Цифровое устройство фазовой синхронизации Советский патент 1989 года по МПК H04L7/02 

адреса нужного отсчета, т.е. отсчета,35 нального приращения адреса N нужравного значению когерентного с задающим гармонического колебания в тактовый момент времени. Поскольку частота f. тактовых импульсов генератора 9 и номинальная частота fц задаю- щего колебания заранее известны, то, пользуясь соотношением периодов этих

Т f

частот -- и зная число N tf2

кретизированных отсчетов, Написанных в ФП 6 и составляющих полный период Т( гармонического колебания, можно вычислить нормальное приращение адреса нужного отсчета ФП 6, возникающее в каждом такте:

м Тт ,., I f н ., N, --. N, J- . N,,,

(1)

Таким образом, адрес Z, г требуемого отсчета, в г-й тактовый момент времени может быть вычислен как

Cfs...

raodN

2.

(2)

0

0

ного отсчета ФП, вычисленный по формуле (1). При включении аппаратуры по команде с блока 23 управления через схему 24 переписи кода производится запись этого кода в PC 22. В каждом такте работы схемы, т.е. с приходом каждого тактового импульса, происходит перепись в PC 7 результата сложения по модулю N числа, за- 5 фиксированного ранее в PC 7, с содержимым PC 22, т.е. реализуется алгоритм по формуле (2), Число в PC 7 является адресом снимаемого с ФП. 6 цифрового отсчета выходного сигнала ус- .тройст.ва синхронизации и подаваемого на ЦФД 2. В зависимости от соотношения фаз задающего и вырабатываемого схемой колебания формируемый посредством ЦФД 2 код фазового рассогласования может иметь различные знак и значение. В каждом такте этот код поступает на накопительный сумматор 14, где складывается с содержимым этого сумматора. При наличии посто5

146250А

янного фазового рассогласования число в преобладающем большинстве случаев имеет один и тот же знак,- Поэтому по истечении нескольких тактов сумма, накопленная в сумматоре 14, превышает порог срабатывания порогового узла 13 и последний выдает один импульс. В зависимости от знака накопленной в узле 14 суммы благодаря 10 наличию инвертора 16 открывается один из ключей 17 или 18. В результате импульс с узла 13, пройдя через элемент 15 задержки и открытый ключ 17 или 18, поступает на счетный вход 15 сложения или вычитания PC 7, корректируя на один шаг фазу выходного сигнала схемы (изменяет на единицу адрес отсчета, снимаемого с ФП 6). Таким образом,в предложенном устрой- 20 стве реализуется пропорциональная петля регулирования. Элемент 15 за-, держки нужен для того, чтобы исключить возможность сбоев PC 7, связанных с одновременным поступлением им- 5 пульса на его счетньй вход и переписью параллельного кода из сумматора 20. Помимо счетного входа PC 7 каждый корректирующий импульс пропорциональной петли регулирования поступает на 30 вход сложения или вычитания усредняющего узла 19. При наличии постоянного знака фазового рассогласования, обусловленного, например, расхояздением частот задающего и подстраиваемого колебаний, корректирующие импульсы с выхода ключа 17 и 18 постоянно поступают на один и тот же вход усредняющего узла 19. В результате последний

ние разрядов PC 22 и при превьш1ении кода в PC от N, допустимого (заложенного при проектировании) значения вьщает сигнал в блок 23 управления. По зтому сигналу блок 23 управления вновь открывает схему 24 переписи и в PC 22 с узла 12 записывается номинальное значение числа N,.

При этом фаза выходного сигнала Bbix.i соответствует фазе задающего колебания Cf . При малых фазовых рассогласованиях

ЛЧ СРех-0 ,ь,х., , (3)

(максимальное значение дрожания фазы

/- .- не превьшает, как правило -- т -)

выходной сигнал ЦФД 2 с приемлемой точностью можно записать как

Q), (t) Дц. k + n,,(t) S(t) + n,(t).

(4)

где k

n,(t) коэффициент пропорциональности,аддитивный шум, некоррелированный с фазовым дрожанием, а следовательно, и с S(t), т.е.

n(t).S(t) О (Аа) (черта над выражением означает ус- 35 реднение).

Принципиальная разница меяоду сигналами S(t) и п(t), обусловливающая целесообразность записи (4) заключается в том, что S(t) является пери- переполняется и на одном из его выхо- 40 одической функцией времени (в силу дов в соответствии со знаком перепол- периодичности породившего этот сигнал нения появляется импульс, который . фазового дрожания), в то время как поступает на счетный вход вычитания n,(t) представляет собой непериоди- или сложения PC 22. Вследствие этого число в PC

50

22 изменяется в ту или иную сторону на единицу. Это значит, что изменяется шаг номинального приращения за такт адреса подстраиваемого колебания N , что физически эквивалентно изменению частоты подстраиваемого колебания. Усредняющий узел 19 и PC 22 выполняют в устройстве функции интегрирующей петли регулирования. Узел 21 контроля служит для восстановления работоспособности 55 схемы в том случае, если в результате воздействия помех сильно искажено число в PC 22 (номинальное приращение N). Узел 21 контролирует состояческий случайный процесс, имеющий в 45 общем случае конечньш интервал корреляции t .

Блок 3 задержки обеспечивает задержку Ic с. Поэтому выходной сигнал (V,(t) блока 3, а следовательно, и выходной сигнал tf, (t) адаптивного фильтра 5 коррелируются лишь в составляющей S(t), т.е.

C|,(t). v,(t) cf,(t).s(t);

q,(t).n,(t) 0.

(5a) (56)

В качестве адаптивного фильтра 5 в предложенном устройстве можно ис146250А

ние разрядов PC 22 и при превьш1ении кода в PC от N, допустимого (заложенного при проектировании) значени вьщает сигнал в блок 23 управления. По зтому сигналу блок 23 управления вновь открывает схему 24 переписи и в PC 22 с узла 12 записывается номинальное значение числа N,.

При этом фаза выходного сигнала Bbix.i соответствует фазе задающего колебания Cf . При малых фазовых рассогласованиях

ЛЧ СРех-0 ,ь,х., , (3)

(максимальное значение дрожания фазы

/- .- не превьшает, как правило -- т -)

выходной сигнал ЦФД 2 с приемлемой точностью можно записать как

Q), (t) Дц. k + n,,(t) S(t) + n,(t).

(4)

k

n,(t) коэффициент пропорциональности,аддитивный шум, некоррелированный с фазовым дрожанием, а следовательно, и с S(t), т.е.

Принципиальная разница меяоду сигналами S(t) и п(t), обусловливающая целесообразность записи (4) заключается в том, что S(t) является пери- одической функцией времени (в силу периодичности породившего этот сигнал фазового дрожания), в то время как n,(t) представляет собой непериоди-

ческий случайный процесс, имеющий в общем случае конечньш интервал корреляции t .

Блок 3 задержки обеспечивает задержку Ic с. Поэтому выходной сигнал (V,(t) блока 3, а следовательно, и выходной сигнал tf, (t) адаптивного фильтра 5 коррелируются лишь в составляющей S(t), т.е.

C|,(t). v,(t) cf,(t).s(t);

q,(t).n,(t) 0.

(5a) (56)

В качестве адаптивного фильтра 5 в предложенном устройстве можно ис 1462504

iпользовать традиционно применяемый IB адаптивных гармонических корректорах (выравнивателях) сигнала транс- вермальный фильтр с рел улируемыми коэффициентами отводов.

Адаптивная регулировка коэффициента фильтра 5 осзщестнляется на основе градиентного алгоритма мини- |МИэации среднеквадратичного значения сигнала t(t) на выходе ЦФД 11 Выходной сигнал ЦФД 11, идентичного ЦФД 2, по аналогии с (4) можно определить как

H lCt) S(t) +n,(t) -kj-Cf.Ct),

n(t) (0 -k,,-q,(t) + (11) 5 + 2n,(t) (t) -k2-q),(t),

С учетом корреляционных свойств. сигналов n(t), S(t) и(|ДЬ), выражаемых равенствами (4а) и (56), соотношение (8) можно переписать в виде

10

(J(t) n2(t) (t) -k.Cf/t)2,(12

В результате адаптивной регулиров,.f Г,п f , /.1 1 / коэффициентов фильтра 5 изменяет- 9z t 44 Bx(tbQ,(t)J.k+n,(t). (6) д значение выходного сигнала этого

фильтра. Как видно из формулы (12) минимальное значение

Величина Ц цуу (t), представляющая собой фазу формируемого посредством ФП 11 опорного колебания, линейно 20 связана с формируемым в регистре кодом адреса, управляющим ФП 10, и определяется соотношением

вых() 4 eb...,(t) - tf,(t). (7) 25

V.(t).n,(t)

достигается в том случае, когда

S(t)

k2-q,(t)

H lCt) S(t) +n,(t) -kj-Cf.Ct),

n(t) (0 -k,,-q,(t) + (11) 5 + 2n,(t) (t) -k2-q),(t),

С учетом корреляционных свойств. сигналов n(t), S(t) и(|ДЬ), выражаемых равенствами (4а) и (56), соотношение (8) можно переписать в виде

(J(t) n2(t) (t) -k.Cf/t)2,(12)

V.(t).n,(t)

достигается в том случае, когда

S(t)

k2-q,(t)

Изобретение относится к электросвязи. Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости. Устр-во содержит АЦП 1, цифровые фазовые дискриминаторы 2 и 11, блок задержки 3,. формирователь 4 кода адреса, адаптивный фильтр 5, функциональные преобразователи 6 и 10, реверсивньш счетчик 7, сумматор 8 и г-р 9 тактовых импульсов. Задача синхронизации сводится к определению в тактовьм момент времени адреса нужного отсчета, т.е. отсчета, равного значению когерентного с задающ1п 1 гармонического колебания в тактовый момент времени. Цель J3,o- стигается введением блока задержки 3, фильтра 5, сумматора 8, преобразователя 10 и дискриминатора 11. Дан пример выполнения формирователя 4. 1 ил.

в данном выражении СР„ , (t) соот &b)Jt.t

ветствует коду, поступакодему на сумматор 8 с PC 7, а ) коду (,(t), поступающему на узел 8-с фильтра 5, т.е.

Cf(t) k,- C(7,(t), (8)

lгдek - постоянный коэффициент про- г порционапьности, I Запнсьгоая (7) с учетом (8) и под- |ставляя полученное выражение для Ч в...() в формулу (6), получают

Встх

; ° ,(t) tfev(t) .., (t) - -.(t).kVn,(t)q,,(t) - (9) ,x.,.,t).

Сопоставляя выражение (9.) с равен- ством (2), с учетом (3) можно записать

().,(t) .S(t) + n,(t) -kjq ,(t),(10)

где k;2L

Выходной сигнал ЦФД 11 управляет адаптивной регулировкой коэффициентов фильтра 5, причем регулировка производится по известному алгорит- му минимизации среднеквадратичного значения ((t).

С учетом (10) можно записать, что минимизации подвергается ззеличина

т.е. когда неотслеживаемый астати- ческой системой фазовой автоподстройки (ФАЛ) 2-го порядка сигнал фазового дрожания S(t) оказывается полностью- скомпенсированным посредством вводимой в код адреса поправки k.C|ij(t), формируемой с помощью адап- тивного фильтра 5. При этом в результате настройки фильтра 5 по критерию минимума (12) устанавливаются такие значения его коэффициентов, при которых частотная характеристика фильтра позволяет из смеси V,(t) широкополосного аддитивного шума п (t) и узкополосного фазового дрожания S(t) выделить сигнал q (t).

Формула изобретения

Цифровое устройство фазовой, синхронизации по авт.св. № 1225034, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, введены последовательно соединенные блок задержки, адаптивный фильтр, дополнительный сумматор, дополнитель- ньй функ1Д1ональный преобразователь и дополнительный цифровой фазовый дискриминатор, сигнальньй вход и выход которого соответственно соединены с выходом аналого-цифрового преобразо U625048

вателя и управляющим входом адаптив-рового фазового дискриминатора,

ного фильтра, тактовый вход котороговыход которого подключен к входу

объединен с соответствующими входамиблока задержки, при этом выход пердополни-Гельного цифрового фазового вого реверсивного счетчика подключен

дискриминатора, дополнительного фун-к другому входу дополнительного сумкционального преобразователя и циф-матора.