Устройство тактовой синхронизации Советский патент 1988 года по МПК H04L7/02 

Изобретение относится к электросвязи и радиотехнике и может быть использовано в системах передачи дискретной информации, в радиолокационных и радионавигационных системах.

Цель изобретения - повышение точности синхронизации при изменяющихся значениях уровней сигнала и шума.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства тактовой синхронизации; на фиг. 2 - автокорреляционная функция последовательности двоичных импульсов произвольной формы.

.Устройство тактовой синхронизации содержит квадратичный детектор 1, первый блок 2 вычитания, делитель 3 напряжений., квадратор 4, второй блок

59ычитания5 первый 6, второй 7 и третий 8 фильтры нижних частот, первый 9 и второй 10 перемножители, полосовой фильтр 11, управляемый 12 и дополнительный 13 усилители, блок 14 задержки, формирователь 15 управляю- щего сигнала, управляемый генератор

16 тактовых импульсов и делитель 17 частоты.

Устройство тактовой синхронизации работает следующим образом.

Входной сигнал, представляющий последовательность двоичных импульсо произвольной (случайной) формы с флуктуирующей тактовой частотой f

и аддитивным широкополосным шумом,

перемножается со своей копией, сдвинутой на половину длительности периода тактовой частоты, в первом перемножителе 9 (фиг. 1). В результате в спектре сигнала на выходе первого перемножителя 9 появляются.тармоники тактовой частоты.

Полосовой фильтр 11 вьщеляеТ область частот с центральной частотой, равной второй гармонике тактовой час тоты. Точное вьщеление второй гармоники осуществляется петлей ФАПЧ, содержащей второй перемножитель 10, управляемый усилитель 12, первый фильт

6и управляемый генератор 16. Минимальная среднеквадратическая ошибка слежения q при заданном отношении сигнал/шум может быть получена при оптимальном выборе структуры первого фильтра 6 и коэффициента усиления уп- равляемого усилителя 12 в петле слежения, причем тип первого фильтра 6 зависит от корреляционных свойств сигнала, а коэффициент усиления - в

основном от значения отношения . нал/шум.

Для анализа параметра q используются определенные свойства автокорреляционных функций двоичных сигналов При безызбыточнбм кодировании автокорреляционная функция имеет вид, показанный на фиг. 2. При этом справедливы следующие соотношения:

В(0) 2В(|); (1)

(s(t)-(s(t)r

12)

(S(t)-S(t)).(s(|)-S(|), ХЗ)

где ВС) - функция автокорреляции двоичного сигнала S(t); Т - период повторения тактовой частоты .J. (черта над сим- волами - знак усреднения

по времени),

На выходе квадратичного детектора 1 формируется сигнал вида

(V)

с 2 ц. f i t

(4)

t о г

-принятый сигнал;

-белый шум;

-мощность шума.

Из (4) следует

г - - 2 Б J. X г2

t

t t

Учитывая соотношения олучают

(1) (5) (3),

r:t

S 23(5 - (S(t)) 2S(t)S(t - |) +

(t))(6)

Тогда из (5) .получают

г

0

; ё xj-2s(t)s(t + i) + (s(t)) (7)

Последний член в правой части (7) формируется с помощью второго фильтра и квадратора 4, Второй член в правой части (7) формируется с помощью блока 14 задержки, первого перемножителя 9, третьего фильтра 8 и дополни-, тельного усилителя 13. При этом коэффициент усиления дополнительного усилителя 13 равен двум, а блок 14 задержки автоматически подстраивается на величину Т/2 с помощью формирователя 15. Средняя мощность полезного сигнала соответствии с (6) формируется на выходе второго блока 5

вычитания, а мощность шума в соответствии с (5) и (7) - на выходе первого блока вычитания. Отношение . сигнала к шуму q реализуется на вы- ходе делителя 3, что позволяет произвести оптимальную настройку управляемого усилителя 12 по управляющему входу. При этом шумы, присутствующие на выходе первого перемножителя 9, в силу их некоррелированности на интерт на выходе

вале

г минимизируются

третьего фильтра 8 и не участвуют в формировании функций, входящих в выражение (6) .

Блок 14 задержки и первый перемножитель 9 одновременно используются для двух целей: для формирования ав токорреляционной функции при Т

дпя восстановления второй гармоники в спектре сигнала, по которой осуществляется слежение в петле ФАПЧ.

Формула изобретения

Устройство тактовой синхронизации, содержащее последовательно соединен

ные блок задержки, первый перемножитель и полосовой фильтр, последовательно соединенные первый фильтр нижних частот, управляемый генератор так тактовых импульсов и второй перемножитель, а также квадратор, второй и третий фильтры нижних частот и делитель частоты, отличающееся тем, что, с целью повьштения точности

- o

5

0

5

0

g

синхронизации при изменяющихся значе- .; ниях уровней сигнала и шума, введены последовательно соединенные квадратичный детектор первый блок вычитания, делитель напряжений и управляемый усилитель, информационный вход и выход которого подключены соответственно к выходу второго перемножителя и входу первого фильтра нижних частот, последовательно соединенные дополнитель- ный усилитель и второй блок вычитания, выход которого подключен к вторым входам первого блока вычитания и делителя напряжений, а также формирователь управляющего сигнала, выход которого подсоединен к управляющему входу блока задержки, при.этом выход второго фильтра нижних частот через квадратор подсоединен к второму входу второго блока вычитания, выход первого перемножителя через третий фильтр нижних частот подсоединен к входу дополнительного .усилителя, выход управляемого генератора тактовых импульсов подсоединен к входам делителя частоты и формирователя управляющего сигнала, выход полосового фильтра подсоединен к второму входу второго перемножителя, а вход квадратичного детектора объединен с входом второго фильтра нижних частот, вторым входом первого перемножителя и информационным вз«;одом блока задержки, причем второй вход первого перемножителя и выход делителя частоты являются соответственно входом и выходом устройства.

-Г

г/г о т/2 т Фutz

г

Изобретение относится к областям электросвязи и радиотехники и м.б, использовано в системах передачи дискретной информации, в радиолокационных и радионавигационных системах; Целью изобретения является повышение точности синхронизации при изменяющихся значениях разности уровней сигнала и шума. Устр-во содержит квадратор 4, фильтры 6-8 нижних частот, перемножители 9, 10, полосоин5 вой фильтр (ПФ) 11, блок 14 задержки, управляемый, генератор 16 тактовых импульсов, делитель 17 частоты. Для достижения цели в устр-во введены квадратичный детектор 1, два блока 2, 5 вычитания, делитель 3 напряжений, управляемый усилитель 12, дополнительный усилитель 13 и формирователь 15 управляющего сигнала. ПФ II выделяет область частот с центральной частотой, равной 2-й гармонике тактовой частоты. Точное же выделение 2-й гармоники осуществляется петлей ФАПЧ, содержащей перемножитель 10, управляемый усилитель 12, фильтр 6 и управляемый генератор 16. Миним. средне- квадратическая ошибка слежения q при заданном отношении С/Ш м.б. получена при оптимальном выборе структуры фильтра 6 и коэф. усиления усилителя 12 в петле слежения, причем тип фильтра 6 зависит от корреляционных св-в сигнала, а коэф. усиления - в основном от значения отношения С/Ш. 2 ил. с (Л О5 со i4 ф 4 00