Магистерская диссертация

Цифровые системы синхронизации

Содержание

Введение……………………………………………………...…………….3

Глава 1. Нелинейная динамика синтезатора частот с петлёй фап………………………………………………………………………………..4

1.1. Анализ бесфильтровой системы ИФАПЧ…………………………5

1.2. Моделирование системы ИФАПЧ с ИЧФД и фильтром второго порядка в частотном режиме…………..…………………………………………9

1.3. Устойчивость системы ИФАПЧ………………………………….13

1.4. Синтез оптимальной по устойчивости и быстродействию структуры синтезатора…………………………………..………………………16

1.5. Переходной процесс синтезатора частот с петлёй ФАП…….….20

Глава 2. Анализ бесфильтровой дискретной системы фазовой автоподстройки при наличии нормального белого шума…………...……23

2.1. Математическая модель системы Импульсной Фазовой Автоподстройки (ИФАП)……………………………………………………….24

2.2. Плотность распределения вероятности рассогласования………28

2.3. Анализ срыва слежения……………………………………...……35

2.3.1. Расчёт среднего времени до срыва слежения……………….36

2.3.2. Расчёт вероятности срыва слежения……………………...…38

Глава 3. Сравнительный анализ цифровых систем синхронизации………………………………………………………………….41

3.1. Структура математической модели ЦСС…………………...……42

3.2. Схема Холмса……………………………………………….……..44

3.3. Схема Осатаке-Огавы……………………………………………..47

3.4. Схема Кессны - Леви…………………………………...………….55

3.4.1.Фильтр случайных блужданий…………………..……………56

3.4.2. N-перед-M фильтр…………………………………………….58

Глава 4. Цифровые системы синхронизации с перестраивающимися параметрами…………………………………………62

4.1. Структура модели ЦСС……………………………...……………63

4.2. Модель схемы Кессны - Леви…………………………………….64

4.3. ЦСС с перестроением параметров………………………………..65

4.3.1. Целевая функция………………………………...……………65

4.3.2. Принцип построения системы………………………………68

4.3.3. Реализация системы……………………………..……………72

4.4. Полоса захвата системы с постоянными параметрами…...……76

4.5. Применение ЦСС с перестроением параметров……………...…77

Глава 5. Анализ сигма-дельта модулятора с одной петлёй……..….79

5.1. Математическая модель устройства квантования…………….…80

5.2. Статистические характеристики ошибки квантования……........85

5.3. Модель с одной петлёй. ………………………………...…88

5.4. Спектральные характеристики при постоянном входном воздействии…………………………………………………………………..…..91

5.5. Моделирование работы при постоянном входном воздействии………………………………………………………………………94

Список использованных источников…………………………………98

Введение

Значение систем синхронизации в современной радиоаппаратуре трудно переоценить, потому что зачастую именно они определяют качество работы системы в целом. Наука никогда не стоит на месте, и в настоящее время существует множество публикаций, посвящённых системам синхронизации, поскольку задача синхронизации является, пожалуй, самой неоднозначной с точки зрения методологии и теории оптимальности.

Круг задач, решаемых системами синхронизации, весьма обширен: слежение за несущими и поднесущими частотами принимаемых сигналов, когерентная демодуляция аналоговых и цифровых сигналов с частотной и фазовой модуляцией, синхронизация и демодуляция двоичных символов цифровой информации, измерение частоты и фазы сигналов, тактовая синхронизация, синтез сложных радиотехнических сигналов, синтез сетки высокостабильных частот, стабилизация частот генераторов различных диапазонов.

В последние годы интенсивно проводятся исследования в области систем синхронизации с элементами дискретизации, что связано с совершенствованием элементной базы микроэлектроники и ростом рабочих частот. Анализ реакции на действие помех достаточно важен для практики. Во многом именно помеховая обстановка определяет точность характеристик. При этом статистические моменты (математическое ожидание и дисперсия) фазовой и частотной ошибок слежения не дают полной информации о поведении цифровой системы синхронизации (ЦСС). Поскольку ЦСС – это нелинейная система, то в ряде случаев необходимо знание плотностей распределения вероятностей (ПРВ) ее переменных состояния. Особенностью ЦСС по сравнению с рядом других является существование множества устойчивых состояний равновесия, что ещё более усложняет картину при действии шумов.