2. Поэлементная синхронизация с добавлением и вычитанием импульсов (принцип действия)

Устройство синхронизации без непосредственного воздействия на генератор с добавлением и вычитанием импульсов на входе делителя частоты относится к трехпозиционным. Структурная схема устройства показана на рисунке 16. Здесь возможны три случая: импульсы от генератора без изменения проходят на вход делителя частоты ДЧ; к последовательности импульсов, поступающих от генератора добавляется один импульс; то же, исключается один импульс. Процесс изменения фазы тактовых импульсов можно пояснить с помощью рисунка.

Генератор вырабатывает колебание частотой f_зг. Фазовый дискриминатор, в состав которого входит формирователь фронтов ФФ, определяет величину расхождения по фазе ЗМ и ТИ генератора.

Рисунок 16. Структурная схема деления частоты.

Если частота генератора приемника больше частоты генератора передатчика (приемник «спешит»), то на входе схемы «И₁» появится управляющий сигнал, который, пройдя реверсивный счетчик (усредняющее устройство), запретит прохождение одного импульса от ЗГ, в результате чего тактовая последовательность на выходе делителя сдвинется в сторону отставания на Δt. Исключение такта (запрет) происходит с помощью схемы запрета НЕТ. Если приемник «отстает», то сигнал управления появляется на выходе схемы «Н2», что приводит к появлению дополнительного импульса на выходе схемы ИЛИ. В результате тактовая последовательность на выходе делителя сдвинется в сторону опережения на Δt. При попадании входного сигнала положение тактовой последовательности на выходе делителя обусловлено лишь значением коэффициента делителя и стабильностью ЗГ.

Мы рассмотрим ситуацию, когда опережение или отставание ТИ выявлялось при отсутствии краевых искажений. В реальных условиях ЗМ принимаемых информационных сигналов искажены. Эти искажения приводят к тому, что устройство синхронизации может произвести ложную подстройку частоты, что приведет к снижению точности синхронизации. Учитывая случайность смещений краевых искажений, можно полагать, что смещения ЗМ в стороны опережения и отставания равновероятны. Поэтому влияние этих искажений на точность синхронизации можно уменьшить, включив между ФД и УУ усредняющее устройство (интегратор). Обычно для этой цели используют реверсивный счетчик РС, представляющий собой элемент задержки управляющих сигналов не менее чем наSтактов, гдеS- емкость РС. Если же в процессе синхронизации на левый вход РС поступит (S-1) импульс, а затем на правый вход также поступит (S-1) импульс, то счетчик возвратится в исходное состояние.

3. Параметры системы синхронизации с добавлением и вычитанием импульсов

Рассмотрим основные параметры систем синхронизации:

- Погрешность (точность) синхронизации  - величина, выраженная в долях единичного интервала и характеризующая наибольшее отклонение фазы синхросигналов (ТИ) от их оптимального положения, которое с заданной вероятностью может произойти при работе СС;

- Время синхронизации t_с- время, необходимое для корректирования первоначального отклонения синхроимпульсов относительно границ принимаемых элементов;

- Время поддержания синхронизма t_п.с.- время, в течении которого отклонение синхроимпульсов от границ единичных элементов не выйдет за допустимый предел рассогласования (±ε) при прекращении работы устройства синхронизации при подстройке фазы;

- Вероятность срыва синхронизации Р_сс- вероятность того, что из-за действия помех отклонение синхроимпульсов от границ единичных элементов превысит половину единичного интервала;

- Шаг коррекции _к- выражение в долях единичного элемента смещение фазы тактовых импульсов на выходе делителя при добавлении или исключении одного импульса:_к=t/₀=1/m

- Коррекционный момент а_к– величина, характеризующая увеличение смещения фазы синхроимпульса (тактовых импульсов) в зависимости от величины рассогласования фаз. Различают УС с постоянным и переменным коррекционным эффектом. В УС с постоянным а_кфаза тактовых импульсов за каждый шаг корректирования на величину₀/mсмещается независимо от величины рассогласования фаз. В УС с переменным а_к фаза тактовых импульсов за каждый шаг корректирования смещается на а_к₀/mв зависимости от величины фазового рассогласования. Коэффициент а_кможет принимать значения от 1 доrпри условииr«m.

- Минимальный период корректирования - наименьшее время, в течении которого корректирование не производится. Это время зависит от длительности единичного элемента₀и времени усреднения в инерционном элементе (емкости реверсивного счетчикаS). При получении информационной последовательности типа 1:1 сигнал на выходе реверсивного счетчика РС появится после полученияSимпульсов одного и того же знака с выхода ФД. Поэтому:,

где В - скорость модуляции, Бод.

• Погрешность синхронизации целесообразно рассматривать как сумму двух погрешностей:

_ст. – статическая погрешность синхронизации, определяемая нестабильностью задающего генератора и шагом коррекции;

_дин.– динамическая погрешность синхронизации, вызываемая краевыми искажениями единичных элементов.

В свою очередь статистическая погрешность складывается из двух составляющих : погрешности, обусловленной дискретным шагом синхронизации, и погрешности, обусловленной смещением тактового импульса за время между двумя подстройками:

где Δφ=1/m– шаг коррекции,m– коэффициент деления, 2k– суммарный коэффициент нестабильности задающих генераторов передатчика и приемника,s– емкость реверсивного счетчика,l– среднее число принимаемых подряд элементов одного знака, определяющее период корректированияl=2….3.

_стУС с реверсивным счетчиком тем меньше, чем больше коэффициент деления делителяm, чем меньшее нестабильность генератораkи емкость реверсивного счетчикаS.

• Динамическая погрешность _дин.Представляет собой случайную величину и подчиняется Гауссовскому закону с плотностью вероятности:

• Среднеквадратическое значение σ_динможно рассчитывать по следующей формуле:

• σ_кр.и– среднеквадратическое значение краевых искажений единичных элементов.