Цифровое устройство фазовой синхронизации

) 1225034 ) 4174214/24-09 ) 05.0187 ) 28.02.89, Бюл ) Пензенский по тут У 8технический инутов, насье ьство СССР /02, 1984, О ФАЗОВОЙ ек ьппени од ГОСУДАРСТВЕНН 11 Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СОР ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относитсясвязи. Цель изобретения -помехоустойчивости. Устр-в жит АЦП 1, цифровые фазовые дискримйнаторы 2 и 11, блок задержки 3,. формирователь 4 кода адреса, адаптивныйфильтр 5, функциональные преобразователи 6 и 10, реверсивный счетчик 7,сумматор 8 и г-р 9 тактовых импульсов, Задача синхронизации сводится копределению в тактовый момент времени адреса нужного отсчета, т,е, отсчета, равного значению когерентногос задающим гармонического колебанияв тактовый момент времени. Цель достигается введением блока задержки 3,фильтра 5, сумматора 8, преобразователя 10 и дискриминатора 11. Дан при"мер выполнения формирователя 4, 1 ил,Изобретение относится к техникеэлектросвязи и может быть использовано при создании систем фазовый синхронизации,5Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.На чертеже представлена структурная электрическая схема цифрового, устройства фазовой синхронизации. 10Цифровое устройство фаэовой синхронизации содержит аналого-цифровойпреобразователь (АЦП) 1, цифровой: реса (ФКА), адаптивный фильтр 5,функциональный преобразователь (ФП)6, реверсивный счетчик (РС) 7, сумма тор 8, генератор 9 тактовых импуль сов (ГТИ), дополнительный ФП 10, дополнительный ЦФД 11.ФКА 4 содержит узел 12 задания начального кода, пороговый узел 13,накопительный сумматор 14, элемент, управления и схему 24 переписи кода,В ФП 6, представляющем собой постоянное запоминающее устройство, эаписаны коды дискретизированных отсчетов гармонического колебания. Задача синхронизации сводится к опре,делению в тактовый момент времениадреса нужного отсчета, т.е. отсчета, 35, равного значению когерентного с зада: ющим гармонического колебания в тактовый момент времени. Поскольку частота Е тактовых импульсов генератора 9 и номинальная частота 2 задающего колебания заранее известны, то,пользуясь соотношением периодов этихТт ччастот - = - и зная число И дисТн .т 2 кретиэированных отсчетов, записанных 45 в ФП 6 и составляющих полный период Т гармонического колебания, можно вычислить нормальное приращение адреса нужного отсчета ФП 6, возникающее в каждом такте; 50Ттн 0 щ - Б ="- ВТаким образом, адРес Е г 1 требуемого отсчета. в г-й тактовый момент времени может быть вычислен как где 2 г- адрес предшествуюЮьмщего отсчета, т,е, отсчета, появляющегося в (г)-й тактовый момент времени,знакшой И означает, что сложение в фигурных скобках производитсяпо модулю БЦифровое устройство фаэовой синхронизации работает следующим образом,,Входной сигнал дискретизируетсяи преобразуется в цифровой код посредством АЦП 1. С помощью ЦФД 2осуществляется сопоставление фаз задающего и выработанного схемой колебаний и в зависимости от их соотношения вырабатывается сигнал фазового рассогласования, представленныйв виде кода 7 г. Отсчеты формируемого схемой колебания снимаются сфункционального преобразователя кодафазы в коды мгновенных значений выходного сигнала ФП 6, представляющего собой постоянное запоминающее уст"ройство с записанной в него таблицейзначений синуса или косинуса. Приэтом адресом нужного значения выходного сигнала, определяющим фазу вы,рабатываемого схемой колебания, является код, зафиксированный в РС 7.Формирование этого кода производитсяследующим образом. В узле 12 заданияначального кода хранится код номинального приращения адреса М, нужного отсчета ФП, вычисленный по формуле (1). При включении аппаратурыпо команде с блока 23 управления через схему 24 переписи кода произво;дится запись этого кода в РС 22. Вкаждом такте работы схемы, т.е. сприходом каждого тактового импульса,происходит перепись в РС 7 результата сложения по модулю И числа, зафиксированного ранее в РС 7, с содержимым РС 22, т.е. реализуется алгоритм по формуле (2), Число в РС 7 является адресом снимаемого с ФП 6 цифрового отсчета выходного сигнала ус,тройства синхронизации и подаваемогона ЦФД 2. В зависимости от соотношения фаз задающего и вырабатываемогосхемой колебания формируемай посредством ЦФД 2 код фазового рассогласования может иметь различные знак изначение. В каждом такте этот кодпоступает на накопительный сумматор14, где складывается с содержимымэтого сумматора. При наличии посто 3 146 янного фазового рассогласования число Е 1 г 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 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 сложения или вычитания РС 7, корректируя на один шаг фазу выходного сигнала схемы (изменяет на единицу адрес отсчета, снимаемого с ФП 6), Таким образом,в предложенном устройстве реализуется пропорциональная петля регулирования. Элемент 15 за-, держки нужен для того, чтобы исключить воэможность сбоев .РС , связанных с одновременным поступлением импульса на его счетный вход и переписью параллельного кода из сумматора 20, Помимо счетного входа РС 7 каждый корректирующий импульс пропорциональной петли регулирования поступает на вход сложения или вычитания усредняющего узла 19. При наличии постоянного знака фазового рассогласования, обусловленного, например, расхождением 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 переполняется и на одном из его выходов в соответствии со знаком переполнения появляется импульс, который поступает на счетный вход вычитания или сложения РС 22, Вследствие этого число в РС 22 изменяется в ту или иную сторону на единицу. Это значит, что изменяется шаг нбминального приращения за такт адреса подстраиваемого колебания И, что физически эквивалентно изменению частоты подстраиваемого колебания, Усредняющий узел 19 и РС 22 выполняют в устройстве функции интегрирующей петли регулирования. Узел 21 контроля служит для восстановления работоспособности схемы в том случае, если в результате воздействия помех сильно искажено число в РС 22 (номинальное приращение И). Узел 21 контролирует состоя 25044ние разрядов РС 22 и при превышениикода в РС от Х, допустимого (заложенного при проектировании) значениявьщает сигнал в блок 23 управления.По этому сигналу блок 23 управлениявновь открывает схему 24 переписи ив РС 22 с узла 12 записывается номинальное значение числа М, .10 При этом фаза выходного сигналаФП 6(р не соответствует фазе заеых.дающего колебания Ч . При малых фазовых рассогласованиях Я ех Вью 7 (3)(максимальное значение дрожания фазыИ11не превышает, как правилав , -)12920 выходной сигнал ЦФД 2 с приемлемойточностью можно записать как(р, (г) ч, (г) = с,(с)Б(е); (5 а)55С,(Т) п,(С) = О. (5 б) В качестве адаптивного фильтра 5в предложенном устройстве можно исп(с) Б(т) = О (4 а)(черта над выражением означает ус Рецнение)Принципиальная разница между сигналами Б(й) и п обусловливающая целесообразность записи (4) заключается в том, что Б(с) является пери одической функцией времени (в силупериодичности породившего этот сигналфазового дрожания), в то время какп,(1) представляет собой непериодический случайный процесс, имеющий в 45 общем случае конечный интервал корреляции ,Блок 3 задержки обеспечивает задержку ссПоэтому выходной сигнал (1 блока 3, а следовательно, и выходной сигнал с,(С) адаптивного фильтра 5 коррелируются лишь в составляющей Б(е), т.е.С учетом корреляционных свойств. сигналов п (с), Б(с) и у Й), выражаемых равенствами (4 а) и (5 б), соотношение (8) можно переписать в виде Ч(с) пфБ(с) -к ц/(е)З,(12) Величина Ч 1 ы (С), пРеДставлЯюЩаЯ ,собой фазу формируемого посредством :ФП 11 опорного колебания, линейно связана с формируемым в регистре кодом адреса, Управляющим ФП 10, и опРеделяется соотношением 202) достигается в том случае, когда Б(е) = 1 с(е),25 ЬЫх.В данном выражении Цсоответствует коду, поступающему на сумматор 8 с РС 7, а ц(й) - коду Я поступающему на узел 8 с фильтра 5, т.е.(р,(с) = 1 с, ср,(с), (8) где Е - постоянный коэффициент пропорциональности,Записывая (7) с учетом (8) и под,ставляя полученное выражение для ,Ч И) в формулу (6), получаютЦ,(й -ц, -ц-- 1 к+ ,(е) - ц, - (9) -ц(е) к+п,-к к,р (О. Сопоставляя выражение (9) с равенством (2), с учетом (3) можно запи "Ф о Р м У л а и з о б Р е т е н и Я сать 5 14 пользовать традиционно применяемый в адаптивных гармонических корректорах (выравнивателях) сигнала трансвермальный фильтр с Регулируемыми коэффициентами отводов.Адаптивная регулировка коэффициента фильтра 5 осуществляется на основе градиентного алгоритма минимизации среднеквадратичного значения сигнала ( (С) на выходе ЦФД 11.вВыходной сигнал ЦФД 11 идентичФ ного ЦФД 2, по аналогии с (4) можно :определить как(, =. Б(е) + п, - 1 с,С(10) где 1 с,2 = 1 с 1 с,.Выходной сигнал ЦФД 11 управляет адаптивной регулировкой коэффициентов фильтра 5, причем регулировка производится по известному алгоритму минимизации среднеквадратичного значения (1) .С учетом (10) можно записать, что минимизации подвергается величина бган6У, = Б(т) +п, - К.рф=+ 2 п, И)Б(Е) - Кг Ср, И)В результате адаптивной регулировки коэффициентов фильтра 5 изменяется значение выходного сигнала этогофильтра, Как видно из формулы (12)минимальное значение т,е. когда неотслеживаемый астатической системой фазовой автоподстройки (ФАП) 2-го порядка сигнал фазового дрожания Б(1) оказывается полностью скомпенсированным посредством вводимой в код адреса поправки кЧ формируемой с помощью адап-" тйвного фильтра 5. При этом в резуль тате настройки фильтра 5 по критериюминимума (12) устанавливаются такие значения его коэффициентов, при которых частотная характеристика фильт. - ра позволяет из смеси ,(С) широко полосного аддитивного шума и (й) иузкополосного фазового дрожания Б выделить сигнал Ц) .Цифровое устройство фазовой. синхронизации по авт,св. В 1225034, 50 о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтоф сцелью повышения помехоустойчивости, введены последовательно соединенные блок задержки, адаптивный фильтр, дополнительный сумматор, дополнительный функциональный преобразователь и дополнительный цифровой фазовый дискриминатор, сигнальный вход и выход которого соответственно соединены с выходом аналого-цифрового преобразо462504 Составитель А.ЯврумовТехред М.Ходанич Корректор А.Обручар Редактор Л.Пчолинская Заказ 538/57 Тирам 627 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 вателя и управляющим входом адаптив.ногО фильтра, тактовый вход которогообъединен с соответствующими входамидополнительного цифрового фазовогодискриминатора, дополнительного функционального преобразователя и цифрового фазового дискриминатора,выход которого подключен к вхоцублока задераки, при этом выход первого реверсивного счетчика подключенк другому входу дополнительного сумматора.