепите ля 5, коммутатора 11. Так как индикатор 13 захвата .синхронизма фиксирует наличие синхронизации посредством формирования запрещающего сигнала на ключи 14 и 15 и блоки 8 и 9 совпадения, то не происходит оценка частоты счетчиком 16, и перезапись информации о фазе с выхода кодопреобразователя .7 в блок 10 памяти. При этом с выхода ЦАП 17 и блока,10 памяти поступают значения оценок частоты и фазы соответственно, измеренные последний раз перед срабатыванием индикатора 13 захвата синхронизма. Этот режим имеет место вплоть до срыва синхронизации либо прекращения работы устройства.

Если по каким-либо причинам произошел срыв синхронизации, индикатор 13 захвата синхронизма принимает решение об установлении счетчика-16 в состояние О и подключает к счетчику 16 входной сигнал, а также кодопреобразователь 7 к блоку 10 памяти. Следовательно, при срыве синхронизации вновь начинается режим захвата, описанный выше.

Таким образом, устранение неопределенности по частоте и фазе с помощью измерительных устройств обеспечивает значительное уменьшение времени установления синхронизации по сравнению с обычной ФАПЧ.

УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ ПО НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЕ, содержащее управ ляемый генераторJ фазорасщепитель, блок определения фазы входного сигнала первый вход которого является входом устройства, и последовательно соединенные фазовый детектор и фильтр нижних частот, а также индикатор захвата синхронизма, выход которого Подключен к первым входам первого и второго ключей и к первым входам первого и второго блоков совпадения, выходы которых через блок памяти по; ключены к первому и второму входам коммутатора, к соответствующим входам которого подключены выходы фазорасщепителя, отличающееся тем, что, с цепью уменьшения времени вхождения в синхронизм, введены кодопреобразователь, фазовращатель, последовательно соединенные кварцевый гене-i ратор и формирователь интервала aHanijtза, а также последовательно соединенные счетчик, цифроаналоговьй преобразователь и сумматор, к второму входу которого подключен выход фильтра нижних частот, а выход сумматора через управляемый генератор подклю- . чен к входу фазорасщепителя, выходы которого подключены к дополнительным входам блока определения фазы входного сигнала, вькоды которого через кодопреобразователь подключены к вторым входам первого и второго блоков совпадения, при этом первый и второй выходы формирователя интервала анализа подключены соот ветственно к вторым входам первого и второго ключей, выходы которых подключены к входам счетчика, а третий выход формирователя интервала анализа подключен к второму входу блока определения-фазы входного сигнала, причем выход коммутатора подключен к первому, входу фазового де- ектора и через фазовращатель к первому входу индикатора захвата синхронизма, второй вход которого объед1й1ен с третьим входом первого ключа, с вторым входом фазового детектора и входом устройства.