4.2. Тактовая синхронизация

Тактовая синхронизация позволяет осуществлять синфазную обработку элементов цифрового сигнала. Генератор тактовых импульсов на передающей стороне обеспечивают требуемый период следования элементов цифрового сигнала. На приемной стороне тактовые импульсы управляют работой ключа в схемах приема цифровых сигналов. Погрешность тактовой синхронизации приводит к тому, что моменты замыкания ключа в схеме приема не соответствуют моментам окончания элементов кодовых комбинаций. Допустимая погрешность тактовой синхронизации составляет 0,03…0,05 от длительности элемента цифрового сигналаT_.Погрешность тактовой синхронизации обусловлена нестабильностью частот генераторов тактовой частоты на передающей и приемной сторонах и случайным характером временной задержки сигнала. Нестабильность частот тактовых генераторов часто учитывают во временной задержке сигнала. Считается, что частоты генераторов совпадают и не известна только временная задержка сигнала. Различаютавтономную и принудительную тактовую синхронизацию. При автономной синхронизации в начале сеанса связи передается специальный синхронизирующий сигнал и по нему осуществляется вход в синхронизм. Синхронизирующий сигнал представляет кодовую комбинацию с известной, на приемной стороне, манипулирующей последовательностью. Этот сигнал должен существенно отличаться от кодовых комбинаций, несущих информацию. Дальше работа устройства синхронизации осуществляется в автономном режиме. Устройства принудительной тактовой синхронизации извлекают информацию о тактовой частоте, чаще всего, непосредственно из передаваемого цифрового сигнала непрерывно.

В широкой практике сведения о тактовой частоте извлекаются из передаваемой информационной последовательности с использованием демодуляторов цифрового сигнала без синхронизации. Пример структурной схемы демодулятора ЧМн сигналов без синхронизации приведен на рис.4.8.

На выходе суммирующего устройства формируется биполярный сигнал, поступающий после ФНЧ на вход решающего РУ с порогом h = 0. В момент достижения сигналом порогового уровня на выходе решающего устройства вырабатывается тактовый импульс, смещенный относительно начала элементов на половину длительности элемента. Процесс формирования тактовых импульсов с использованием демодулятора ЧМн сигнала без синхронизации поясняется на рис.4.9.

Недостатком такого способа формирования тактовой последовательности является отсутствие тактовых импульсов на интервале группирования элементов одного знака в передаваемой информационной последовательности. Для увеличения точности синхронизации, окончательная оценка фазы тактовой частоты, может производиться по ряду измерений в следящем фильтре. Следящие фильтры подразделяются на схемы с непосредственным воздействием и без непосредственного воздействия на генератор. Недостатком схемы следящего фильтра с непосредственным воздействием на генератор является низкая стабильность частоты подстраиваемого ГТИ из-за непосредственного воздействия на генератор. Поэтому более широкое распространение получила схема без непосредственного воздействий на ГТИ.Схема следящего фильтра без непосредственного воздействия на генератор представлена на рис.4.10.

Генератор Г формирует последовательность импульсов с частотой в dраз выше тактовой частотыf_ти затем делитель частоты ДЧ с коэффициентом деленияd преобразует частоту генератораf_г к тактовой частоте. Сигнал с выхода ФД воздействует через ФНЧ и УЭ на схему добавления и исключения импульсов СДИИ. В зависимости от знака рассогласования в СДИИ добавляется или исключается один импульс. Добавление или исключение одного импульса в СДИИ приводит к сдвигу тактовой последовательности на выходе ДЧ влево или вправо на величинуТ/d.

Графики, поясняющие принцип функционирования схемы следящего фильтра без непосредственного воздействия на генератор, приведены на рис.4.11.

Вследствие того, что непосредственного воздействия на ГТИ не происходит, стабильность тактовой частоты не понижается и время установления синхронизации уменьшается. При том, чем выше частота генератора Г, тем точнее может осуществляться настройка. Повысить точностные характеристики УФС и УТС можно, если выполнить совместное оценивание фазы опорного сигнала и временной задержки сигнала.