Устройство фазовой автоподстройки Советский патент 1986 года по МПК H03L7/00 

Изобретение относится к электросвязи и предназначено для использования в цифровых системах связи для обеспечения синхронной работы приемного и передающего оборудования, а также может быть использовано в автоматике и телемеханике.

Целью изобретения является повышение точности фазирования без снижения цолосы синхронизации.

.1 представлена структурная .электрическая схема устройства синх- ронизации с ФАЛ; на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстирующие работу устройства в состоянии динамического равновесия для случая fj.f() и скважности синхронизирующих импульсов с учетом инерционных свойств элементов временного детектора fc и ff соответственно частоты сигнала и управляемого ге.нератора; на фиг.З- временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства в режиме внутренней синхронизации, т.е. при отсутствии синхронизирующего сигнала; на фиг.4 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства для случая

N

|..

L . Тс .2

ис

Устройства ФАЛ содержит первый элемент И-НЕ 1, первый 2 и второй 3 элемент задержки, второй элемент И-НЕ 4, фазовый детектор 5, фильтр 6 нижних частот и управляемый генератор 7.

Устройство работает следующим образом.

Входные синхронизирующие импульсы (фиг.2,а) поступают на один из входов первого элемента И-НЕ 1, на другой вход которого потупают импульсы (фиг.2,е) от управляемого генератора 7.

При совпадании этих импульсов через первый элемент И-НЕ 1 проходят импулЬсы (фиг.2,б) которые поступают на один из входов фазового детектора 5. В момент времени t , совпадающий с моментом поступления импульсов (фиг.2,б) от первого элемента И-НЕ 1, фазовый детектор 5 через время задержки срабатыванияt p переключается из нулевого в единичное состояние (фиг.2,ж), в котором он находится до момента t поступления импульсов (фиг.2,г) от второго элемен/

та И-НЕ 4. На один из входов второ218462 . 2

го элемента И-НЕ 4 поступают импульсы (фиг.2,в) от первого элемента И-НЕ 1, задержанные на величину и проиивертированные вторым зпемен- 5 том 3 задержки. На другой вход второго элемента И-НЕ 4 поступают импульсы (фиг.2,д) от управляемого ге- . нератора 7, задержанные на величину i.

10

IS

первым элементом 2 задержки. поступления импульса

1

В момент t

от второго элемента И-НЕ 4 на вход фазового детектора 5 решается вопрос о его переключении из одного состояния в другое. Решение о переключении фазового детектора 5 и, следовательно, о коррекции управляемого генератора 7 принимается в зависимости от

45

55

наличия (при длительности импульсов i L in iv. при которой фазовый детек f ih

30

35

20 тор способен переключаться в другое состояние) импульсов (фиг.2,г) от второго элемента И-НЕ 4. Наличие или отсутствие импульсов на выходе второго элемента И-НЕ 4 определяется

25 ;фазовым (временным) рассогласованием tp импульсов на входах фазового детектора 5. В состоянии динамического равновесия фазовое рассогласование (ошибка) изменяется от максимального значения ,(cooTBeTCTBy Qin,ero наличию импульса на выходе второго элемента И-НЕ 4) до минимального значения (отсутствие импульсов на выходе второго элемента И-НЕ 4).

зависит от частотной расстройки, определяется нечувствительностью временного детектора.

За счет конечной величины i RJ, фронты импульсов (на фиг.2 отмечены пунктиром) подвержены дрожанию с размахом, определяемым величиной tgj, .

Из анализа временных диаграмм фиг.2 следует, что значения задержек t, и 1 должны быть выбраны из условия отсутствия перекрытия импульсов на входах фазового детектора, которое выполняется, если ; значение L, ограничено сверху условием обеспечения длительности импульсов на выходе первого элемента И-НЕ 1, достаточной для устойчивого переклют.е. 1

-л. А.

,1г и

выполняются на практике), то в состоянии динамического равновесия устанавливает40

50

чения фазового детектора, .t,.t

Таким образом, если t. i. 1 -i-oih эти условия легко

31

ся такой режим работы временного детектора, при котором осуществляется привязка импульсов управляемого генератора {фиг.2,е) к переднему фронту С1}нхронизирукщих импульсов, что не приводит к изменению фазового рассогласования и зоны неопределенности Iц фазового детектора.

Величина фазового рассогласования

(г,-,+г„,г;„.л;г„,п;,,„) определяется при этом длительностью импульсов на выходе первого элемента И-НЕ 1.

Действительно, при увеличении длительности синхронизирующих импульсов (LUC с) автоматически сокра- ,щается длительность импульсов (LMC с) иа выходе первого элемента И-НЕ 1. в результате этого динамика работы фазового детектора 5 не изменяется, а зона неопределенности () -t 2+ CKJ) остается постоянной величиной, зависящей только от величины задержки t .

Таким образом, достигается повышение точности фазирования без снижения полосы синхронизации.

При пропадании синхронизирующего сигнала обеспечивается автоматический переход в режим внутренней синхронизации, (автогенерации) на номинальной частоте.

При пропадании (обрыве входной цепи) синхронизирующего сигнала,т.е. при наличии единичного потенциала (фиг.3,а) на входе первого элемента И-НЕ 1, через него на первый вход фазового детектора 5 поступают импульсы (фиг.З,бТ от управляемого генератора, (фиг.3,е).

Импульсы (фиг.3,6) от первого элемента И-НЕ 1, пройдя второй элемент 3 задержки (фиг.3,в) через время Lj. поступают на вход второго элемента И-НЕ 4. На другой вход этого элемента поступают импульсы от управляемого генератора (фиг.3,е), задержанные на время L превым элементом 2 задержки (фиг.3,д). Поскольку импульсы (фиг.3,в и 3,д) на вход второго элемента И-НЕ 4 поступают почти одновременно Ct - ц ), то они проходят через 3Tot элемент и поступают на другой вход фазового детектора 5.

Фазовый детектор 5 переключается в единичное состояние с приходом(t) импульса от первого элемента И-НЕ 1

218462

и возвращается в нулевое состояние с уходом (t3) этого импульса. Переключение в момент t прихода импульса (фиг.3,г) на второй вход фазового 5 детектора невозможно ввиду присутствия импульса (фиг.3,6) на первом его входе. В этом случае фазовый де . тектор 5 выполняет функции инвертора импульсов (фиг.3,ж), поступающих 10 на его вход от первого элемента

И-НЕ 1. При скважности этих импуль- сов, равной двум, управляющее напряжение, формируемое фильтром 6 нижних частот из сигнала фазового де- 15 тектора 5, принимает среднее значение (фиг.3,ж пунктир) и генератор 7 обеспечивает генерацию импульсов с номинальной частотой следования, соответствующей нулевой частотной 20 расстройке.

В известных устройствах синхронизации с использованием двухпози- ционных временных детекторов это положительное свойство отсутствует, 25 так как фазовый детектор при пропадании синхронизирующего сигнала переключается в одно устойчивое состояние, соответствующее положитель- „ ной или отрицательной максимальной Зд частотной расстройке.

Предлагаемое устройство обеспечивает нормальную работу при крат- I ном соотношении частот как при fc fг, так и при fc fp, т.е. с

35

расширенным диапазоном изменения

синхронизирующих частот.

На фиг.4 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства при положительной ( на Q фиг.4 слева) и отрицательной ( на фиг.4 справа) максимальной частотной расстройке.

В отличие от случая (f(.«fr) здесь на работу фазового детектора ., влияют мешающие импульсы (на фиг.4 заштрихованы), которые проходят через первый элемент И-НЕ 1 (фиг.4,б), второй элемент 3 задержки (фиг.4,в) и второй элемент И-НЕ 4 (фиг.4,г). В результате фазовый детектор 5 переключается из одного состояния в другое независимо от величины и знака фазового рассогласования и находится в этом состоянии на время действиях этих мешающих импульсов.

Однако это не нарушает работу устройства, так как в момент време- фазовый детектор 5 переключа50

55

расширенным диапазоном изменения

синхронизирующих частот.

На фиг.4 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства при положительной ( на фиг.4 слева) и отрицательной ( на фиг.4 справа) максимальной частотной расстройке.

В отличие от случая (f(.«fr) здесь на работу фазового детектора влияют мешающие импульсы (на фиг.4 заштрихованы), которые проходят через первый элемент И-НЕ 1 (фиг.4,б), второй элемент 3 задержки (фиг.4,в) и второй элемент И-НЕ 4 (фиг.4,г). В результате фазовый детектор 5 переключается из одного состояния в другое независимо от величины и знака фазового рассогласования и находится в этом состоянии на время действиях этих мешающих импульсов.

Однако это не нарушает работу устройства, так как в момент време- фазовый детектор 5 переключа

ется в исходное (единичное) состояние, а через время L в -момент времени 12 решается вопрос о его переключении в зависимости от фазового рассогласования синхронизирующих импульсов (фиг.4,а) и импульсов управляемого генератора 7 (фиг.4,е и 4,д) Как в случае , при длительности импульсов на выходе второго элемента И-НЕ 4, достаточной для устойчивого переключения фазового детектора, последний переключается в нулевое состояние (на фиг.4 слева).

При длительности импульсов l rr

на выходе второго элемента И-НЕ 4 фазовый детектор 5 остается в единичном состоянии (на фиг.4 справа). Через время,-равное периоду следования импульсов Тр, картина вновь повторяется. Таким образом, здесь влияние мешающих импульсов приводит лишь у. увеличению зоны неопределенности работы фазового детектора 5 на величину Lцд , т.е. к снижению управляющего напряжения (фиг.4,ж справа пунктир) и увеличению Uy т (фиг. 4,ж - слева пунктир). Снижение полосы синхронизации за счет сокращения размаха управляющего напряжения незначительно , ( в рассматриваемом слуi

с т in

. i : чаеу 1- 0,815 ) и слабо за- Т г

висит от N, так как с увеличением N хотя и увеличивается зона неопределенности, однако пропорционально увеличивается период регулирования Тг .

to

Форму ла изобретения

Устройство фазовой автоподстройки, содержащее последовательно соединенные первый элемент И-НЕ, один вход

которого является входом устройства, фазовый детектор, к другому входу которого подключен второй элемент И-НЕ, фильтр нижних частот и управляемый генератор, отличающи йс я тем, что, с целью повышения точности фазирования без снижения полосы синхронизации, между выходом управляемого генератора и одним входом второго элемента И-НЕ включен

первый элемент задержки, между выходом первого элемента И-НЕ и другим входом второго элемента И-НЕ включен второй элемент задержки, при этом другой вход первого элемента И-НЕ

подключен к выходу управляемого ге- нератора.

Фиг. 2

Изобретение относится к электро- . связи и м.б, использовано в автоматике и телемеханике, Повьппается точ- .кость фазирования без снижения полосы синхронизации. Устройство содержит 1-й элемент И-НЕ 1, 1-й элемент задержки 2, 2-й элемент задержки 3, 2- й элемент И-НЕ 4, фазовый детектор 5, фильтр нижних частот 6 и управляемый генератор 7, Повышение точно сти фазирования без снижения полосы .синхронизации достигается тем, что между выходом управляемого генератора 7 и входом 2-го элемента И-НЕ 4 включен 1-й элемент.задержки 2 и между выходом 1-го элемента И-НЕ 1 и другим входом 2-го элемента И-НЕ 4 включен 2-й элемент задержки 3, а другой вход 1-го элемента И-НЕ 1 подключен к выходу управляемого генератора 7, Величина фазового рассогласования определяется длительностью импульсов на выходе 1-го элемента И-НЕ 1, При увеличении длительности синхронизирующих импульсов автоматически сокращается длительность импульсов на выходе 1-го элемента И-НЕ 1, В результате динамика работы фазового детектора 5 не изменяется, а зона неопределенности остается постоянной величиной,зависящей толь- ко от величины задержки. Предлагаемое устройство обеспечивает нормальную работу при кратном соотношении частот, т,е. с расширенным диапазоном изменения синхронизирующих частот, 4 ил. 5