книги из ГПНТБ / Зелигер Н.Б. Основы передачи данных учеб. пособие

тируемого генератора в момент коррекции резко меняется, прини­ мая то или иное дискретное значение. Для повышения точности фа­ зирования и улучшения условий работы корректируемого генера­ тора применяются коррекционные устройства с плавным измене­ нием частоты колебаний корректируемого генератора. Принцип

работы коррекционного устройства с плавным управлением лег­ ко уяснить, пользуясь схемой рис. 4.9. Работа схемы иллюстриру­ ется графиками рис. 4.10.

Коррекционное устройство содержит приемное поляризованное реле Рі, неполяризованное реле Р2 и камертонный генератор с кор­ рекционным поляризованным электромагнитом КЭ; обмотки кор­ рекционного электромагнита включены дифференциально. Функ­ ции фазового дискриминатора и управляющего устройства совме­ щены и выполняются коррекционным электромагнитом.

Кодовые посылки продолжительностью t0 (график а), посту­ пающие в приемное реле Рц преобразуются неполяризованным ре­ ле Р2 в посылки продолжительностью 0,5 to (график б). Время за­ мыкания контакта 3 реле Р равно времени одного периода коле­

коррекционного электромагнита и управляющий магнитный поток Фі ослабит поляризующий (постоянный) поток электромагнита. Когда же с замыканием контакта '3 реле Р2 совпадает замыкание контакта 2 камертона, ток будет протекать по правой обмотке кор­ рекционного электромагнита, и управляющий магнитный поток Ф2 усилит поляризующий поток электромагнита.

Если колебания камертона опережают по фазе частоту прини­ маемых посылок, время замыкания контакта 1 камертона увели­ чится за счет времени замыкания контакта 2 (график в), магнит­ ный поток Фі станет больше магнитного потока Ф& и частота ко­ лебаний камертона снизится.

130

Если частота колебаний камертона отстает по фазе относи­ тельно принимаемых кодовых посылок, то время замыкания кон­ такта 2 камертона увеличится за счет времени замыкания контак­ та 1 (график г), соответственно магнитный поток Ф2 станет боль­ ше магнитного потока Фі, и частота колебаний камертона возра­

стет.

При отсутствии фазового рассогласования между принимаемы­ ми кодовыми посылками и колебаниями камертона время замы­ кания контакта 1 камертона равно времени замыкания контакта 2 (график д), потоки Фі и Ф2 взаимно компенсируются и частота колебаний камертона не изменится.

Таким образом, график замыкания контактов 1 и 2 камертона непрерывно смещается (в ту или иную сторону) относительно гра­ фика замыкания контакта 3 реле Pz, чем и обусловливается плав­ ность корректирования.

ми, посредством которых в процессе корректирования оказывается воздействие на частоту колебаний генератора, более широкое при­ менение находят коррекционные устройства с непосредственным воздействии на корректируемый объект: на положение щеток при­ емного распределителя или на фазу управляющих импульсов. При этом способе в моменты корректирования управляющее устройст­ во воздействует не на частоту генератора, а на промежуточный преобразователь, включаемый между генератором и фазовым дис­ криминатором.

В классической системе Бодо с механическим (гиревым) при­ водом роль такого преобразователя выполнял планетарный меха­ низм одностороннего действия. В большинстве современных систем в качестве промежуточного преобразователя используется делитель частоты.

Основное преимущество способа воздействия на корректируе­ мый объект состоит в более высокой стабильности (примерно на один порядок) местного генератора, частота которого не подверга­ ется изменению при корректировании. Кроме того, при неизменной частоте генератора сокращается время, затрачиваемое на вхожде­ ние передающего и приемного распределителей в сиифазность как вначале работы, так и после временных перерывов связи.

Из коррекционных устройств с воздействием на корректируемый объект наибольшее применение нашла система с добавлением и вы­ читанием импульсов (с дискретным управлением)., впервые пред­ ложенная в 1952 г. Г. Монтессори (Италия).

С х е м а к о р р е к ц и о н н о г о у с т р о й с т в а с п о с т о я н ­ ным к о р р е к ц и о н н ы м э ф ф е к т о м . На рис. 4.11 приведена схема коррекционного устройства с добавлением и вычитанием им­ пульсов. Работа схемы иллюстрируется графиками рис. 4.12. Кор-

рекционное устройство содержит: местный генератор синусоидаль­ ных колебаний Г; формирующее устройство ФУ, которое преобразу­ ет колебания генератора /ген в короткие импульсы (график е); ло­ гические элементы НЕТ и И, выполняющие функции управляюще-

Рис. 4.11. Схема коррекции с постоянным коррекционным эффектом

го устройства УУ; логические элементы Ht и Иг, выполняющие функции фазового дискриминатора ФД; импульсный делитель час­

совпадать во времени с короткими импульсами (границами кодо­ вых посылок),, выдаваемыми входным устройством также на эле-

132

мент Hj фазового дискриминатора (график б). На выходе элемен­ та Иі в моменты поступления границ кодовых посылок возникнут корректирующие импульсы (график д), каждый из которых, воз­ действуя на элемент НЕТ управляющего устройства, запретит (вычтет) один из коротких импульсов местного генератора (гра­ фик е). При воздействии корректирующего импульса на элемент НЕТ посылки на выходе делителя сместятся в сторону отставания на постоянную величину, равную периоду колебаний местного ге­ нератора (график ж).

Если посылки на выходе делителя отстают по фазе относитель­ но кодовых (график з), посылки, выдаваемые делителем на эле­ мент Иг, будут совпадать по времени с короткими импульсами (границами кодовых посылок), выдаваемыми входным устройством также на элемент И2 (график б). На выходе элемента И2 в момен­ ты поступления границ кодовых посылок возникнут корректирую­ щие импульсы (график и), каждый из которых поступит на элемент И управляющего устройства и вызовет тем самым появление (пос­ ле элемента НЕТ) добавочного импульса посередине между им­ пульсами местного генератора (график к). Посылки на выходе де­ лителя сместятся в сторону опережения на постоянную величину, равную периоду колебаний местного генератора (график л).

Степень воздействия корректирующего устройства на регистри­ рующие импульсы при поступлении одной границы кодовой посыл­ ки остается постоянной (постоянный коррекционный эффект), но количество последующих корректирующих импульсов пропорцио­ нально фазовому рассогласованию. Поэтому в результате коррек­ тирования регистрирующие импульсы, снимаемые с выхода коррек­ ционного устройства, поступают на приемный распределитель в оптимальные моменты времени.

С х е м а к о р р е к ц и о н н о г о у с т р о й с т в а с п е р е м е н ­ ным к о р р е к ц и о н н ы м э ф ф е к т о м . В схеме с постоян­ ным коррекционным эффектом при каждом корректировании, неза­ висимо от величины фазового рассогласования, всегда производит­ ся добавление к колебаниям • местного генератора или вычитание из них только одного импульса. Функция фазового дискриминатора заключается только в выявлении направления рассогласования фа­ зы (на отставаіние или опережение), но не в установлении его ве­ личины.

В отличие от этой схемы, в схеме с переменным коррекционным эффектом в процессе корректирования обеспечивается пропорцио­ нальность между величиной фазового рассогласования и количест­ вом добавляемых к колебаниям местного генератора импульсов (при отставании) или количеством вычитаемых из них импульсов (при опережении). При таком способе корректирования фазовый дискриминатор выявляет не только направление отклонения от син­ фазное™, но и определяет величину этого отклонения.

На рис. 4.13 приведена схема коррекционного устройства с пе­ ременным коррекционным эффектом. Работа схемы иллюстрирует­ ся графиками рис. 4.14. Коррекционное устройство содержит: мест-

133

ю- J+L

Л ).

-И*

М ).

\t_on

н)____________ ЧИІИІІІ________1111IIIИ1______

>r u

Рис. 4.14. Графики к схеме коррекции с перемен­ ным коррекционным эффектом

ный генератор синусоидальных колебаний Г, формирующее устрой­ ство ФУ, которое преобразует колебания генератора в короткие импульсы; два логических элемента И4 и Иг, осуществляющих функции управляющего устройства УУ; два триггера Тг[ и Тг2, вы­ полняющих функции фазового дискриминатора ФД; импульсный

134

делитель частоты Д, на вход которого через один из элементов И* или И2 поступают короткие импульсы с частотой, равной частоте колебаний генератора, и с выхода которого выдаются на фазовый дискриминатор (триггер Тг2) импульсы с частотой в герцах, равной скорости передачи в бодах (график в или г), и входное устройство (ВУ), выдающее на фазовый дискриминатор (триггер Trt) корот­ кие импульсы, соответствующие границам кодовых посылок (график б).

В исходном положении, когда на вход схемы кодовые посылки не поступают (перерыв связи), из триггера Trt фазового дискрими­ натора подается напряжение на вход логического элемента Hj уп­ равляющего устройства, и через делитель проходят короткие им­ пульсы. При поступлении на вход схемы первой кодовой посылки («единицы») триггер Тгі опрокидывается и, в свою очередь, через дифференциальную цепочку ДЦ опрокидывает триггер Тг2. Со вхо­ да элемента Иі снимается напряжение, подаваемое триггером Тгі, а на вход элемента И2 подается напряжение от триггера Тг2. Вследствие этого прохождение импульсов через делитель не пре­ кращается (графики д и е).

Рассмотрим случай полной синфазности. Пусть из канала свя­ зи поступают кодовые посылки (график а), чередующиеся по по­ лярности («точки»). При изменении полярности посылки с «О» на «1» импульсы на вход делителя поступят через логический элемент И2. Через промежуток времени 0,5 to, определяемый линией задерж­ ки ЛЗ, триггер Trt опрокинется в исходное состояние, и импульсы на вход делителя начнут поступать через логический элемент И4. Одновременно импульс с выхода делителя опрокинет триггер Тг2 в противоположное состояние, вследствие чего со входа И2 напря­ жение будет снято.

Таким образом, если синфазность не нарушена, то на вход де­ лителя будут поступать импульсы или через элемент И& или через элемент И4.

Вслучае отставания колебаний местного генератора (графики

жи з) после опрокидывания Trj в исходное состояние под действи­ ем импульса, поступившего через линию задержки, Тг2 останется в прежнем состоянии до момента появления импульса на выходе де­ лителя. Вследствие этого импульсы на вход делителя будут посту­ пать одновременно через элементы И4 и И2 в течение промежутка времени £от (графики и и к) и частота их удвоится (добавление импульсов.).

Если колебания местного генератора (графики л и м) будут опережать кодовые посылки, Тг2 опрокинется в противоположное состояние до перехода триггера Trt в исходное состояние под дей­ ствием импульса, поступившего через линию задержки. Вследствие этого на вход делителя импульсы не будут поступать в течение промежутка времени ton. Вычитание импульсов показано на графи­ ках к ио .

Преимуществом схемы с переменным коррекционным эффектом является ее способность быстро реагировать на изменения фазового

135

рассогласования, что значительно уменьшает время вхождения в синфазгюсть. Но пропорциональность коррекционного эффекта вели­ чине смещения границ кодовых посылок может вызвать ложное корректирование при наличии больших краевых искажений. Поэто­ му коррекционное устройство с переменным коррекционным эффек­ том более целесообразно использовать совместно с устройством с постоянным коррекционным эффектом и включать их поочередно (при вхождении в связь).

4.5.Резонансное фазирующее устройство

Вранее рассмотренных фазирующих устройствах регистрирую­ щие импульсы формируются на приеме местным генератором, об­ ладающим заданной величиной коэффициента нестабильности. В этом случае синфазность между приемником и передатчиком под­ держивается корректирующими импульсами, вырабатываемыми

системой автоматического регулирования ‘(автоподстройкой) в ре­ зультате сопоставления границ поступивших кодовых посылок с ко­ лебаниями генератора.

Резонансное фазирующее устройство построено на другой прин­ ципиальной основе. Здесь регистрирующие импульсы выделяются из самих кодовых посылок, причем неизменность фазового положе­ ния регистрирующих импульсов поддерживается узкополосным фильтром, резонансная частота которого в герцах равна электри­ ческой скорости передачи кодовых посылок в бодах.

содержат первую гармоническую составляющую последовательно­ сти кодовых посылок;

—расширитель импульсов Р, представляющий собой триггер с одним устойчивым состоянием равновесия; назначение расширите­ ля состоит в увеличении амплитуды гармонической составляющей (график в) ;

—узкополосный фильтр Ф, резонансная частота которого рав­ на скорости передачи кодовых посылок; на выходе фильтра обра­ зуется напряжение синусоидальной формы (график г), причем ам­ плитуда этого напряжения тем больше (меньше), чем чаще (реже)- происходит смена полярностей кодовых посылок;

—усилитель-ограничитель УО, преобразующий синусоидальное напряжение на выходе фильтра в закономерную последователь­ ность прямоугольных посылок («точки»), график д;

1 3 6

— выходное дифференциальное устройство ДУо, назначение которого состоит в формировании последовательности импульсов для регистрации кодовых посылок методом коротких импульсов (график е), или интегральным методом (график ж).

Сохранение фазового соответствия между частотой передающе­ го генератора и резонансной частотой фильтра в значительной сте-

а )-~ р

Ъ - Р Ъ Г

0 — L

В)_п п п____ппп , п > ?

Рис. 4.16. Графики к структурной схеме резонансного кор­ рекционного устройства

пени зависит от характеристик фильтра. При выборе ширины поло­ сы пропускания фильтра приходится учитывать два противополож­ ных требования: повышение точности фазирования требует суже­ ния полосы пропускания фильтра, что, в свою очередь, требует по­ вышения стабильности частоты передающего генератора и ста­ бильности резонансной частоты фильтра, а снижение стабильности частоты генератора и стабильности резонансной частоты фильтра, а также уменьшение времени вхождения в связь требует расширения полосы пропускания фильтра.

Из самого принципа работы резонансного фазирующего уст­ ройства следует, что в случае кратковременного перерыва связи синфазность между передатчиком и приемником полностью теряет­ ся. Основным достоинством резонансного фазирующего устройства является его экономичность, обусловленная сравнительной просто­ той схемы.

4.6.Влияние погрешности фазирования на вероятность ошибки

ОБЩ И Е СВЕДЕНИЯ

Одним из основных факторов, снижающих достоверность прие­ ма кодовой информации, является п о г р е ш н о с т ь (неточность) фазирования. Под погрешностью фазирования е понимается откло-

137

некие в процессе корректирования регистрирующих импульсов от оптимального положения.

Погрешность фазирования е целесообразно рассматривать как сумму двух погрешностей: статической ес и динамической ед:

Статическая погрешность определяется наибольшим относитель­ ным смещением регистрирующих импульсов от оптимального поло­ жения при поступлении неискаженных кодовых посылок:

где фк — шаг коррекции, т. е. смещение фазы регистрирующих им­ пульсов при каждом корректировании (добавлении или вычитании одного импульса), а фг— смещение фазы из-за нестабильности ча­ стоты передающего и приемного генераторов. Таким образом, пог­ решность е0 не зависит ни от характеристик канала связи, ни от параметров входного устройства, а только от параметров фази­ рующего устройства и от стабильности частоты генераторов.

Динамическая погрешность определяется наибольшим относи­ тельным смещением регистрирующих импульсов от оптимальногоположения при фазировании по кодовым посылкам, подвергнутым искажению.

При рассмотрении устройств фазирования возникает необходи­ мость в определении величины коррекции фаПод величиной кор­ рекции следует понимать смещение регистрирующих импульсов, осуществляемое фазирующим устройством при изменении поляр­ ности на одной из границ между посылками кодовой последова­ тельности:

где коэффициент пропорциональности ая, носящий название кор­ рекционного эффекта, характеризует степень воздействия фазирую­ щего устройства на регистрирующие импульсы при их смещении от оптимального положения.

В схемах фазирующих устройств с постоянным коррекционным, эффектом степень воздействия на регистрирующие импульсы при их смещении от оптимального положения не зависит от величины фазового рассогласования между передающим и приемным рас­ пределителями. Это означает, что коррекционный эффект аэ равен единице и, следовательно, величина коррекции фа равна шагу кор­ рекции фк.

Схемы с постоянным коррекционным эффектом обеспечивая необходимую синфазность, не могут обеспечить быстрое вхождение

всвязь.

Всхемах фазирующих устройств с переменным коррекционным эффектом, используемых для снижения времени вхождения в- связь, степень воздействия на регистрирующие импульсы при их. смещении от оптимального положения пропорциональна или, в предельном случае, равна этому смещению. Это означает, что по-

138

мере нарушения фазового соответствия между передающим и при­ емным распределителями происходит соответственное изменение коррекционного эффекта.

Учитывая, что погрешность фазирования является случайной величиной, выясним влияние процесса корректирования на вероят­ ность ошибки при наличии изохронного искажения.

Р ЕГИ С ТРАЦ И Я КО РО ТКИ М И И М П У Л ЬС А М И

Если обозначить через бг случайное смещение момента регист­ рации (рис. 4.17), то условия правильного приема посылки взамен

фициенты корреляции соответственно между' величинами 6* и öz и между величинами 8Уи б2. Коэффициент корреляции г= гиѵ между величинами и ц ѵ равен по определению

139