книги из ГПНТБ / Теория и техника передачи данных и телеграфия учебник

в сторону опережения на величину, равную периоду колебаний задающего генератора Т. Если же один из импульсов, подавае­ мых на делитель, исключить (рис. 7.7г), то фаза управляющих импульсов сместится в сторону отставания также на величину Т.

Таким образом, посредством добавления или вычитания (ис­ ключения) импульсов, подаваемых на вход делителя частоты, дискретно изменяется фаза управляющих импульсов и тем са­ мым устраняется расхождение по фазе.

а)

Рис. 7.8.

Дискретные коррекционные. устройства могут быть выпол­ нены на любых бесконтактных элементах: лампах, полупровод­ никовых приборах или ферритах с П П Г - — в зависимости от того, на каких элементах строится аппаратура передачи дискрет­ ной информации в целом.

Рассмотрим некоторые схемы основных узлов фазирующих устройств с дискретным управлением, наиболее часто встречаю­ щиеся на практике.

Фазовый дискриминатор. На рис. 7.8а показана одна из воз­ можных схем фазового дискриминатора. Схема состоит из двух ячеек памяти ЯПХ и # Я 2 и двух ячеек «Запрет» # 3 ] и Я32. Р а ­ боту схемы можно проследить с помощью временных диаграмм, изображенных на рис. 7.86. С выхода делителя частоты на фазо­ вый дискриминатор поступают две последовательности импуль­ сов7уп и fyn, сдвинутых относительно друг друга ца 180°, с часто­

личии синфазности соответствует середине принимаемых неиска­ женных посылок. Такую последовательность импульсов принято

называть стробчрующими импульсами. Фаза импульсов / у п ' при наличии синфазности соответствует границам принимаемых не­ искаженных посылок. Такую последовательность импульсов в дальнейшем будем называть сравнивающими импульсами.

ходиться в состоянии «О» и «запрет» выхода сигнала с ячейки ЯП\ не произойдет.

Таким образом, с выхода ячейки ЯТ1\ после каждого сравне­ ния фаз будут поступать импульсы «добавления» на усредняю­ щее устройство. Так как импульсы / в х поступают на ячейку Я3%

вляется формирование импульсов «вычитания». Рассмотренная

Количество ячеек регистра задержки ир выбирается из условия точности воспроизведения величины рассогласования фаз (обыч­ но ыр <:/с/2). Частота тактовых импульсов /р г =А^«р-

Рассмотрим принцип работы дискриминатора. Пусть с мо­ мента времени t\ управляющие импульсы /уп и /у/ отстают по фазе (рис. 7.96). С выхода схемы И\ будут поступать импульсы на вход 2 триггера Тг2, с выхода которого подается «подставка» на схему # 4 . Схема Я 4 открывается и импульсы добавления по­ даются на усредняющее устройство. Время, на которое откроет­ ся схема # 4 , и число импульсов, поступивших на усредняющее устройство, после одного сравнения определяются величиной

Считывание импульсов на схему И3 будет происходить сразу ж е после записи «1» в регистр Рг, однако импульсы со схемы # 3 начнут поступать на усредняющее устройство только тогда, когда на схему # з будет подана «подставка» от триггера Tel.

Добавление

Вычитание

Рис. 7.9.

Усредняющее устройство. Сдвиг фазы управляющих импуль­ сов может быть осуществлен импульсами, поступающими с вы­ хода фазового дискриминатора на управляющее устройство. Но в этом случае на фазу управляющих импульсов влияют случай­ ные искажения границ посылок. Для уменьшения этого влияния результаты сравнения фаз с выхода фазового дискриминатора в виде импульсов добавления или вычитания подаются на усред­ няющее устройство, где происходит дискретное накопление сиг­ налов о разности фаз. Преимущество дискретных способов на­ копления сигналов по сравнению с непрерывными в том, что дискретные способы позволяют «запомнить» сигналы за большее

стоянии, при котором ячейка / соответствует положению «1», а остальные ячейки — положению «О» (Положение ячейки в со­ стоянии «1» на диаграмме отмечается точкой.) При поступлении в момент времени t\ импульса добавления в состояние «1» перей­ дет ячейка 2. В дальнейшем при поступлении как импульсов до­ бавления, так и импульсов вычитания счетчик последовательно занимает определенные состояния, как показано на диаграмме. В момент времени t2 алгебраическая сумма импульсов добавле­ ния и вычитания будет равна емкости счетчика и с выхода / импульс добавления поступает на управляющее устройство, а счетчик возвращается в исходное состояние. В момент времени t3 алгебраическая'сумма импульсов добавления и вычитания также будет равна /Сс =5 и на выходе 2 образуется импульс вычитания. Таким образом, число импульсов і\,2 на выходах 1 и 2 будет равно целому числу от частного:

с использованием реверсивного счетчика обладает адаптивными свойствами. Действительно, частость импульсов на том или ином выходе зависит не только от емкости устройства, но и от законо­ мерности преобладания той или иной величины разности фаз. Очевидно, что при относительно большой величине разности фаз влияние случайных краевых искажений и дроблений посылок будет меньше и частость появления импульсов на одном из вы­ ходов определяется, в основном, величиной Кс- При малой величине разности фаз для выявления истинной ее величины по­ требуется большее число входных сигналов, и поэтому частость импульсов на его выходах уменьшится.

Для большинства усредняющих устройств с использованием реверсивного счетчика характерно возвращение в исходное со­ стояние при появлении импульса на одном из его выходов. Од­ нако возможны и другие алгоритмы работы усредняющего уст­ ройства. На рис. 7.10а пунктирной линией показано возвращение в состояние «1» ячейки, с которой был выдан импульс. В этом случае с противоположного выхода будет выдан импульс только тогда, когда алгебраическая сумма импульсов, поступивших на входы добавления и вычитания, будет равна 2КС- Такой алго­ ритм работы при относительно большой разности фаз уменьшает коэффициент пересчета до единицы, и частость появления им­ пульсов на выходе счетчика становится равной частости импуль­ сов, поступающей от фазового дискриминатора. Следовательно, увеличивается адаптивное свойство устройства и уменьшается время устранения разности фаз. Подобные счетчики получили название реверсивных счетчиков с блокировкой.. .

Управляющее устройство. С помощью управляющего устрой­ ства осуществляется изменение частоты следования импульсов, поступающих от генератора на делитель частоты. Для обеспече­ ния изменения фазы управляющих импульсов как в сторону опе­ режения, так и в сторону отставания необходимо, чтобы при от­ сутствии импульсов управляющего воздействия (добавления и вычитания), т. е. / Д о б = / в ы ч = 0 , на делитель частоты поступали импульсы от задающего генератора с частотой следования, рав­ ной fsr — KN.

В простейшем случае реализация данного условия может быть осуществлена следующим образом. Импульсы, полученные

следовательность импульсов подается на делитель частоты с ко­ эффициентом деления к. На выходе делителя частоты выраба­ тывается частота следования импульсов, численно равная скоро­ сти телеграфирования, т. е. fyn = N. Вспомогательная последова­ тельность импульсов используется для обеспечения изменения частоты следования основной последовательности как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения.

Принцип работы управляющего устройства с использованием двух последовательностей импульсов можно уяснить с помощью функциональной схемы и диаграммы, показанных на рис. 7.1 L

этом на выходе ячейки будут получены иміпульсьі, которые через схему ИЛИ поступают на делитель частоты. При появлении им­

добавлен импульс (рис. 7.116). Следовательно, в процессе ра­ боты при многократном сравнении фазы посылок на выходе управляющего устройства частота следования импульсов будет равна ?уу=Г*зг±А/, где A f — средняя частота следования импуль­ сов на входе добавления или вычитания.

Очевидно, что значение А/ будет зависеть от скорости теле­ графирования N, емкости усредняющего устройства Кс, относи­ тельного периода следования смен полярностей посылок bo и ча­ стоты следования импульсов с фазового дискриминатора fp?. Максимальное значение А/макс равно :<

Nap

Д ля устройств фазирования, в которых используется фазовый

Особенность рассмотренного управляющего устройства за­ ключается в простоте его реализации. Часто на практике совме­ щают функции управляющего устройства с делением частоты.

Рис. 7.11.

Для этой цели используются отдельные каскады делителей с пе­ ременным коэффициентом деления. Импульсами добавления уменьшают коэффициент деления, а импульсами вычитания — увеличивают. Такие делители получили название управляемых.

Коррекционный эффект. Дл я оценки качества работы устрой­ ства фазирования по посылкам представляет интерес величина сдвига управляющих импульсов как реакция замкнутой системы автоматического регулирования при одном измерении разности фаз между входной последовательностью и управляющими им­ пульсами. Для этого введем понятие коррекционного эффекта.

Коррекционным эффектом называется величина смещения по фазе приемного распределителя (или управляющих импульсов,

определяющих фазу приемного распределителя), отнесенная к длительности элементарной посылки 'to, при получении (регист­ рации) одной границы принимаемых посылок.

Значение коррекционного эффекта Кэ можно представить в виде зависимости выходной величины смещения фазы управляю­ щих импульсов от величины разности фаз на входе. Очевидно, что если в замкнутом контуре корректирования существует не­ линейный элемент, то эта зависимость будет нелинейной и выход­ ная величина смещения фазы не зависит от величины разности фаз. Так, например, в рассмотренной выше схеме рис. 7.6а нели­ нейным элементом является управляющее устройство, в качестве которого используется реле. Если в схеме с дискретным управ­ лением использовіать фазовый дискриминатор, с помощью кото­ рого определяется только знак разности фаз (см. рис. 7.8а), то значение Л"э также не будет зависеть от величины разности фаз.

о§

Рис. 7.12.

Таким образом, для релейных устройств значение коррекци­ онного эффекта не зависит от величины разности фаз. Поэтому подобные устройства получили название фазирующих устройств с постоянным коррекционным эффектом. Уравнение коррекцион­ ного эффекта для рассмотренных устройств можно записать в виде

и найдем абсолютное значение коррекционного эффекта дл-я не­ линейного устройства с дискретным управлением без непосред­ ственного воздействия на параметры генератора.

*) Sign л—сигнум от х — функция от действительного числа х, равная

соответственно 1, если х—положительная величина, 0 при х = 0 и —1 при

х < 0.

Исходя кз определения коррекционного эффекта, его значе­ ние можно получить как приращение частоты следования управ­ ляющих импульсов на единичное измерение разности фаз. Ча­ стота следования управляющих импульсов при отсутствии управ­

Как следует из (7.11), величина Кэ зависит от общего коэф­ фициента деления частоты задающего генератора к и емкости усредняющего устройства Кс. Чем больше к, тем меньше вели­ чина сдвига по фазе управляющих импульсов.

Особенность схем фазирования с дискретным управлением в том, что при одной регистрации разности фаз управляющего воз­ действия может не быть, если /Сс >1. Система может перейти из одного состояния в другое, т. е. реакция системы на одно срав­ нение фаз выражается сменой состояния усредняющего устрой­ ства, как, например, показано на рис. 7.106, а управляющее воз­ действие на фазу управляющих импульсов не произойдет. Управ­ ляющее воздействие возникает, если число регистрируемых гра­ ниц равно Ко и все результаты сравнения имеют один знак или если выполняется условие (7.6). В этом случае

Величину 1/к принято называть шагом коррекции. Шаг кор­ рекции равен относительной величине сдвига по фазе управляю­ щих импульсов при добавлении или вычитании одного импульса из последовательности импульсов, поступающих от задающего генератора. При выборе величин к и Кс исходят из требований, которые предъявляются к точности синфазности и времени уста­ новления синфазного состояния. Обычно на практике выби­ раются к = 30^-100 и /Сс = 5-г-10.

В том случае, когда в замкнутой оистеме регулирования от­ сутствуют существенно нелинейные элементы, зависимость вели­ чины сдвига фазы управляющих импульсов от разности фаз можно аппроксимировать линейным уравнением. Такие устрой­ ства принято называть устройствами фазирования с пропорцио­ нальным регулированием или устройствами с переменным коррекционным эффектом. К ним можно отнести схему фазирования с непосредственным воздействием на параметры генератора (см. рис. 7.6г), а также схему без непосредственного воздействия на генератор с дискретным управлением, если фазовый дискрими­

нием Кэ увеличивается с увеличением 6 дискретно. Число и вели­ чина зон-«ступенек», в пределах которых коррекционный эффект остается постоянным, зависит от частоты, с которой происходит считывание с регистра Рг (см. рис. 7.9а), а также от емкости усредняющего устройства и общего коэффициента деления ча­ стоты. В том случае, когда fVr~>N, ступенчатую зависимость можно аппроксимировать прямой линией.

Статическая погрешность фазирования. Статической погреш­ ностью фазирования 6С называется относительное смещение фазы управляющих импульсов от синфазного положения при приеме неискаженных по длительности посылок в установив­ шемся режиме. Статическая погрешность фазирования опреде­

сов, обусловленное нестабильностью задающих генераторов пе­

(коррекционными) посылками это время определяется периодом следования последних и емкостью усредняющего устройства. Если фазирование осуществляется по рабочим посылкам, то /к

где to — длительность элементарной посылки; Ь0 — средний отно­ сительный период следования смен полярностей посылок, по ко­ торым производится сравнение фаз; Кс — емкость усредняющего устройства.

Исходя из изложенного