Следует заметить, что если необходимо сформировать последовательность импульсов, к которой предъявляются, в смысле структуры, какие-то дополнительные требования, то дешифратор может быть реализован либо с помощью элементов И, ИЛИ, НЕ, либо с помощью ПЗУ.

6.3.2. Тактовая синхронизация. Выделитель тактовой частоты

Для обеспечения согласованной работы оборудования передающей и приемной станций ЦСП необходимо синхронизировать генераторное оборудование передачи и приема (ГОпер и ГОпр). В ЦСП используется несколько видов синхронизации, а именно: тактовая, цикловая и, в отдельных случаях, сверхцикловая.

Тактовая синхронизация обеспечивает равенство скоростей обработки сигналов, как на оконечных станциях системы передачи, так и в регенераторах линейного тракта, а цикловая (сверхцикловая) синхронизация позволяет обнаружить на стороне приема начало цикла (сверхцикла), и тем самым дает возможность правильно разделить групповой сигнал на канальные.

Рассмотрим работу системы тактовой синхронизации. Итак, для обеспечения синхронного режима работы на сторону приема должен поступать сигнал тактовой частоты. Возможны несколько вариантов организации передачи синхросигнала. Первый вариант предполагает передачу сигнала тактовой частоты отдельно от информационного сигнала. При этом синхросигнал может поступать либо от ГОпер, здесь используется принцип «ведущий – ведомый» (например, ГОпер – «ведущий», ГОпр – «ведомый»), либо от внешнего эталонного генератора, от которого синхронизируется и ГОпер, и ГОпр. Второй вариант предусматривает выделение колебания тактовой частоты непосредственно из спектра линейного цифрового сигнала с помощью выделителя тактовой частоты ВТЧ (напомним, что линейным называется сигнал, передаваемый по линейному тракту). В плезиохронных ЦСП наиболее широко применяется второй вариант, что объясняется экономичностью подобного решения. Рассмотрим работу ВТЧ более подробно.

Выделитель тактовой частоты, схема которого приведена на рис. 6.39, осуществляет выделение из линейного сигнала колебания

297

тактовой частоты и формирует из этого колебания последовательность импульсов с такой же частотой следования. В состав ВТЧ входят: двухполупериодный выпрямитель (В), ограничитель амплитуд (ОА1), полосовой фильтр (ПФ), резонансная частота которого совпадает с тактовой частотой, фазовращатель (ФВ) и формирователь хронирующей последовательности (ФХП). В свою очередь, ФХП содержит выравниватель амплитуд, включающий в себя двусторонний ограничитель амплитуд (ОА2) и контур ударного возбуждения (К), а также двусторонний ограничитель амплитуд (ОА3), формирующий последовательность импульсов тактовой частоты.

Энергетический спектр случайного импульсного сигнала, в общем случае, содержит как непрерывную Gн(ω) , так и дискретную Gд(ω) составляющие: G(ω) = Gн(ω) + Gд(ω) , где Gд(ω) представляет со-

бой набор гармоник, кратных тактовой частоте сигнала. Однако следует заметить, что дискретная составляющая пропорциональна квадрату среднего значения импульсного сигнала, а следовательно, в двуполярном сигнале с нулевым средним она отсутствует. В связи с этим, поступающий на вход ВТЧ линейный цифровой сигнал (рис. 6.40, а), как раз и представляющий собой последовательность двуполярных импульсов с нулевым средним, выпрямляется с помощью двухполупериодного выпрямителя, на выходе которого формируется импульсная последовательность с ненулевым средним (рис. 6.40, б), содержащая, соответственно, в своем спектре дискретную составляющую тактовой частоты.

Для увеличения амплитуды спектральной составляющей тактовой частоты выпрямленный сигнал ограничивается в ОА1 по амплитуде,

298

в результате чего формируются импульсы полутактовой длительности (рис. 6.40, в). Из полученной на выходе ОА1 последовательности импульсов с помощью полосового фильтра (ПФ) выделяется квазигармоническое колебание тактовой частоты (рис. 6.40, г).

Фазовращатель ФВ изменяет фазу квазигармонического сигнала, что в дальнейшем позволяет обеспечить фазирование последовательности импульсов тактовой частоты на выходе ВТЧ по отношению к импульсам информационного сигнала.

С выхода ФВ сигнал поступает на вход формирователя хронирующей последовательности ФХП, где сначала с помощью ограничителя

299

амплитуд ОА2 и контура ударного возбуждения К осуществляется выравнивание амплитуды квазигармонического сигнала (рис. 6.40, д, е), а затем с помощью ограничителя амплитуд ОА3 формируется последовательность импульсов тактовой частоты (рис. 6.40, ж).

Необходимость выравнивания амплитуды объясняется тем, что амплитуда квазигармонического сигнала на выходе фильтра, в зависимости от того насколько часто на вход ВТЧ поступают импульсы, будет меняться. Иными словами, амплитуда данного сигнала будет определяться статистикой передаваемого цифрового сигнала, т. е. количеством переходов «0»→ «1» и «1»→ «0». Так, например, при появлении в цифровом сигнале последовательности нулей, амплитуда сигнала на выходе фильтра будет уменьшаться.

Точки квазигармонического сигнала, положение которых практически не зависит от статистической структуры передаваемого цифрового сигнала, соответствуют моментам перехода квазигармонического сигнала через ноль. В связи с этим, последовательность импульсов тактовой частоты формируется в ФХП таким образом, что положения фронтов импульсов совпадают с моментами перехода квазигармонического сигнала через ноль. Однако неточность определения моментов перехода через ноль, связанная со смещением относительно нуля порогового значения, при котором происходит формирование фронтов импульсов, будет приводить к возникновению в хронирующей последовательности фазовых дрожаний, обусловленных изменением амплитуды квазигармонического колебания. Для уменьшения фазовых дрожаний как раз и осуществляется выравнивание амплитуды. С этой целью квазигармонический сигнал (рис. 6.40, г) подается на вход двухстороннего ограничителя амплитуд ОА2, на выходе которого формируется последовательность импульсов с постоянной амплитудой (рис. 6.40, д). Выход ОА2 подключен к контуру ударного возбуждения К, представляющему собой LC контур и настроенному на тактовую частоту. Из спектра последовательности импульсов контур К выделяет квазигармоническое колебание тактовой частоты (рис. 6.40, е), амплитуда которого практически не зависит от статистики передаваемого цифрового сигнала. Таким образом, в ВТЧ выделение колебания тактовой частоты осуществляется дважды: один раз – с помощью полосового фильтра ПФ, а второй

300

раз – с помощью контура ударного возбуждения К. Выходной двухсторонний ограничитель амплитуд ОА3 обеспечивает формирование последовательности импульсов тактовой частоты (рис. 6.40, ж).

Следует заметить, что наличие непрерывной составляющей спектра Gн(ɷ) импульсного сигнала будет приводить к возникновению в хронирующей последовательности фазовых флуктуаций, т. е. отклонений импульсов от своих идеальных временны́х положений, при этом отклонения будут носить колебательный характер. В зависимости от частоты флуктуаций различают: фазовые дрожания (джиттер) – частота флуктуаций больше или равна 10 Гц, и дрейф фазы (вандер) – флуктуации с частотой менее 10 Гц. Появление фазовых дрожаний и дрейфа фазы объясняется тем, что часть непрерывной составляющей спектра Gн(ɷ) будет попадать в полосу пропускания фильтра ПФ и, соответственно, оказывать мешающее воздействие. В результате как амплитуда сигнала на выходе фильтра, так и положение моментов перехода этого сигнала через ноль будут меняться.

Анализ спектра сигнала на входе ПФ показывает, что непрерывная составляющая Gн(ɷ) обусловлена статистикой передаваемого цифрового сигнала, а также наличием межсимвольных искажений (МСИ). Влияние статистики передаваемого сигнала, проявляющееся в изменении амплитуды квазигармонического сигнала на выходе фильтра, уменьшают, как уже было сказано выше, путем выравнивания амплитуды в ФХП. Таким образом, в данном случае основной причиной фазовых флуктуаций являются межсимвольные искажения, возникающие из-за неидеальности частотных характеристик линии. Коррекция линейных искажений позволяет устранить МСИ лишь частично, а поэтому импульсы, поступающие на вход полосового фильтра, оказываются смещенными относительно номинальных временны́х положений, что в свою очередь вызывает флуктуации моментов перехода через ноль квазигармонического сигнала на выходе фильтра, а следовательно, приводит к появлению фазовых дрожаний в импульсной последовательности на выходе ВТЧ.

Негативное воздействие высокочастотных фазовых флуктуаций проявляется в увеличении вероятности ошибки при регенерации цифрового сигнала, а накопление низкочастотных флуктуаций приводит к дополнительным искажениям в каналах ТЧ за счет смещения

301