Устройство фазовой автоподстройки частоты

 

Изобретение относится к проводной связи. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства. Для достижения цели введены четыре D-триггера 3-6, элемент НЕ 8, элемент И 10, Т-триггер 9, блок задержки 12. С помощью D-триггеров 3, 4 и делителя 11 частоты определяется наличие и знак рассогласования на пряжения деленной тактовой частоты относите л ыиопереднего фронта импульсов цифровой} сигнала. Отсутствию рассогласования соответствует попадание переднего фронта импульсов входного сигнала в интервал между задним фронтом задержанного и передним фронтом незадержанного напряжения тактовой частоты. При этом передним фронтом напряжения задержанной тактовой частоты осуществляется стробирование импульсов цифрового сигнала в регенераторе. Время задержки выбирается так, чтобы интервал согласования был шире, чем максимальный уровень временных флуктуации импульсов входного сигнала, но меньше половины периода тактовой частоты. 3 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 03 L 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

« «|||J6а

|| |

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4799088/09 (22) 05.03.90 (46) 07.11,92. Бюл. ¹ 41 (71) Научно-производственное объединение

" Дальняя связь " (72) В,И. Галчихин и В,l3. Дундуков (56) Патент СШЯ № 4596937, кл. Н 03 LT/00, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ФЯЗОВОЙ ЯВТОПОДСТРОЙКИ ЧЯСТОТЪ| (57) Изобретение относится к проводной связи. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости устройства. Для достижения цели введены четыре D-триггера 3 — 6, элемент Н Е 8, элемент И 10, Т-триггер 9, блок задержки 12. С помощью 0-триггеров

3, 4 и делителя 11 частоты определяется. Ж„» 1774497 А1 наличие и знак рассогласования напряже-. " ния деленной тактовой частоты относительно « переднего фронта импульсов цифровоЮ": сигнала, Отсутствию рассогласования соот-" ветствует попадание переднего фронта импульсов входного сигнала в интервал между задним фронтом задержанного и передним фронтом незадержанного напряжения тактовой частоть|. При этам передним фронтом напряжения задержанной тактовой частоты осуществляется стробирование импульсов цифрового сигнала в регенераторе, Время задержки выбирается так, чтобы интервал согласования был шире, чем максимальный уровень временных флуктуаций импульсов входного сигнала, но меньше половины периода тактовой частоты. 3 ил.

1774497

10

Изобретение относится к проводной связи и предназначено для использования в аппаратуре линейных трактов цифровых систем передачи (ЦСП).

Известно устройство автоподстройки частоты цифрового сигнала (патент CNA

hl 3420956, кл. Н 04 7/ОО), содержащее временной детектор, сумматор, фильтр нижних частот (ФНЧ), генератор, управляемый напряжением (ГУН), и формирователь компенсирующего сигнала, и реализующее способ уменьшения временных флуктуаций, импульсов путем компенсации высокочастотных составляющих в спектре управляющего напряжения ГУН.

Реализация такого компенсационного способа возможна лишь для временных флуктуаций, возникающих при согласовании скорос ей записи и считывания цифрового сигнала в оборудовании временного группообразования,и не обеспечивает компенсации временных флуктуаций, вносимых в сигнал трактом передачи.

Известно также устройство для фазовой синхронизации сигнала (авт. св. М 1401630, кл. Н 04 L 7/02), содержащее блоки выделения и задержки фронтов сигнала, генератор высокостабильной частоты, коммутатор, преобразователь, регистр рассогласования, интегратор, ГУН, делитель частоты и счетчик синхроимпульсов.

Устройство предназначено для решения задачи фазавой синхронизации напряжения тактовой частоты и приходящего сигнала путем заполнения интервала рассогласования импульсами высокой частоты и счета этих импульсов.

Напряжение тактовой частоты, сфазированной с частотой сигнала, может быть использовано для регенерации флуктуирующих по фазе импульсов сигнала, При этом, благодаря наличию интегратора на входе

ГУН, достигается снижение уровня высокочастотных составляющих временных флуктуаций в регенерированном сигнале, однако, низкочастотные составляющие временных дрожаний, попадающие в полосу частот пропускания интегратора. остаются неизменными.

В качестве прототипа предлагаемого устройства выбрано наиболее близкое по структуре устройство фазовой автоподстройки, частоты (ФАПЧ) (патент США hh

4596937, кл. Н 03 1 7/00, Н 03 D 3/24), содержащее шину входного сигнала, соединенную с информационным входом регенераторЬ импульсов, генератор высокой частоты и делитель частоты, и обеспечивающее ступенчатое фазирование деленной (тактовой) частоты с передним фронтом импульсов сигнала, записываемых в блок буферной памяти. Для фазирования сигнала и тактовой частоты в прототипе используется формирователь импульсов сброса, соединенный с установочными входами блока буферной памяти, делителя частоты и регенератора импульсов, Устройство-прототип обеспечивает подавление временных флуктуаций импульсов в регенерированном сигнале только в том случае, если уровень временных флуктуаций импульсов Во входном сигнале не превышает половины периода высокой частоты, поступающей с генератора. При более значительном уровне временных флуктуаций входных импульсов происходит срыв фазирования, приводящий к ошибочной регенерации символов, Целью изобретения является повышение помехоустойчивости устройства.

Для достижения поставленной целй в устройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее делитель частоты, регенератор импульсов, информационный вход которого является входом устройства. и генератор высокой частоты, введены четыре

D-триггера, блок задержки, элемент И и последовательно соединенные элемент

НЕТ и Т-триггер, выход которого подключен ко входу делителя частоты, выход которого соединен со входом блока задержки и с информационным входом первого О-триггера, синхронизирующий вход которого соединен с синхронизирующим входом второго

0-триггера и с информационным входом регенератора импульсов, синхронизирующий вход которого соединен с выходом блока задержки, с информационным входом второго D-триггера и с установочным входом третьего О-триггера, информационный и синхронизирующий входы и выход которого соединены соответственно с выходом первого D-триггера,с инверсным выходом генератора высокой частоты и с запрещающим входом элемента НЕТ, сигнальный вход и инверсный выход которого оединены соответственно с прямым выходом генератора высокой частоты и с первым входом элемента И, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом четвертого

D-триггера, к информационному входу которого подключен выход второго D-триггера, и с установочным входом Т-триггера, который соединен с установочным входом четвертого О-триггера, к синхронизирующему входу которого подключен выход Т-триггера, и с установочным входом второго Э-триггера, при этом выход третьего D-триггера подключен к установочному входу первого

D-триггера.

1774497

Сущность предложенного изобретения заключается в следующем, 1. С помощью первого и второго 0-триггеров и делителя частоты, соединенного непосредственно и через блок задержки с информационными входами D-триггеров, определяется наличие и знак рассогласования напряжения деленной тактовой частоты относительно переднего фронта импульсов цифрового сигнала, Отсутствию рассогласования (оба 0-триггера находятся в нулевых состояниях) соответствует попадание переднего фронта импульсов входного сигнала в интервал между задним фронтом задержанного и передним фронтом незадержанного напряжения тактовой частоты. При этом передниц фронтом напряжения задержанной тактовой частоты осуществляется стробирование (регенерэция во времени) импульсов цифрового сигнала в регенераторе.

Время задержки тз выбирается так, чтобы интервал согласования ("нулевая" зона) Л = (Тг 2 — r> ) был шире, чем максимальный уровень временных флуктуаций импульсов входного сигнала, но меньше половины периода тактовой частоты. Отсюда, в частности, следует, что в предлагаемом устройстве обеспечивается возможность безошибочной регенерации импульсов (т.е. восстановление временных положений импульсов в последовательности) при уровне временных флуктуаций входного сигнала в

Й раз (N — коэффициент деления частоты) большем, чем в устройстве — прототипе, Следовательно, предложенное устройство обладает более высокой помехоустойчивостью к временным флуктуациям входного сигнала по сравнению с прототипом.

2. При наличии рассогласования вида 10 (т,е, при уровнях 1 и 0 на выходах первого и второго 0-триггеров соответственно) с помощью третьего D-триггера и схемы НЕТ запрещается один период колебания напряжения высокой частоты, снимаемого с выхода генератора высокой частоты (ГВЧ).

Запрещенный период высокой частоты является тем дискретным интервалом, на величину которого в процессе согласования осуществляется временной сдвиг деленной тактовой частоты до момента фазирования ее с сигналом, Этой же величиной определяется максимально воз ложный уровень смещения временного положения регенерированных импулbcoa. Следовательно, в предлагаемом устройстве достигается Nкратное уменьшение временных флуктуаций регенерированкых импульсов по

40 сравнению с уровнем временных флуктуаций импульсов входного сигнала.

3. При наличии рассогласования вида 01 (т.е, при уровнях 0 и 1 на выходах первого и второго D-триггеров соответственно) с помощью четвертого D-триггера, элемента И и

Т-триггера обеспечивается формироаание импульса сброса, осуществляющего дополнительное переключение Т-тоиггера, что приводит к временному сдвигу деленной тактовой частоты в противоположном направлении.

Благодаря возможности определения знака рассогласования и изменения направления временного сдвига достигается повышение помехоустойчивости предложенного устройства к воздействию временных флуктуаций входного сигнала, так как увеличение их уровня и изменение знака рассогласования между сигналом тактовой", частоты генератора не приводит, в отличие от прототипа, к срыву фазирования, а вызывает лишь смещение моментов регенерации (и следовательно, временного положения одного из регенерированных импульсов сигнала) на один период высокой частоты, Таким образом, введение новых узлов и функциональных связей в предложенном устройстве обеспечивает существенное повышение помехоустойчивости устройства к, воздействию временных флуктуаций импульсов входного сигнала. Других известных технических решений с признаками, сходными с признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа, при поиске не обнаружено, следовательно, заявляемое техническое решение обладает существенными отличиями, На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие его работу, На фиг, 1 обозначено: 1 — шина входного сигнала; 2 — регенератор импульсов; 3 — 6—

0-триггеры; 7 — генератор высокой частоты;

8 — схема НЕТ; 9 — Т-триггер; 10 — элемент

И; 11 — делитель частоты; !2 — блок задержки.

Кэ фиг. 2 и 3 обозначено: Т вЂ” период высокой частоты; t — текущее время; Линтервал согласования.

Шина входного сигнала 1 соединена с информационным входом регенератора импульсов 2 и с синхронизирующими входами двух D-триггеров 3 и 4, Выходы 0-триггеров

3 и 4 соединены с информационными входами D-триг, еров 5 и 6, Прямой и инверсный выходы генератора высокой частоты 7 подключены соответственно к сигнальному входу схемы НЕТ 8 и к синхронизирующему входу D-триггера 5, выход которого соединен с запрещающим входом схемы НЕТ 8 и установочным входом 0-триггера 3, Прямой и инверсный выходы схемы НЕТ 8 подключены соответственно к счетному входу Ттриггера 9 и к входу элемента И 10, другой вход которого соединен с выходом D.-триггера 6. Выход элемента И 10 соединен с установочными входами 0-триггеров 4 и 6 и

Т-триггера 9., выход которого соединен с входом делителя частоты 11 и с синхронизирующим входом 0- риггера 6. Выход делителя частоты 11 соединен с информационным входом D-триггера 3 и с входом блока заДержки 12, ВыхОД которого соединен с информационным входом 0триггера 4, установочным входом 0-триггера 5 и с синхронизирующим входом регенерэтора импульсов Z, выход которого является выходом устройства, Устройство работает следующим образом, Импульсы входного сигнала (фиг, 2а, фиг. Ça) с временными флуктуациями переднего и заднего фронтов импульса (заштрихованные области на фиг, 2а и За) с шины 1 подаются на информационный вход регенеpampa 2 и на синхронизирующие входы двух 0-триггеров 3 и 4, На информационный вход первого 0-триггера 3 подается напряжение деленной тзктОВОЙ частоты непосредственно с выхода делителя 11 частоты (фиг. 2б. Зб), На информационный вход второго 0-триггера 4, на стробирующий вход регенератора 2 и на установочный вход Dтриггера 5 подается задержанная последовательность тактовой частоты (фиг. 2в, Зв) с выхода блока задержки 12.

При дальнейшем описании работы устройства необходимо учитывать различные случаи взаимного располОжения переднегО фронта импульсов сигнала и напряжения тактовой частоты;

1. Попадание переднего фронта импульсов, т.е, заштрихованной области возможных его положений, в интервал

Л между задним фронтом напряжения задержанной тактовой частоты и передним фронтом напряжения незадержанной тактовой частоты„что соответствует отсутствию рассогласования сигнала и тактовой частоты. При отсутствии рассогласования фронтом импульса сигнала обеспечивается запись нулей s Оба 0-триггера 3 и 4.

2. Смещение вправо (задержка) области возможных положений фронта импульса сигнала относительно интервала h„, o соОтветстВует наличию рассОглэсОвэния Вида

10, т,е. фронтом импульса сигнала в 0-триг15

ЗО

55 гер 3 записывается единица, а в 0-триггер

4 — нуль.

3, Смещение влево (опережение) области возможных положений фронта импульса сигнала относительно интервала Л, что соответствует наличию рассогласования вида 01, т,е, фронтом импульса в D-триггер 3 записывается нуль, а в 0-триггер 4 — единица, 4. Попадание переднего фронта импульса В интервал между передним фронтом задержанной тактовой частоты и задним фронтом незадержанной тактовой частоты, что соответствует наличию рассогласования вида 11, т.е. фронтом импульса обеспечивается запись единиц В оба 0-триггера 3 и 4.

Отсутствие рассогласования на фиг. 2 и

3 имеет место, если передний фронтимпульса сигнала находится в той части заштрихованной области (фиг. 2а и За), которая совмещена во времени с интервалом Л, При этом временного сдвига деленной тактовой частоты не происходит (фиг. 2б и Зб) и, следовательно, не изменяется положение фронта напряжения задержанной тактовой частоты (фиг, 2в и Зв), осуществляющего стробирование импульсов сигнала в регенераторе,2, При наличии рассогласования вида 10 {на фиг, 2 это соответствует положению переднего фронта импульса в правой части заштрихованной области) передним фронтом импульса сигнала в 0-тригI ep 3 записывается 1 (фиг, 2г), а в D-триггер

4 — О. Напряжением высокой частоты с инверсного выхода генератора 7 (фиг. 2д) эта единица записывается в D-триггер 5, на выходе которого, формируется импульс (фиг.

2e), обеспечивающий с помощью схемы HET

8 запрет одного импульса в последовательности высокой частоты (фиг. 2ж), а также сброс в нулевое состояние 0-триггера 3. С прямого выхода схемы НЕТ 8 последовательность с запрещенным импульсом (фиг.

2ж) подается на счетный вход Т-триггера 9, с выхода которого снимается периодическая последовательность (фиг, 2з) с нарушением типа "сдвоенный импульс" (или инверсная ей последовательность в зависимости от исходного состояния T-триггера 9).

Зтз последовательность подается на делитель частоты 11, в котором осуществляется деление до тактовой частоты. На фиг. 2и, к для наглядности показано последовательное деление при малом коэффициенте деления (N=4), Сравнение фазы напряжения тактовой частоты при наличии (фиг, 2к) и отсутствии (фиг. 2б) рассогласования показывает, в каком направлении осуществляется временной сдвиг тактовой частоты

1774497

55 относительно сигнала при рассогласовэнии вида 10.

Напряжение тактовой частоты подается на информационный вход D-триггера 3 и на вход блока задержки 12. Напряжение задержанной тактовой частоты (фиг. 2л) с выхода блока задержки 12 подается на информационный вход 0-триггера 4. íà установочный вход D-триггера 5 и на синхронизирующий вход регенератора 2, с помощью которого обеспечивается восстановление временных положений импульсов сигнала {фиг. 2м).

Полученный в процессе согласования временной сдвиг тактовой частоты (фиг, 2к) позволяет обеспечить уже в следующем тактовом интервале попадание всей заштрихованной области возможных положений переднего фронта импульсов сигнала, в "нулевую зону" Ь, т.е. фазирование сигнала и тактовой частоты. При наличии рассогласования вида 01 (на фиг, 3 это соответствует положению переднего фронта импульса (фиг. 3a) в нулевой части заштрихованной области, не совпадающей с интервалом Л (фиг, Зб, в) ) передним фронтом импульса сигнала в 0-триггер 3 записывается нуль, а в D-триггер 4 — единица (фиг. Зг). При нулевых состояниях 0-триггера 3 и соединенного с ним 0-триггера 5 запрещающий импульс на запрещающем входе НЕТ 8 отсутствует, и последовательность высокой частоты (фиг. Зд) с прямого выхода генератора высокой частоты 7 беэ изменений поступает на счетный вход Т-триггера 9, формируя на его выходе периодическую последовательность (фиг. Зе). С выхода Т-триггера 9 эта последовательность подается на делитель 11 частоты и на синхрониэирующий вход D-триггера 6, обеспечивая тем самым запись в 0-триггер 6 единицы (фиг. Зж), поступающей с выхода 0-триггера 4. Единичное состояние 0-триггера 6 обеспечивает прохождение через элемент И 10 импульса (фиг. Зэ) из инверсной последовательности высокой частоты, который подается одновременно на установочные входы

Т-триггера 9 и 0-триггеров 4 и 6, устанавливая их в нулевые состояния, Сброс Т-триггера 9 (фиг. Çe) вносит нарушение в периодическую последовательность на его выходе, которое эквивалентно воздействию дополнительного импульса на счетный вход

Т-триггера 9 ("лии нее" переключение Ттриггера 9). Это нарушение приводит при дальнейшем процессе деления частоты в делителе 11, к временному сдвигу напряжений деленных частот (фиг. Зи, к) на один период колебания высокой частоты.

Сброс D-триггеров 4 и 6 в нулевые состояния (фиг. Зг, ж) обеспечивает закрывание элемента И 10 и окончание импульса сброса (фиг. Зэ).

Сравнение фазы напряжений тактовой частоты при наличии (фиг. Зк) и отсутствии (фиг. Зб) рассогласования показывает, в каком направлении осуществляется сдвиг тактовой частоты относительно сигнала при рассогласовении вида 01.

Напряжение тактовой частоты (фиг. Зк) подается на информационный вход 0-триггера 3 и на блок задержки 12, Напряжение задержанной тактовой частоты (фиг, 3n) с выхода блока задержки 12 подается на информационный вход 0-триггера 4, установочный вход 0-триггера 5 и на,. синхронизирующий вход регенератора 2, . обеспечивающего регенерацию импульсов сигнала (фиг. 3M).

Полученный в результате согласования временной сдвиг тактовой частоты (фиг. Зк) позволяет, как и ранее, обеспечивать уже в следующем актовом интервале попадание всей заштрихованной области возможных положений переднего фронта импульсов сигнала в "нулевую зону" Ь.

К рассмотренному случаю сводится также и работа устройства при наличии рассогласования вида 11 (т.е. при записи фронтом импульса сигнала единиц в оба 0-триггера

3 и 4), Действительно, при рассоглэсовании вида 11, как и при рассогласовании вида 01, в 0-триггере 5 обеспечивается нулевое со- стояние путем подачи на его установочный вход напряжения задержанной тактовой частоты с выхода блока задержки 12. Следует отметить, то рассогласование вида 11 может появляться практически только в первоначальный момент включения сигнала и при дальнейшей работе устройства не возникает, Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает существенное повышение помехоустойчивости устройства к воздействию временных флуктуаций импул сов входного сигнала.

Формула изобретения

Устройство фаэовой автоподстройки частоты, содержащее делитель частоты, регенератор импульсов, информационный вход которого является входом устройства, и генератор высокой частоты, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, введены четыре

D-триггера, блок задержки, элемент И и последовател но соединенные элемент НЕТ и

Т-триггер, выход которого подключен к входу делителя частоты, выход которого соеди1774497 нен с входом блока задержки и с информационным входом первого О-триггера, синхронизирующий вход которого соединен с синхронизирующим входом второго 0-триггера и с информационным входом регенератора импульсов, синхронизирующий вход которого соединен с выходом блока задержки, с информационным входом второго Отриггера и с установочным входом третьего

О-триггера, информационный и синхронизирующий входы и выход которого соединены соответственно с выходом первого

О-триггера, с инверсным выходом генератора высокой частоты и с запрещающим входом. элемента НЕТ, сигнальный вход и г инверсный выход которого соединены соответственно с прямым выходом генератора высокой частоты и с первым входом элемента И, второй вход и выход которого соедине5 ны соответственно с выходом четвертого

D-триггера, к информационному входу которого подключен выход второго D-триггера, и с установочным входом Т-триггера, который соединен с установочным входом чет19 вертого О-триггера, к синхронизирующему входу которого подключен выход Т-триггера, и с установочным входом второго О-триггера, при этом выход третьего D-триггера подключен к установочному входу первого

15 D-триггера.

1774497

Составитель Т. Маркова

Техред M. Моргентал Корректор И. Шмакова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3935 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., 4/5