Файл: Гинзбург, В. В. Теория синхронизации демодуляторов.pdf

Для ослабления влияния случайных искажений в замкнутом

а об отклонении этих границ относительно текущего положения синхросигнала.

Роль накопителя-играет АГ. Однако накопление имеет место только при определенном условии, связывающем текущее значе­ ние фазы синхросигнала <р со скоростью компенсации этого зна­ чения в АГ. А именно, если Дф — приращение фс за интервал времени между двумя практически независимыми измерениями величины ф (например, между двумя посылками, если помехи на этих посылках взаимно независимы), то в среднем приращения Дф по абсолютной величине должны быть значительно меньше ф.

Действительно, если приращения Дф на нескольких посылках малы, то статистические характеристики величины Дф на этом интервале неизменны и последовательные значения Дф можно считать условно независимыми (т. е. независимыми при данном, фиксированном ф ). Чем меньше каждое из значений Дф, тем на большем интервале времени фс практически неизменна, тем точ­ нее определяется суммарное приращение фс. Итак, инерционность замкнутого УС тем больше, чем меньшее приращение фазы коле­ баний АГ вызывается командами с выхода ВП.

Примером управляемого АГ может служить АГ с колебатель­ ным контуром (или его аналогом), емкость или индуктивность ко­ торого изменяется с помощью реактивной лампы. Часто исполь­ зуются АГ, фаза которых подстраивается электромеханическим путем. Укажем также на АГ в виде электронной модели колеба­ тельного контура (16].

При построении устройств синхронизации наиболее широко ис­ пользуется управляемый АГ на импульсных элементах. Такой АГ (рис. 3.3) содержит стабильный задающий генератор (ЗГ), уст­ ройства «добавления» и «вычитания» импульсов (ДВ) и делитель

частоты (ДЧ).

Задающий генератор вырабатывает последовательность им­ пульсов с круговой частотой Ncot (рис. 3.4а), поступающую через устройство ДВ на вход, например, триггерного делителя частоты на N. Выходные колебания ДЧ с частотой сот, примерный вид ко­ торых показан на рис. 3.46, иногда непосредственно используют­ ся для управления решающим устройством приемника. В этом случае ДЧ, выполняет также функции УФС. В общем случае для управления необходимы импульсы различной формы, сдвинутые по фазе относительно входных колебаний ДЧ. Тогда к ДЧ подключают УФС, содержащее дешифраторы и формирователи импульсов управления РУ и УС.

Устройство ДВ предназначено для того, чтобы в определенный

56

(рис. ЗЛе). Так как ДЧ представляет собой счетчик импульсов, состояния которого повторяются через каждые N импульсов, то в первом случае фаза его выходных колебаний увеличивается на 2n/N рад. (рис. ЗАд), а во втором — уменьшается на такую же величину (рис. ЗАж).

Замкнутое УС с делителем частоты будем называть УС с дис­ кретным управлением. Другие используемые по отношению к этим УС названия (дискретные УС, УС с'косвенной подстройкой ЗГ

и ир.) представляются менее точными.

Иногда удобно различать, задаются ли моменты формирова­ ния команд входным сигналом или автогенератором. В первом случае, например, в УС по пересечениям (ем. гл. 4), принято клас­ сифицировать УС на УС с двух-, трех- и многопозиционным управлениями [57, 148] по числу возможных различных команд в этот момент. Во втором случае команды формируются через оди­ наковые интервалы времени, обычно через посылку (см. гл. 5), поэтому целесообразно классифицировать УС по числу возможных команд, приходящихся на одну посылку. УС с двумя (± 2 n/N), тремя (0, ±2nlN) и большим числом значений приращения фс за посылку будем называть соответственно УС с двух-, трех- и мно­

гозначным управлениями.

Замкнутые УС с промежуточными усреднителями. Рассмотрен­ ные замкнутые УС относятся к простейшим устройствам ФАПЧ, в которых входной сигнал АГ не подвергается инерционным пре­ образованиям. Часто между ВП и АГ включают инерционные це­ пи, которые функционально могут быть отнесены к одному из этих двух узлов. Такие цепи будем называть промежуточными ус­ реднителями.

57

В УС с дискретным управлением широко используются проме­ жуточные усреднители в виде реверсивных счетчиков (PC) раз­ личного типа (рис. 3.5). Один из часто применяемых PC пред­ ставляет собой устройство с (2т—1) состояниями, которым мож­ но присвоить числа от — (т—1) до (т—1), причем PC переходит

в состояние, соответствующее соседнему большему или меньшему числу, в зависимости от того, на какой из его двух входов — «до­ бавление» или «вычитание» — подан импульс [38]. Если счетчик находится в одном из крайних состояний, то последующий импульс соответствующего «знака», как говорят, переполняет счетчик. Обычно при переполнении счетчик устанавливается в нулевое со­ стояние, но существуют и другие разновидности PC.

В УС, рис. 3.5 сигналы с выхода ВП поступают не в устрой­ ство ДВ, а на один из входов PC. До тех пор, пока PC не пере­ полнится, устройство ДВ не формирует команд об изменении фс. При переполнении PC устройство ДВ вырабатывает команду об уменьшении или увеличении фс в зависимости от «знака» пере­ полнения.

Другой тип промежуточных усреднителей используется в так называемых устройствах ФАПЧ высокого порядка [23, 147]. В этом смысле УС, представленные на рис. 3.1 и 3.3, относят к устройст­ вам ФАПЧ первого порядка. Как известно, такие устройства пред­ назначены для работы при известной частоте сигнала, в данном случае тактовой частоте. При неизвестной частоте сигнала иног­ да используют устройства ФАПЧ второго или более высокого по­ рядков, инвариантные к частоте.

На рис. 3.6 представлено УС в виде устройства ФАПЧ вто­ рого порядка. В этом УС на вход ДВ подается сумма синхронизи­ рующего сигнала и интеграла от этого сигнала, 'вычисляемого ин­ тегратором И. Вариант УС с дискретным управлением, соответ­ ствующий устройству ФАПЧ второго порядка, предложен в [113]. Интегратором в этом УС служит сумматор числа импульсов, вы­

полняемый в виде PC.

По аналогии с устройством ФАПЧ нетрудно представить себе модификации замкнутых УС и с другими типами фильтров.

В данной главе основное внимание уделяется общим соотно­ шениям, необходимым для расчета замкнутых УС первого поряд­ ка, главным образом, замкнутых УС с дискретным управлением,

58

а также УС с промежуточным накопителем в виде PC, наиболее широко распространенных в технике связи. В следующем пара­ графе приведен вывод дифференциального уравнения в частных производных относительно плотности вероятности фс замкнутого УС.

3.2. Исходные соотношения для расчета характеристик фс

Уравнение для плотности вероятности фс. Фаза колебаний ав­ тогеноратора, а, следоваггелвно, и фс увеличивается или уменьша­ ется под 'влиянием преобразованного сипнала, вырабатываемого ВП. В этом смысле можно считать, что действие АГ сводится к интегрированию поступающих на его вход приращений синхро­ сигнала и под преобразованным сигналом понимать производную фс. Если эта производная равна %(t), то приращение фс за As

посылок составит

<+AsT

Дф= J l{t)dt.

t

Учтем также приращение, обусловленное расстройкой такто­ вых частот передатчика и приемника, которое составляет (2я/7’)б<йАьТ, где бщ — относительное расхождение этих частот.

Суммарное приращение

t

Для УС с дискретным управлением под производной £(/) сле­ дует понимать последовательность 6-функции с амплитудой 2n&i/N, где ki — число добавленных на i-й посылке импульсов (бу­ дем приписывать знак «минус» числу вычтенных импульсов); N— коэффициент деления делителя частоты. Приращение фс за As

посылок в этом случае составит

s+A s

i= s+ l

Для того чтобы в дальнейшем УС с дискретным и непрерывным управлением анализировать совместно, удобно дискретные мно­ жества значений величин As, а также величин Дф в УС с дискрет­ ным управлением, заменить непрерывными. Обоснованием такой замены может служить то, что дискретная структура приращений Дф обычно не представляет практического интереса, тем более при непрерывности расстройки 6 Ш.

Переходя в (3.1) от приращений к дифференциалам, получим дифференциальное соотношение

t+ \s T

Внешне предел в (3.2) совпадает с подынтегральной функцией. Однако в подынтегральной функции £(/) учтены слишком «нич-

59