Фазовое автопостроение частоты (фапч)

В большинстве существующих синхронных систем ПДИ для подстройки частот генераторов используют метод фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), сущность которого состоит в сравнении фазы принимаемой последовательности сигналов с фазой сигналов генератора тактовой последовательности приемника (местного генератора). При расхождении частот указанных последовательностей изменяются и их фазовые соотношения. Обнаружение расхождений фаз осуществляется в фазовом дискриминаторе ФД, на вызоде которого возникает напряжение, пропорциональное величине расхождения фаз. Это напряжение через инерционный элемент воздействует на управляющее устройство УУ местного генератора, изменяя его частоту в требуемую сторону . Инерционный элемент усредняет напряжение на выходе ФД за относительно продолжительное время, так как в противном случае любое случайное отклонение фазы может вызвать ложное регулирование местного генератора.

Упрощенная функциональная схема устройства обнаружения расхождения фаз и подстройки частоты приведена на рисунке 1.1, а временная диаграмма его работы на рисунке 1.2. Сигнал, поступающий на вход приемника (рисунок 1.1а), и сигнал местного генератора (рисунок 1.2б) подают на вход фазового дискриминатора , который выполнен на логических схемах равнозначности. Н одну из этих схем сигналы местного генератора поступают через инвертор. Частота сигнала местного генератора равна частоте, поступающей на вход приемника последовательности сигналов. С выхода схем равнозначности сигналы, которые инвертированы друг относительно друга (рисунок 1.2в, г), поступают на сумматор, где эти сигналы складываются (рисунок 1.2д). Если поступающие из линии сигналы и сигналы местного генератора совпадают по частоте, а их фазы сдвинуты на 90⁰ (что соответствует синхронному и синфазному режиму работы), то постоянная составляющая на выходе сумматора практически равна нулю (рисунок 1.2д). При изменении одной из сравниваемых частот или при изменении фазового соотношения изменяется постоянная составляющая сигнала на выходе сумматора.

Рисунок Упрощенная функциональная схема

устройства обнаружения расхождения фаз

Рисунок Временная диаграмма работы схемы,

показанной на рисунке Предыдущем

Например, при увеличении частоты местного генератора (на рисунке 1.2б показано пунктиром) увеличивается длительность положительных сигналов на выходе сумматора (рисунок 1.2е). Постоянная составляющая становится положительной. При уменьшении частоты местного генератора она становится отрицательной.

Постоянная составляющая импульсной последовательности , выделяемая инерционным элементом — фильтром нижних частот, воздействует через управляющее устройство на генератор, изменяя его частоту в требуемую сторону. В качестве управляющего устройства в подстраиваемом генераторе могут быть использованы стабилитроны, динамическая емкость которых зависит от величины приложенного напряжения. Частота местного генератора изменяется при изменении емкости стабилитронов, внесены в колебательный контур генератора.

Рассмотренная схема служит лишь иллюстрацией к методу ФАПЧ и , конечно, не является единственно возможной.

По способу формирования синхросигналов устройства синхронизации разделяют на разомкнутые (без обратной связи) и замкнутые (с обратной связью). В разомкнутых УС (устройствах синхронизации) синхросигнал (тактовые импульсы) формируются либо из сигналов, принимаемых по специальному выделенному синхроканалу, либо из информационных каналов с помощью анализатора сигнала АС и формирователя синхронного сигнала ФСС.

Рисунок Структурные схемы разомкнутых УС:

а — формирование синхросигналов по выделенному

синхроканалу (пилот-сигналу);

б — формирование синхросигналов из информационных

сигналов

Рисунок Структурные схемы УС

с воздействием (а) и без воздействия (б)

на частоту местного генератора

Анализатор сигнала, представляющий собой в большинстве случаев высокоизбирательное резонансное устройство, которое настроено на основную частоту сигнала, предназначен для извлечения информационного сигнала сведений о положении значащих моментов. Формирователь синхронного сигнала под действием сигналов с АС формирует синхросигналы в определенной фазе по отношению к информационным сигналам. Резонансные АС нашли широкое применение в линейных трактах систем с ИКМ.

В замкнутых УС синхросигнал вырабатывается генератором синхроимпульсов. В АС производится сравнение фазового положения синхроимпульсов и положения значащих моментов приходящих информационных сигналов. При рассогласовании фаз вырабатывается управляющий сигнал, корректирующий фазу синхроимпульсов. Таким образом, АС представляют собой устройство с ФАПЧ и состоит из фазового дискриминатора и управляющего устройства. Различают замкнутые УС с непосредственным воздействием на частоту генератора и без непосредственного воздействия на частоту генератора. В первом случае корректирование фазы синхросигналов достигается изменением параметров колебательного контура генератора синхросигналов, во втором — воздействием на промежуточный преобразователь частоты, как правило, на делитель частоты. Замкнутые УС используются в большинстве низкоскоростных и среднескоростных СПДИ. Весьма существенно, что замкнутые УС предусматривают только в режиме непрерывной синхронизации, т.е. могут использоваться лишь в синхронных системах связи.