Скалин Цифровые системы передач

Векторные диаграммы приведены для двух значений емкости конденсатора С3. Изменение емкости изменяет величину и направление векторов (Л* и UR4, НО угол между ними всегда будет прямым, при этом векторная сумма этих векторов не изменяется. Вектор иВых, равный векторной разности UBXi и UR4 ИЛИ Ubx2 и Uc3 при изменении емкости конденсатора С3 будет медианой системы прямоугольных треугольников с разными по величине катетами и неизменной гипотенузой. Как известно,

величина медианы в этом случае не изменяется. Следовательно, изменение емкости конденсатора С3 приводит к изменению фазы вектора иВЫх без изменения модуля вектора.

Приведенные пояснения показывают, что на выходе фазовращателя изменяется фаза квазигармонического колебания тактовой частоты и не изменяется его амплитуда. Реализация процессов, проиллюстрированных векторными диаграммами, возможна при достаточно большом входном сопротивлении усилителя тактовой частоты УТЧ.

В высокоскоростных ЦСП длительность символов кодовых комбинаций весьма незначительна, при этом требуется высокая стабильность временных положений управляющих сигналов и, как следствие этого,

высокая стабильность тактовой частоты. В таких случаях в системе ВТЧ используют высокодобротные фильтры. На частотах порядка сотен мегагерц высокую добротность обеспечивают монолитные кварцевые фильтры МКФ.

Место включения МКФ в схему ВТЧ можно проследить по рис. 3.27, где. он будет включен вместо элементов резонансного контура Сг, L,, U-

Монолитные кварцевые фильтры имеют весьма высокую добротность и хорошую временную стабильность параметров, что обеспечивает стабильность тактовой частоты. Формирователь синхроимпульсов чаще всего реализуют по структурной схеме, приведенной на рис. 3.30, а.

Рис. 3.30. Формирование синхроимпульсов тактовой синхронизации из тока тактовой частоты

С выхода ВТЧ напряжение тактовой частоты поступает на усилитель-

ограничитель с двухсторонним ограничением УО (либо триггер Шмитта).

Обычно нижнее пороговое напряжение £/п2 выбирается близким к нулю, а

верхнее Um также стремятся минимизировать. Это позволяет получить достаточно большую крутизну фронта импульса на выходе УО и уменьшить влияние колебаний амплитуды UT на временные позиции синхроимпульсов.

Сформированные УО импульсы усиливаются мощным апериодическим или ключевым усилителем УИ и поступают на схему выделения фронта,

реализованную в виде дифференцирующей цепи ДЦ. Временные диаграммы,

поясняющие работу схемы, приведены на рис. 3.30, б:

В схеме, приведенной на рис. 3.30, в, выделение фронта импульса осуществляется за счет использования линии задержки ЛЗ, обеспечивающей формирование синхропоследовательности СИ2, сдвинутой по времени относительно СИ! на интервал времени ГлзНа схеме совпадения СС формируются синхроимпульсы СИ длительностью А/си и периодом следования, равным периоду тактовой частоты.

Рассмотрим принципы построения узлов УТС с активной фильтрацией тактовой частоты и непосредственным воздействием на генератор тактовой частоты ГТЧ. На рис. 3.31, а представлена функциональная схема УТС такого типа. Последовательность входных импульсов поступает на ФД,

состоящий из двух триггеров Di и D2 соединенных с ними усилителей УС] и

Ус2. На второй вход ФД поступают импульсы с выхода формирователя тактовых импульсов ФТИ. При совпадении частот следования этих импульсов интервал времени между их фронтами равен четверти периода.

Фронтом импульсов ФТИ устанавливается триггер D2 и сбрасывается триггер

Du фронтом входных импульсов состояние триггеров меняется на противоположное. При этом на выходах триггеров формируются импульсы длительностью Г/4, следующие до и после фронта ФТИ.

Рис. 3.31. Функциональная схема (а) и временные диаграммы (б)

устройства активной фильтрации тактовой частоты

Поступая на входы Ус, и Ус2, эти импульсы формируют на выходах усилителей одинаковые по величине и противоположно направленные

напряжения. При этом входное напряжение Ус2 заряжает конденсатор С,

выполняющий роль интегратора, а выходное напряжение Ус] разряжает его.

При совпадении частоты ГТЧ с тактовой интервалы времени заряда и разряда конденсатора одинаковы, при этом напряжение на конденсаторе сохраняется неизменным. Снимаемое с конденсатора напряжение обеспечивает смещение варикапа VD, устанавливая определенные значения его емкости и частоты кварцевого ГТЧ.

Несовпадение частот следования входных импульсов и импульсов ФТИ вызывает изменение фазового сдвига между ними, что приводит к неравенству длительностей импульсов на выходах D! и D2. Напряжение на конденсаторе изменяется, изменяя емкость варикапа VD и частоту ГТЧ.

Происходящие при этом в схеме процессы поясняет рис. 3.31, б.

3.7 ЦИКЛОВАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ

Принципы организации цикловой синхронизации. Синхронизация приемной и передающей станции по циклам обеспечивает правильное декодирование кодовых групп и распределение группового АИМ сигнала по соответствующим приемникам каналов. Для обеспечения этой синхронизации в начале каждого цикла в состав группового цифрового сигнала вводится специальный синхросигнал, который представляет собой отдельный импульс или группу импульсов определенной комбинации.

К системам цикловой синхронизации предъявляются следующие основные требования:

время вхождения в синхронизм при первоначальном включении аппаратуры в работу и время восстановления синхронизма при его нарушении должно быть минимально возможным;

число разрядов синхросигнала в цикле передачи при заданном времени восстановления синхронизма должно быть минимальным;

приемник синхросигнала должен быть помехоустойчивым, что обеспечивает большее среднее время между сбоями синхронизма.

При реализации этих требований приходится решать противоречивые задачи. Ввод синхросигнала в групповой сигнал дополнительно к кодовым группам информации требует увеличения скорости передачи группового сигнала, а это увеличивает полосу частот, передаваемых по линии. Если скорость передачи оставить прежней, то синхросигнал надо вводить взамен части информационных символов, а это уменьшает пропускную способность системы передачи. Аналогичные противоречия встречаются и при выборе числа разрядов в синхросигнале. Уменьшение разрядов в синхросигнале повышает пропускную способность ЦСП, но увеличивает время восстановления синхронизма, так как возрастает вероятность появления аналогичных комбинаций в информационных символах. Увеличение разрядов в синхросигнале улучшает работу цикловой синхронизации, но уменьшает пропускную способность ЦСП.

Рис. 3.32. Способы передачи циклового синхросигнала

Отметим основные отличительные признаки синхросигнала и способы ввода его в групповой сигнал. Основными отличительными особенностями

синхросигнала являются его периодичность, или повторяемость, на одних и тех же позициях в каждом цикле и постоянство кодовой комбинации. Эти свойства используются при выделении синхросигнала на приемной станции.

Групповой цифровой сигнал каналов в силу случайного характера абонентских сигналов свойствами периодичности не обладает. По числу разрядов различают одноразрядные и многоразрядные синхросигналы.

Многоразрядные синхросигналы различаются по распределению разрядов в цикле передачи: сосредоточенные, рассредоточенные. На рис. 3.32 показаны циклы, содержащие одноразрядный (рис. 3.32, а) и многоразрядные (с

комбинацией 101) сосредоточенный (рис. 3.32, б) и рассредоточенный (рис.

3.32, в) синхросигналы. Наибольшее распространение в ЦСП получил способ передачи многоразрядного сосредоточенного синхросигнала. Кодовая комбинация синхросигнала должна выбираться такой, чтобы вероятность ее появления при передаче информационных символов была наименьшей.

Построению систем цикловой синхронизации с использованием передачи сосредоточенного синхросигнала и будет уделено основное внимание.

Система цикловой синхронизации представляет собой совокупность устройств, обеспечивающих синхронную работу соответствующих узлов

(разрядных и канальных распределителей) ГО приемной и передающей станций. На передающей станции находится устройство формирования и ввода синхрогруппы в групповой сигнала цифровой сигнал. Это устройство достаточно просто реализуется и рассматривается при разборе конкретных систем передачи. На приемной станции находится приемник синхросигнала,

обеспечивающий установку синхронизма после включения аппаратуры в работу, контроль за состоянием синхронизма в рабочем режиме,

обнаружение сбоя синхронизма и его восстановление. Рассматривая принцип построения приемника синхросигнала, схема которого показана на рис. 3.33,

можно выделить следующие основные узлы: опознаватель, анализатор,

решающее устройство.

Рис. 3.33. Схема приемника синхросигнала

Опознаватель синхросигнала предназначен для выделения из группового ИКМ сигнала кодовых комбинаций, совпадающих по структуре с синхросигналом. Анализатор определяет соответствие момента времени прихода истинной синхрогруппы и контрольного сигнала с генераторного оборудования. Решающее устройство определяет состояние синхронизма,

момент выхода из синхронизма, управляет работой соответствующих узлов ГО в режиме поиска синхронизма.

Алгоритм поиска синхросигнала при нарушении синхронизма показан на рис. 3.34. Опознаватель, сдвигая каждый раз момент регистрации на один такт, будет пробовать поступающие комбинации группового сигнала на их соответствие синхрогруппе. Таким образом, если за период цикла будет отсутствовать комбинация, похожая на синхрогруппу, а это маловероятно,

синхросигнал будет найден в течение одного цикла или быстрее. Для подтверждения правильности выделения синхросигнала следующая проверка наличия синхросигнала будет ровно через цикл. Приемник-синхронизации с таким принципом работы называется приемником со скользящим поиском и одноразрядным сдвигом. Развернутая структурная схема такого приемника синхросигнала показана на рис. 3.35. На схеме штриховой линией выделены опознаватель, анализатор, решающее устройство, генераторное оборудование приема.

Рис. 3.34. График алгоритма поиска синхросигнала

Рис. 3.35. Схема приемника синхросигнала

Опознаватель синхросигнала может быть построен как регистр сдвига и дешифратор — многовходовая схема совпадения Иь Анализатор содержит элементы НЕТ и И2. Появление импульса на выходе И2 означает совпадение по времени синхросигнала и контрольного импульса от ГОпр. Появление импульса на выходе схемы НЕТ означает отсутствие синхросигнала в момент появления контрольного импульса от ГОпр.

Решающее устройство содержит накопитель по выходу из син-

хронизма, накопитель по входу в синхронизм, схему И3. Накопители по входу и выходу из синхронизма выполнены по схеме счетчика со сбросом.

Накопитель по выходу из синхронизма необходим для исключения ложного

нарушения синхронизма, когда в линейном тракте произошло изменение структуры синхросигнала. Обычно накопитель по выходу из синхросигнала содержит четыре—шесть разрядов (на рис. 3.35 накопитель содержит четыре разряда). Это обеспечивает помехозащищенность приемника синхросигнала от искажений синхрогруппы в линейном тракте или по другим причинам.

Накопитель по входу в синхронизм обеспечивает защиту приемника синхросигнала от ложного синхронизма в режиме поиска синхрогруппы,

когда на вход опознавателя поступают случайные комбинации группового сигнала, совпадающие с синхросигналом. Обычно накопитель по входу в синхронизм содержит два-три разряда (на рис. 3.35 накопитель содержит три разряда).

Управление работой ГО производится схемой И3, которая в режиме поиска синхронизации при поступлении синхросигнала установит в начальное положение разрядный и канальный распределители ГО, определяя тем самым начало их работы.

На выходе схемы И4 формируется контрольный импульс синхронизма от ГОпр. Появление этого импульса по времени должно произойти в определенный канальный интервал, определенный разрядный интервал этого канального интервала, в соответствии с тактовой частотой. Для этого используется схема И с тремя входами.

Рассмотрим работу схемы приемника синхросигнала. В режиме синхронизма накопитель по входу в синхронизм заполнен, а накопитель по выходу из синхронизма пустой. Синхросигнал и контрольный сигнал от ГОПр, одновременно поступающие на схему И2, держат накопитель по входу в синхронизм заполненным Случайные кодовые комбинации группового сигнала, аналогичные по структуре с синхрогруппой, не совпадают по времени с контрольным сигналом от ГОпр и не будут влиять на работу приемника синхросигнала в режиме синхронизма.

При отсутствии синхросигнала из-за воздействия помех или других причин контрольный сигнал от Г011р пройдет через схему НЕТ на вход

накопителя по выходу из синхронизма. Если эти нарушения кратковременные (один—три цикла подряд для данной схемы), то следующий синхросигнал, совпадающий с сигналом от ГОпр, запишет 1 в

накопитель по входу в синхронизм. Так как накопитель по входу в синхронизм заполнен, это приведет к установке в нулевое состояние первых трех разрядов накопителя по выходу из синхронизма. Таким образом,

кратковременные искажения синхросигнала не нарушат работу ГО.

При длительном нарушении синхронизма (синхросигнал отсутствует четыре цикла подряд) накопитель по выходу из синхронизма будет заполнен,

при этом на его выходе появится 1, что позволит начать поиск синхронизма.

Теперь первый же импульс от опознавателя при появлении синхросигнала пройдет через схему И3 и установит 0 в последнем разряде накопителя по выходу из синхронизма, во всех разрядах накопителя по входу в синхронизм,

а также установит в начальное положение разрядный и канальный распределители ГОпр- Следующее опознавание синхросигнала будет произведено ровно через цикл. Если синхросигнал выделен верно, то через цикл произойдет совпадение очередного синхросигнала и контрольного сигнала от ГОпр. В данном случае в накопитель по входу в синхронизм поступает 1. Когда это произойдет 3 раза подряд, накопитель по входу в синхронизм заполнится и установит 0 в первых трех разрядах накопителя по выходу из синхронизма (в четвертом разряде 0 уже установлен сигналом со схемы И3). Трехкратное совпадение синхросигнала и контрольного сигнала от ГОпр подтверждает установление синхронного режима работы.

Возможно, но маловероятно, что в режиме поиска будет выделена опознавателем случайная кодовая комбинация, совпадающая с синхросигналом. В этом случае сигнал от опознавателя пройдет схему И3 и

также установит в начальное положение разрядный и канальный делители.

Следующее опознавание синхросигнала произойдет через цикл. Так как кодовые комбинации группового сигнала носят случайный характер, то через цикл синхросигнал выделен не будет. В накопитель по выходу из