11

Дидактичний матеріал до лекцій 08 і 09 з кредит. модулю “ТКОС-1”, сем. 7

“ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ СИНХРОНІЗАЦІЇ АПАРАТУРИ та ОБЛАДНАННЯ ЦСП”

Введение. Назначение и классификация систем тактовой синхронизации

1. Системы тактовой синхронизации с пассивной фильтрацией

2. Системы тактовой синхронизации с автоподстройкой частоты

“ЦИКЛОВАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ в ЦСП”

1. Принцип организации цикловой синхронизации

2. Динамика работы и параметры системы цикловой синхронизации

Табл. 1. Вимоги до синхронної та синфазної роботи ЦСП

Синхронность	Синфазность
постоянная и одинаковая скорость обработки ЦС  на передаче и приеме ЦСП обеспечивается системой ТС – тактовой синхронизации	правильное (согласованное с передачей) распределение импульсов ЦС по устройствам обработки на приеме обеспечивается системой ЦС – цикловой синхронизации

Р ис. 1. Условно явление синхронной и синфазной работы можно показать на примере двух кварцевых часов, стрелки которых перемещаются с одной скоростью (синхронно) и показывают одно и то же время (синфазно) (например с точностью до 1 секунды).

Табл. 2. Шляхи забезпечення синхронної роботи ЦСП

Синхрон-ность	1ый путь	С помощью высокостабильных ЗГ на передаче и приеме (при VЦС =2 М → КЗГ = Δf/f = 10-11…10-12???)	Рис. 2
	2ой путь	С помощью системы ТС (УВТЧ) (при VЦС =2 М → КЗГ = Δf/f = 10-6…10-7!!!)	Рис. 3 и 4

Р ис. 2. Обеспечение синхронности обработки цифровых сигналов на передаче и приеме цсп с использованием высокостабильных зг

Табл. 3. Способи взаємодії передаючих та приймальних частин ЦСП систем тактової синхронізації

Системы ТС	а)	по специальному сигналу ТС: → передается или по отдельной физической цепи, или по отдельному каналу передачи	Рис. 3
	б)	по информационному сигналу, из которого определенным образом выделяется ТС	Рис. 4

Р ис. 3. Система тс по специальному сигналу тс с помощью отдельной физической цепи или отдельному каналу передачи р ис. 4. Система тс по по информационному сигналу

Табл. 4. Способи виділення тактової частоти f _Т в ЦСП

Выделение сигнала ТС из информа-ционного	Пассивная фильтрация	На основе УПФ [рис. 5]
	Автоподстройка частоты ЗГПРИЕМА	С аналоговым управлением [рис. 13]
		С дискретным управлением [рис. 14])

Табл. 5. Місце знаходження пристроїв виділення тактової частоти f _Т в ЦСП

Расположение УВТЧ в ЦСП
УВТЧ НРП	УВТЧ входных устройств МUХ	УВТЧ выходных устройств DМUХ

Р ис. 5. Структурная схема УВТЧ с пассивной

фильтрацией и временные диаграммы,

поясняющие его работу

– ПК / преобразователь кода

– УПФ / узкополосный полосовой фильтр

– УО / усилитель-ограничитель

– ДЦ / дифференцирующая цепь

– ФТИ / формирователь тактовых импульсов

–f _Т/тактовая частота

Рис. 6. Энергетический спектр случайной последовательности однополярных импульсов GН(f) - непрерывная составляющая GД(f) - дискретная составляющая (гармоники кратные f Т)

f_Т = f_{Т ИНФ. СИГН.} = 1/Т

Табл.6. Способи усунення довгих послідовностей нулів

Способы устранения длинных последовательностей «0»
1) Скремблирование	2) Кодирование
Доведение ЦС до равновероятного появления «1» и «0»	Приведение ЦС до ЦС без длинных пачек «0» с помощью специальных кодов (например, НДВ –3/КВП-3)
Рис. 7	Рис. 8

Р ис. 7. Скремблирование информационного сигнала р ис. 8. Кодирование информационного сигнала с помощью специальных кодов

Дрожание фазы – джиттер и вандер

Рис. 9. Эффект смещение импульсов на временной оси (дрожание фазы)

Висновок 1.1. Аналіз впливу УПФ

УПФ выделяет из спектра однополярного сигнала дискретную составляющую fТ

Реальный УПФ имеет конечную полосу пропускания (пп) Δf. Тогда в пп УПФ кроме дискретной составляющей fТ попадает часть составляющих непрерывного спектра. При совпадении средней частоты пп УПФ с fТ дополнительные составляющие спектра будут расположены симметрично относительно fТ и их амплитуды можно считать равными, а сигнал на выходе УПФ представляет собой несущую с симметричными боковыми полосами, что соответствует амплитудной модуляции (АМ) несущей (чем шире, больше, величина Δf, тем больше глубина модуляции)

Несмотря на АМ несущей, моменты перехода сигнала fТ через нуль не смещаются и после обработки сигнала в ДЦ временные сдвиги импульсов относительно теоретического отсутствуют. Из – за модуляции несущей, амплитуды! импульсов на выходе ДЦ будут разными

Рис. 10. Влияние УПФ при совпадении средней частоты полосы пропускания фильтра f_Ф с f_Т

Δf – конечная полоса пропускания УПФ

f_Т – тактовая частота / дискретная составляющая G_Д(f)

f_Ф – средняя частота полосы пропускания УПФ

Рис. 11. Влияние УПФ при не совпадении средней частоты полосы пропускания фильтра f_Ф с f_Т

Висновок 1.2. Накопление фазового сдвига из – за влияний УПФ

Поскольку отклонение средней частоты пп УПФ fФ относительно fТ будет у разных фильтров разное (причем и в одну и в другую сторону), то фазовые дрожания различных УВТЧ при их последовательном соединении будут компенсировать друг друга и их величина определяется последним УВТЧ

Рис. 12. Влияние порога срабатывания (чувствительности) ФТИ (ΔU) на длительность тактовых импульсов на его выходе ΔU - порог срабатывания

Висновок 1.3. Накопление фазового сдвига из – за влияний ФТИ

При последовательном соединении УВТЧ временные флуктуации ТИ за счет ФТИ не компенсируют друг друга, т. е. будут расти пропорционально числу УВТЧ (накапливаться)

Табл. 4. Способи виділення тактової частоти f_Т з інформаційного сигналу

Выделение сигнала ТС из информа-ционного	Пассивная фильтрация	На основе УПФ [рис. 5]
	Автоподстройка частоты ЗГПРИЕМА	С аналоговым управлением [рис. 13]
		С дискретным управлением [рис. 14]

Рис. 13. Структурная схема УВТЧ с АФАПЧ ФД–фазовый детектор УУ–устройство управления ГТЧ–местный генератор ТЧ ДЧ на n–делитель частоты на n

Рис. 14.  Структурная схема УВТЧ с ДФАПЧ (ДАПФ) ФД–фазовый детектор УУ–устройство управления ДЧ на n–делитель частоты на n ГО–генераторное оборудование

Рис. 15. Структурная схема системы цикловой синхронизации

ЦР_ПЕР–цикловой распределитель передачи

ГЦС–групповой цифровой сигнал

ЦР_ПР–цикловой распределитель приема

ПСС–опознаватель+анализатор

УВТЧ–устройство выделения ТЧ

Рис.16

Рис.17. Структура приймальної частини приймача синхросигналу

DMUX/УВР – демультиплексор / устройство временного разделения

Примечание: