2.2. Поэлементная синхронизация с добавлением и вычитанием импульсов (принцип действия).

В системах синхронизации без непосредственного воздействия на частоту генератора фаза подстраивается в промежуточном преобразователе ПП, через который проходит местное тактовое колебание (генерируемая последовательность тактовых импульсов). В качестве ПП чаще всего используется делитель частоты следования импульсов. Устройства синхронизации с делителем частоты возможно реализовать целиком на дискретных элементах, что упрощает их изготовление, настройку и эксплуатацию. Часто такие устройства называют устройствами с дискретным управлением (или дискретными устройствами синхронизации). Принцип изменения фазы в процессе деления частоты можно пояснить, пользуясь, рис.7а.

ТИ

ФД

Дел. m

СДИИ

Ген.

УУ

Рис. 7а. Структурная схема деления частоты.

f_вч=m*f_т

f_вч

б)

f_г

Доп. импульс

f_вч

t

в)

f_т

Искл. импульс

f_вч

t

г)

f_т

Рис. 7.

б) Нормальный процесс деления в) Добавление импульса г) Исключение импульса

Генератор вырабатывает колебание высокой частоты, в m раз больше тактовой частоты: f_вч=m*fт, где m – коэффициент деления делителя. Формирователь превращает синусоидальное колебание в последовательность импульсов с частотой следования f_вч. Далее частота этой последовательности делится на определенное число m, например, делителем в виде цепочки из двоичных счетчиков. Процесс деления иллюстрируется временной диаграммой, представленной на рис. 7б. На рисунке изображены исходная последовательность импульсов с частотой f_вч и получаемая на выходе тактовая последовательность с частотой f_т. Коэффициент деления m=6. В этом случае на выход выдается каждый шестой импульс входной последовательности импульсов.

Если на вход делителя подать дополнительный импульс через СДИИ, то фаза выходных импульсов (рис. 7в) сместится в сторону опережения на величину, равную периоду колебаний генератора: t=1/f_вч. Дополнительные импульсы не должны совпадать во времени с импульсами высокочастотного генератора. Если один из импульсов, подаваемых на делитель, исключить, то фаза выходных импульсов стремится на ту же величину t в сторону отставания (рис.7г). Таким образом, добавлением и исключением импульсов легко изменять фазу тактовой последовательности в нужную сторону.

2.3. Параметры системы синхронизации с добавлением и вычитанием импульсов.

Рассмотрим основные параметры систем синхронизации:

1. Шаг коррекции _к – выражение в долях единичного элемента смещение фазы тактовых импульсов на выходе делителя при добавлении или исключении одного импульса:

2. Минимальный период корректирования t_min – наименьшее время, в течении которого корректирование не производится. Это время зависит от длительности единичного элемента ₀ и времени усреднения в инерционном элементе (емкости реверсивного счетчика S). При получении информационной последовательности типа 1:1 сигнал на выходе реверсивного счетчика РС появиться после получения S импульсов одного и того же знака с выхода ФД. Поэтому , где В – скорость модуляции, Бод.

3. Погрешность (точность) синхронизации  - величина характеризующая наибольшее отклонение фазы синхросигналов (ТИ) от их оптимального положения, которое с заданной вероятностью может произойти при работе СС. Погрешность синхронизации рассматривается как сумма двух погрешностей – статической и динамической:

Статическая погрешность _ст. – выраженное в долях единичного элемента ₀ фазовое отклонение ТИ при приеме неискаженной информационной последовательности элементов. Величина _ст. определяется параметрами СС: _ст.=_к+_г, где _к – шаг коррекции; _г – относительное смещение фазы тактовых сигналов из-за нестабильности генераторов передачи и приема за время между сигналами управления. Очевидно, что при передаче комбинации 1:1 промежуток времени между сигналами управления составил t=₀*S, что соответствует t_min. При передаче единичных элементов одного и того же знака промежуток времени между сигналами управления бесконечен. Выражение для _ст. можно представить в виде:

Динамическая погрешность _дин. – выраженное в долях единичного элемента фазовое смещение ТИ, вызванное искажениями элементов информационного сигнала (смещениями ЗМ). Искажения длительности принимаемых элементов могут вызвать появление ложных сигналов управления на выходе ФД, а, следовательно, и на выходе инерционного элемента. Эти сигналы могут осуществить ложное корректирование СС в сторону рассогласования фаз. При нормальном распределении смещений ЗМ входящей последовательности со средним значением, равным нулю, и среднеквадратическим отклонением ₀ случайная величина _дин. Также распределена по нормальному закону с дисперсией:

4. Время синхронизации t_с – время, необходимое для корректирования первоначального расхождения фаз  между ТИ (синхроимпульсами) и входящей последовательностью информационных сигналов. Первоначальное расхождение фаз случайно и может лежать в пределах от 0 до +  (от 0 до + ₀/2).

Рассмотрим граничный случай, когда  максимален и равен ₀/2. При приеме информационной последовательности типа 1:1 и y=1: t_cmax=S*m*₀/2. При приеме текста (у=0,5) время синхронизации: t_cmax=S*m*₀.

5. Время поддержания синфазности t_п.с. – время, в течении которого фаза синхросигнала не выйдет за допустимые пределы рассогласования _доп. При прекращении работы СС по подстройке фазы. Подстройка может прекратиться по причине обрыва канала связи или резкого ухудшения его качества, а также в случае долговременного поступления на вход приемника информационных элементов одного и того же знака. Следовательно, время t_п.с. определяет допустимое время обрыва в канале связи, при котором ранее установленная синфазность сохраняется. Время t_п.с. может быть определено по формуле: t_п.с.=_доп./2kB. Величина _доп. Определяется исправляющей способностью приемника  (способностью приемника правильно регистрировать единичные элементы при наличии искажений). Тогда t_п.с.=/2kB. Увеличение t_п.с. при заданной скорости модуляции может быть достигнуто уменьшением коэффициента нестабильности задающих генераторов (т.к. величина  определяется схемой аппаратуры ПДИ и способом регистрации элементов и заранее известна).

6. Вероятность срыва синхронизации Р_с.с. – вероятность того, что фаза синхросигналов под действием помех сдвинется на величину большую |₀/2|. Подобный переход фазы ТИ в соседний элемент полностью нарушает работу синхронной системы связи, т.к. распределители передачи и приема «разойдутся» на элементы, что приведет к нарушению фазирования по циклам. Уменьшить величину Р_с.с. можно увеличением времени усреднения сигналов, поступающих с ФД, т.е. увеличением емкости реверсивного счетчика S. Это в свою очередь приводит к увеличению времени синхронизации t_c и снижению периода корректирования. Поэтому задача снижения Р_с.с. и выбора периода усреднения (емкости S) является вариационной. В результате ее решения необходимо определить оптимальную характеристику того параметра, который наиболее важен в данных условиях.