• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Резонансний фазуючий пристрій.

Блок-схема одного з варіантів резонансного фазуючого пристрою і тимчасові діаграми його приведені на рис. 1.51.

Рис. 1.51. Що резонансне фазує пристрій

Напруга з виходу вхідного пристрою / поступає на диференціюючий пристрій, що формує короткі імпульси 2. співпадаючі з межами посилок, що приймаються. Одновібратор розширює короткі імпульси 3, а узкополосний фільтр виділяє з останніх гармонійне коливання 4 з частотою, рівної швидкості телеграфування. Синусоїдальна напруга підсилювачем-обмежувачем перетворюється на прямокутні імпульси 5, а диференціююче пристрій з них формує дві серії імпульсів 6 і 7, які можуть бути використані як тактові імпульси розподільника прийому. Імпульси 6 співпадають з початками елементарних посилок, що приймаються, а імпульси 7 — з середніми.

Приведена схема називається розімкненою. В даний час використовуються системи автоматичного (активного) коректування.

Будь-яка система автоматичного коректування фази коливань генератора містить два основні елементи:

1) фазовий дискримінатор (детектор), який вимірює вели чину відхилення по фазі коливань коректованого генератора від коливань коректуючого генератора і, відповідно до зміряної величини, видає спрощуючу напругу Uy;

2) пристрій, що управляє, який впливає на частоту коректуючого генератора, унаслідок чого відхилення його коливань по фазі від коливань коректуючого генератора зменшується до необхідного значення.

Система автоматичного коректування є системою направленої дії, в якій подальші елементи не роблять впливи на попередні.

За способом регулювання фази коректуючі пристрої розділяються на системи з безпосередньою дією на частоту генератора шляхом зміни параметрів його схеми (рис. 1.52) і системи без безпосередньої дії на частоту генератора, в яких коректування фази досягається шляхом дії на проміжний перетворювач (рис. 1.53).

Рис. 1.52. Схема коректування з безпосередньою дією на генератор

Рис. 1.53. Схема коректування з дією на проміжний перетворювач

У фазовому дискримінаторі виробляється порівняння фронтів посилок, що поступають з розподільника передачі (рис. 1.54") і імпульсів просування (управління) розподільника прийому (рис. 1.54,6). Якщо розподільник прийому випереджає, то імпульси управління зміщені вліво (рис. 1.54,в), якщо відстає — то управо "(рис. 1.54,г).

Рис. 1.54. Діаграми сигналів при випередженні і відставанні

Відповідно до результату порівняння, пристрій, що управляє, видає сигнал коректованому генератору зменшити (у разі випередження) або збільшити (у разі відставання) частоту добитися синфазності його імпульсів (а, значить, і розподільника прийому) з посилками, що видаються розподільником передач.

У попередніх пристроях вироблялася дія на генератор. У коректувальному пристрої з дискретним управлінням частота задаючого генератора за допомогою дільника зменшується в потрібну кількість раз, щоб одержати тактові імпульси розподільника прийому. Впливати дискретно на фазу тактових імпульсів можна двома способами:

зміною коефіцієнта ділення дільника;

додаванням або відніманням імпульсів на вході дільника.

Управління фазою зміни коефіцієнта ділення дільника частоти. Блок-схема системи коректування і тимчасові діаграми її роботи приведені на рис. 1.55.

Рис. 1.55. Управління фазою зміни коефіцієнта ділення дільника частоти

Генератор /" виробляє імпульси /, частота проходження яких значно більше швидкості телеграфування. Вхідний пристрій перетворить посилки, що приймаються, 2 в короткі імпульси 3, співпадаючі з початками посилок. Номінальне значення коефіцієнта ділення дільника Д вибирається таким, щоб імпульси 4 слідували з частотою, рівної швидкості телеграфування. Фазовий дискримінатор (ФД) порівнює фазові положення імпульсів 3 і 4 і, відповідно до результату порівняння, виробляє сигнали управління 5 або б, що викликають збільшення або зменшення коефіцієнта ділення дільника. Наприклад, порівняння моменту прийому почала другої посилки і імпульсу 4 показує відставання розподільника прийому. Щоб добитися синфазності, необхідно зменшити коефіцієнт ділення дільника, пристрій, що тому управляє, виробляє імпульс 5 "зменшити". Коефіцієнт ділення дільника стає меншим, і черговий імпульс 4 з'явиться декілька раніше.

Порівняння фазового дискримінатора моменту почала третьої посилки і імпульсу 4 відзначає наявність випередження розподільника прийому і пристрій, що управляє, виробляє імпульси 6 "збільшити". Коефіцієнт ділення дільника стає більше номінальний і т.д.

Таким чином, змінюючи коефіцієнт ділення дільника, можна забезпечити із заданими погрішностями синфазность імпульсів 4 з посилками, що приймаються, а, отже, розподільника прийому з розподільником передачі.

Управління фазою додаванням або відніманням імпульсу на вході дільника. Блок-схема системи коректування і тимчасові діаграми її роботи приведені на рис. 1.56.

Рис. 1.56. Додавання і віднімання імпульсів при корекції

Генератор Г виробляє імпульси /, частота проходження яких значно більше швидкості телеграфування. Вхідний пристрій перетворить посилки, що приймаються, 2 в короткі імпульси 3, співпадаючі з початками посилок. Дільник частоти Д знижує частоту генератора /' до значення, рівного швидкості телеграфування 4, Фазовий дискримінатор порівнює фазові положення імпульсів 3 і 4 і, відповідно до результату порівняння, виробляє сигнали віднімання 5 або додавання 6. Так, наприклад, порівняння моменту прийому почала другої посилки і імпульсу 4 показує випередження розподільника прийому. Для отримання синфазності необхідно відняти один з імпульсів J, Це забезпечується імпульсом J, що поступає як забороняє на схему НЕ.

Порівняння моменту прийому почала третьої посилки з імпульсом 4 показує наявність відставання розподільника прийому. В результаті цього виробляється імпульс 6, що додається до імпульсів /, і т.д. Таким чином, додаючи або віднімаючи імпульси на вході дільника частоти, можна забезпечити із заданим ступенем точності синфазность розподільників передачі і прийому.

Результати вимірювання фази фазовим дискримінатором, що одержується у вигляді двох імпульсів "додавання" і "віднімання", можна було б використовувати безпосередньо для додавання і віднімання імпульсів, подавши їх на входи пристрою, що управляє. Проте, оскільки межі посилок, що приймаються, схильні до випадкових спотворень, коректування фази здійснюватиметься з великими погрішностями, тобто відбуватиметься помилкове коректування. Наприклад, якщо при синфазной роботі буде укорочений кінець посилки, то фазовий дискримінатор це оцінить як відставання.

Для зменшення погрішностей, викликаних помилковим коректуванням, доцільно виробити усереднювання фази імпульсів, що приймаються, за допомогою інтегруючих пристроїв, наприклад, реверсивних лічильників. Зручність їх застосування полягає в можливості в широких межах змінювати межі інтеграції. Крім того, при використанні реверсивних лічильників від фазового дискримінатора потрібно визначити тільки знак розузгодження, але не його величину, унаслідок чого спрощується схема фазового дискримінатора.

Після створення символьного (елементного) синхросигнала необхідно сформувати синхросигнал, що забезпечує розділення символів на окремі слова (кодові конструкції).

У найбільш поширеному випадку всі слова складаються з однакової кількості символів. Це означає, що як синхросигнала можна використовувати періодичну імпульсну послідовність. В цьому випадку у складі кожного слова може мати місць достатньо слабкий синхропрізнак, і проте за рахунок накопичення існує можливість створення ефективного синхросигнала. В цьому випадку перешкодозахисна забезпечується шляхом збільшення часу накопичення. Проте тривале накопичення приводить до збільшення часу входження в синхронізм і тому може виявитися неприйнятним. Час входження в синхронізм при інерційних методах залежить від тривалості циклу (в даному випадку числа символів в слові). За всіх інших рівних умов воно збільшується із збільшенням останнього.

Оскільки символьний синхросигнал вже є, то для формування синхросигнала слів, що відрізняється тим, що його частота в т раз менше частоти проходження символів, можна використовувати нефазований комутатор на т каналів (рис. 1.57). Цей комутатор розподіляє символи по каналах таким чином, що на кожному з виходів з'являються елементи, що знаходяться в словах на одних і тих же позиціях. На рис. 1.57 позначено: 1 — тактова частота; 2 — розподільник п каналів; 3 — обнаружітель синхроелемента; 4 — вимірник частоти; 5 — пристрій ухвалення рішення; 6 — вихід; 7 — комутатор; 8 — груповий сигнал. Припустимо, що один з цих елементів є синхропрізнаком (наприклад, останній символ, що представляє одиницю).

Рис. 1.57. Розділення послідовності одиничних сигналів на слові

У кожному з т каналів обробка виробляється пізнанням елементів, що володіють синхропрізнаком. Пізнання зводиться до визначення числа їх появи за п циклів. Припустимо, що випадково стала фаза комутатора-розподільника така, що синхроелементи проходять в к-й канал, а у все решта г-е каналів (/ = к) поступають тільки інформаційні символи. Синхроелемент може володіти дуже слабкою селектірующим ознакою. Це означає, що з деякою вірогідністю вказаний синхропрізнак може бути виявлений в будь-якому каналі. Проте в к-м каналі за п циклів число його виявленні буде більше, ніж в будь-якому /-м каналі. Цей факт встановлює схема ухвалення рішення. Рішення про к-м канал ухвалюється на основі максимального чиста появи синхропрізнаков за п проб.

Таким чином, в кожному з каналів розв'язується альтернативне завдання: представляє даний елемент синхропрізнак чи ні. Цей процес відбувається в обнаружітеле синхроелемента. Результати рішень обнаружітеля поступають на вимірника частоти, який визначає, скільки разів з п проб був виявлений в даному каналі синхроелемент.

Хай вірогідність виявлення синхроелемента за один цикл в к-м каналі рівна /\ а вірогідність невиявлення ц. Аналогічно вірогідності для /-х каналів будуть Р і ц. В даному випадку вказана вірогідність враховує як семантику повідомлень, так і вплив перешкод.

(1.129)

Розглянемо випадкову величину V, що позначає число виявлень синхроелемента при випробуваннях. Для визначення розподілу вірогідності цієї величини скористаємося формулою Лапласа

де Р(у~1) — вірогідність події, що полягає в тому, що випадкова величина прийме значення /; п — число аналізованих циклів; /' — вірогідність виявлення синхропрізнака; ц — вірогідність невиявлення синхропрізнака; <р(х) — функція вірогідності. У даних умовах <р (л) добре апроксимується нормальним розподілом

(1.130)

Можливі розподіли Ук і >', при Рк »Р< приведені на рис. 1.58. Оскільки рішення ухвалюється по максимуму частоти, то помилка синхронізації відбудеться, якщо хоч би одна з реалізацій виявиться більшою.

Рис. 1.58. Апроксимації числа рішень нормальним законом

Якщо вважати, що вірогідність /'(>', > з'' досить мала, то вірогідність помилки

(1.131)

Значення вірогідності Р (у, - > >'*) виражається у вигляді:

(1.132)

де

Відповідно до (1.131), вірогідність помилкового визначення фази синхросигнала представляється формулою

(1.133)

Як приклад визначення Р,т, розглянемо випадок, коли слн-хропрізнаком є символ 1 на одній з позицій в слові, наприклад, останній символ. Умови прийому приймемо вельми важкими, коли вірогідність помилки при пізнанні символів рівна 0,01.

За цих умов вірогідність виявлення одиниці в к-м каналі Рк — 0,99, вірогідність протилежної події цц = 0,01, вірогідність виявлення одиниці в i-м каналі Р. = 0,5 і відповідно Hi = 0,5. Умова Р, — q = 0,5 визначається тим, що поява на позиціях / символів 1 і 0 слід вважати рівноімовірним. Оскільки /\~ 1, т. с. Р ( у\ = п ) ~ 1, то замість суми у формулі (1.133) можна узяти лише одного члена / = п . Тому

(1.134)

Оскільки .V,

то

(1.135)

Результати розрахунку для слова, що складається з 10 символів (т = 10), приведені нижче.

Разом з використанням спеціального символу як синхропрізнака можна розглядати так званий символ парності. Цей символ при парному числі одиниць в слові приймає значення 1, а при непарному 0. Таким чином, в к-м каналі повинен виявлятися символ парності. Використання символу парності ап-паратурно складніше, бо доводиться враховувати функціональні зв'язки синхроелемента з попередніми символами. Природно, що при тій же достовірності правильного виявлення (Р„р = 0,01), що і в раніше розглянутому випадку, вірогідність виявлення ознаки парності в ^-канале не може бути рівна 0,99. Вона буде понижена тому, що помилка в пізнанні кожного з інформаційних символів приводить до невідповідності між дійсним станом парності і значенням символу в к-м каналі. При тій же інтенсивності сигналу для слова з 10 символів початкові величини для розрахунку РРШ при синхронізації слів по символу парності будуть:

вірогідність виявлення парності в к-м каналі /** = 0,9;

вірогідність протилежної події Qk — 0,01;

вірогідність протилежної події q = 0,5.

В даному випадку спростити вираз (1.130) не можна. Розрахунки по цій формулі для різних інтервалів аналізу приведені нижче.

З приведених даних виходить, що синхронізація по символу парності (реалізується повне енергетичне поєднання) при рівних інтервалах усереднювання поступається відносно вірогідності помилки методу синхронізації по спеціальному символу.

При синхронізації по символу парності тпебуєтся приблизно удвічі більший інтервал усереднювання.

У системах з адресним розділенням сигналів слова, що містять повідомлення про вибірки, представляють ациклічну послідовність. При такій послідовності інформацію про її початок накопичувати не можна. Рішення про початок послідовності необхідно приймати за наслідками виявлення одного синхроелемента. В даному випадку застосуємо лише стартстопний метод. Поліпшення перешкодозахисної досягається тільки одним шляхом — посиленням селектірующего ознаки синхроелемента. Сильна селектірующий ознака при прийнятній втраті пропускної спроможності лінії зв'язку можна створити лише у разі, коли елементи, що забезпечують синхропрізнак, мають достатньо складну структуру, що укладає великий об'єм інформації. Останнє вимагає витрати на потреби синхронізації досить великої частини інформативності системи.

Найпростішою є система, в якій в кожному циклі один-два елементу використовуються як синхроелементов. Такий метод фазування використовується у всіх крайових телеграфних апаратах. Розглянемо принцип роботи такого пристрою синхронізації.

Генератор тактових імпульсів Г (рис. 1.59) має частоту проходження імпульсів, рівну швидкості телеграфування (у бодах). У стоповому стані генератор не працює.

Рис. 1.59. Схема стартстопного приймача

Якщо на виході вхідного пристрою з'являється стартстопная комбінація (рис. 1.60), то з прийомом почала пускової посилки на виході диференціюючого ланцюжка з'являється перший негативний імпульс 2. Під його дією одновібратор Про переходить в нестійкий стан, виробляючи посилку 3. Почало посилки диференціюється, і імпульс 4 ставить розподільник прийому в початкове положення (пусковий осередок переходить в стан одиниці, а інші — в стан нуля), а також записує одиницю в осередку Л захисту від помилкового старту.

Рис. 1.60. Тимчасові діаграми в крапках / — 6 роботи приймача

Після початку роботи одновібратора Про починає працювати генератор тактових імпульсів Г, видаючи імпульси J у момент прийому середніх частин елементарних посилок. Одиниця при цьому переміщається з осередку в осередок по розподільнику, видаючи аналізуючі імпульси на реєструючий пристрій для аналізу посилок, що приймаються.

Першим з тактових імпульсів 5 буде лічена одиниця з осередку Л, але оскільки тріод До в цей час відкритий, то негативний імпульс через діод Д, і тріод До шунтується. '

З надходженням сьомого імпульсу з виходу генератора Г одиниця буде лічена із стопового осередку розподільника і імпульс би примусово поверне одновібратор Про в стопове положення. На цьому цикл роботи розподільника прийому закінчується, і пристрій перемикається на "стоп".

При тривалому прийомі стопової посилки пет дією перешкод короткочасно може з'явитися пускова полярність (помилковий старт). Під її дією стартстопно-коректувальний пристрій стартує і прикмет кодову комбінацію 11111. Проте, якщо після помилкового пуску з'явиться початок наступної пускової посилки старт-стопного циклу, він буде прийнятий невірно, оскільки пускова посилка буде, наприклад, записана на першому сердечнику першого накопичувача, перша — на другому і т.д., тобто з'явиться порушення синфазності розподільників по циклах. До кінця циклу розподільника комбінація, що приймається, не буде закінчена і можливий ще один пуск розподільника прийому від однієї з посилок даної комбінації, а, значить, невірний прийом наступної комбінації і т.д. Так, посту помилкового старту може бути невірно прийнято декілька стартстопних циклів.

Для захисту від помилкового старту потрібне стлічлть його за якою-небудь ознакою від дійсної і у разі появи помилкового старту забороняти роботу розподільника прийому. Помилкова стартова посилка відрізняється тим, що вона коротше дійсної. Прийнято рахувати стартову посилку помилкової, якщо тривалість її менше половини елементарної посилки.

Розглянемо роботу приймача при помилковому старті. З надходженням почала посилки стартової полярності, як вже розглянуто, спрацьовує одновібратор, розподільник приходить в початковий стан і в сердечнику Л записується одиниця. Якщо стартова посилка помилкова, то через час, менший половини елементарної посилки, вона буде замінена стоповою і тріод До закриється, замикаючи діоди Д,, Дг. Через час, рівний to/2 після початку помилкової стартової посилки, генератором Г виробляється перший тактовий імпульс. Він перемістить одиницю з пускового осередку розподільника на перший і рахує одиницю з осередку А. Отріцательний імпульс з виходу сердечника А мимо закритого діода Д, поступить на одновібратор, повертаючи його в стоповий стан. На цьому припиняється робота схеми.

Оцінимо вплив помилки синхронізації на якість передачі інформації.

Вже указувалося, що невірне визначення меж інтеграції при кореляційній обробці може привести як до зниження достовірності прийому, так і до повної втрати інформації. Розглянемо випадок, коли помилка у визначенні меж символів складає невелику частку символу.

На рис. 1.61,а у вигляді прямокутних імпульсів різної полярності представлені інформаційні символи. На рис. 1.61,6 зображені синхроімпульси символьної синхронізації, причому із зрушенням на величину Д/т щодо меж символів. Ці імпульси визначають межі інтеграції. На рис. 1.61,о представлений результат інтеграції. Оскільки він прочитується в моменти надходження синхроімпульсів, та вихідна напруга, що визначає символ, може бути як менше, так і більше за своє нормальне значення (при At = 0).

Рис. 1.61. Синхроімпульси символьної синхронізації

Помилка синхронізації призводить до того, що частина енергії символу не реалізується. Це означає, що повинна зрости вірогідність неправильного пізнання символу.

Описаний процес розглянемо детальніше. Для цього визначимо, як змінюється вірогідність помилкового пізнання символу Рот залежно від зменшення енергії символу. При оптимальних методах прийому Р„ш залежить від відношення сигнал/шум на виході оптимального фільтру 2Е/ No і від коефіцієнта взаємного зв'язку сигналів ку.

На підставі розрахунку в табл. 1.4 приведені значення 2E/No, відповідні різним значенням ку для ортогональних сигналів (до = 0) і протилежних сигналів (до — 1).

Таблиця 1.4 Вплив зсуву синхросигнала на відношення E/N»

Припустимо, що /',„„ = 10 7 відповідає деякій величині lEi/No, яка забезпечується за відсутності помилки в каналі синхронізації. Вважатимемо, що збільшення вірогідності помилки в 10 разів відбулося за рахунок зміни сигналу по тривалості. При цьому, відповідно до даних таблиці, відбудеться відносне зменшення енергії.

Аналогічним чином можна визначити відносне зменшення енергії для переходу від Р„ш = 10" до Р„ш -~ 10 і т.д. Відповідні розрахунки, стосовно даних табл. 1.4, приведені нижче.

Вважаючи незмінними значення Р„ш. кожному відповідатиме певне значення відносної помилки синхронізації Д/ш//с.ш

В результаті відповідаю щих розрахунків можна одержати залежність вигляду

(1.136)

де а — коефіцієнт, опреде ляємий видом використовуваних Т(Г, сигналів. При ортогональних сигналах а = 1, при протівопо помилкових <t = 1. 1<Т'

У табл. 1.5 приведені значення А/о/?, визначальна зміни вірогідність помилки від Ю7 по 10 '. Розрахунки виконані для прямокутного, колоколообразного і трикутного імпульсів.

Таблиця 1.5 Вплив форми сигналу на погрішність фазування

Результати розрахунків для різних форм імпульсів приведені на рис. 1.62. Передбачається, що тут а - 1. При використанні протилежних сигналів значення А/, слід подвоїти.

Рис. 1.62. Вплив помилки синхронізації на вірогідність помилки

З приведених графіків можна зробити вельми важливий висновок про те, що в цифрових лініях передачі інформації з великим рівнем перешкод, що характеризуються великими значеннями вірогідності помилкового пізнання (Л>ш > J0"), помилки синхронізації не роблять істотного впливу. Вплив помилок синхронізації на величину Р,ш різко зростає в каналах, розрахованих на малий рівень перешкод, особливо при символах прямокутної форми.

Читайте також:

1. Мостовий резонансний перетворювач з послідовним контуром
2. Резонансний метод
3. Резонансний однотактний перетворювач напруги з прямим увімкненням діода
4. Резонансний підсилювач малих коливань

Переглядів: 471