Система фап

Для хорошей фильтрации наиболее оптимальным является применение следящего узкополосного активного фильтра на основе ФАП.

ФВ – фазовый вращатель

ФД – фазовый детектор (фазовая дескриминанта)

УГ – управляемый генератор

Активный узкополосный фильтр находит очень широкое приминение (для синхронного приема).

Есть f0 – сигнал, надо выделить его с минимальной ошибкой (ошибка по фазе должна быть обязательно)

БЕЗ ОШИБКИ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА НЕ РАБОТАЕТ

Формируется сигнал ошибки, который подстраивает фазу управляемого генератора с тем, чтобы рассогласование фаз сигналов управляемого генератора и входного сигнала было по возможности минимальным.

В решении поиска обратная связь разрывается.

Таким образом, имеем систему фаз, которая формирует нам полностью очищенный от шумов сигнал и выдает напряжение, когерентное входному сигналу (в смысле частоты фазы).

Чем замечательная эта система? Чрезвычайно привлекает: пропал сигнал – что будет? Ничего старшого, ибо система эта с памятью. На выходе интегратора напряжение останется. Если поставить 2 интегратора, то будет даже память по скорости.

На основе системы ФАП строят систему тактовой синхронизации. Сохраняется синхронизация, если пропадает сигнал.

Совершенно понятно, что фильтры нижних частот и интегратор обрезает шумы.

Tau_фап – постоянная системы шумов.

Dfфап=1/ Tau_фап время фильтрации можно увеличивать, частота может уменьшаться, т.е. мы можем делать фазовую ошибку сколь угодно малую.

Системе ФАП лежит в основе системы синхронизации.

Tau_фап>>tau0

Устойчивость системы ФАП всегда выше, чем обычной решаюшей схемы.

На входе может произойти скачок частоты фазы.

Df экв dф

Если скачок частоты фазы на входе превзойдет полосу удержания, то будет срыв слежения: на выходе будет модулироваться фаза и частота (чм\фм биение).

Полоса удержания определяется временем фильтрации (полосой системы ФАП).

Таким образом, на пути теоретически неограниченного увеличения времени фильтрации и соответственно уменьшением ФАП полосы есть ограничение – время удержания.

Оно будет на порядок или много больше, чем время фильтрации решающей схемы.

Система ФАП описывается уравнением в частных производных.

Можем предположить, что в режиме слежения разность фаз небольшая. В начальный момент времени система должна быть разомкнута, осуществляется поиск разомкнутого сигнала.

Основным моментом является то, что в режиме слежения фильтрующая способность системы ФАП определяется полосой системы ФАП, которая обратно пропорционально времени интегрирования или постоянной фильтра.

Принципиальных ограничений на время интегрирования или уменьшение полосы системы ФАП в установившейся системе нет. Таким образом, фильтрующие способности ФАП могут быть теоретически очень большими.

Фильтрацию сигнала для формирования опорного напряжения можно осуществить лучше, чем фильтрацию информационного символа.

Если пропал входной сигнал, то на выходе будет просто опорное напряжение. Эта система с памятью.

Полоса системы ФАП значительно меньше, чем .

Фильтрующая способность системы формирования опорного напряжения на основе системы ФАП намного выше, чем фильтрующая способность IPC.

На основе системы ФАП строятся все хорошие системы с тактовой синхронизацией. Достоинство системы ФАП состоит в том, что если сигнал забит помехами, то IPC врет, а тактовая синхронизация есть. При таком условии сигнал можно декодировать. Высокая помехоустойчивость для информационных систем очень важная вещь.

Если помех нет, то ограничений по уменьшению полосы нет. Уменьшая полосу, мы уменьшаем полосу удержания ФАП.

Схема Сифорова

По сравнению с первой схемой, отсутствует делитель частоты (уменьшает вероятность перескока фазы при воздействием частоты), есть фильтрация опорного напряжения, которая дополнена удвоителем.

Принципиально, манипуляция осуществляется на 180 градусов. Эффект неопределенности начальной фазы остается в связи с тем, что частота удваивается.

ДФ – дискриминатор фазы

Проблема обратной работы мы не снимаем, т.е. остается неопределенность фазы.

Недостаток: 2 удвоителя (удваивается неопределенность фазы)

Схема с одним удвоителем:

СМ – линейный смеситель. Осуществляет сдвиг по частоте.

В радиоприемнике осуществляется формирование промежуточной частоты.

Исключение второго удвоителя: уменьшение вероятности перескоков фазы, уменьшение неопределенности фазы.

Схема Костоса

Необходимо избавиться от удвоения частоты, чтобы уменьшить вероятность перескока фазы.

1 вариант схемы:

Перед нами стоит задача снятия манипуляции. Возникает идея использования информационной последовательности. УГ выдает немодулированный сигнал с фазовой ошибкой. Недостаток: перемножитель работает на постоянном токе.

На выходе умножителя немодулированный сигнал f₀

Если манипуляция осуществляется на угол, несколько меньший pi, то можно рассчитывать, что неопределенности можно избежать.

2 вариант схемы (с более приемлемым режимом работы):

Здесь манипуляция снимается на входе. Есть возможность четко выделить систему ФАП. На вход перемножителя поступает модулированный сигнал и последовательность информационная.

Схемное решение здесь более предпочтительно (перемножитель работает на переменном токе, схема смотрится более наглядно – это приятно для изучения)

Помехоустойчивость не самая высокая.

А можно выделить в канале связи полосочку для передачи немодулированного колебания.

Принципиально, эти фвещи эквивалентны, что мы манипулируем фазу на меньший угол (напр. 120 гр) – получаем определенный энергетический проигрыш – придется тратить энергию.

Так вот мы можем её тратить на передачу по отдельному каналу либо, эквивалентно – компенсировать не самую оптимальную манипуляцию.

Оптимальная схема когерентного приема фазоманипулированных сигналов:

В теории когерентной связи строго показывается, что оптимальной схемой приема является схема когерентного приема с перекрестными связями. Для формирования опорного напряжения фазового детектора необходимо:

• Входной сигнал

• Выходной сигнал (информационный символ)

Сигнал тактовой синхронизации не сформируется без информационной последовательности.

В рассмотренной схеме формирования опорного напряжения не гарантируется определенность фазы, и возможен эффект обратной работы. Если система автоматическая, то эффективность обратной работы можно скорректировать.

Если не используется отдельный синхроканал, то возможно два принципа:

• Модуляция по фазу на угол < 180⁰

• Использование относительной фазовой телеграфии (ОФТ) или относительной фазовой манипуляции (ОФМ)