Пенин П.И. Системы передачи цифровой информации (1976) (1151855), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Схема Пистолвкорса Эта схема, приведенная на .рис. 4.8, была предложена советскем ученым зг. А. Пистолькорсоы в 1933 г,лля фазовой телеграфии (1,1). Неврудно убедиться в тоы, что удвоение частоты сигнала, манипулированного по фазе на и, позволяет получить на выходе удвоителя (Х2) колебание с неизменной начальной фазой. Пропусгвв зто колебание через узкополосный резонансный фильтр ()ЗРФ) с частотой настройки 2)ь можно получить иолебание, близкое к синусоидальному. При достаточно узкой полосе фнльчра уровень помех на его выходе значительно меньше уровня помех на входе основного .фазового детектора (ФД).
После деления частоты на два (:2) получаем необходимое опорное напряжение с частотой 1з без манипуляции фазы и с малым уровнем помех. Так иак в тракте форыи- 155 рования опорного напряжения появляются дополнительные фазоэме сдвиги ~(особенно в узкополосном фильтре), для их компенсации применяется фаэовращатель (ФВ), сдвигающий и противоположном направлении фазу опорного напряженна на,величину появляющихся фазовых сдвигов. Заметное ослабление уровня помех в тракте ферми~резания опорного нвпряжения по сравнению с уровнем помех в ооноэноы тракте достигается при соотноог.<" рйо аэл шенин «ь!э/л)» нал)этэ(0,1.
э'г" Ю Однако для выполнения такого э йр условия необходимо значительно повышать требования ксгабнльности частоты сигнала, хг ФЕ а также налагать определенные Уоягройоягйо ограничения на скорость слуФорноройояоя ! 7»о Ро ~ чайных изменений фазы сигнала з«я ® ~ . ~ в среде распространения. По7р о этому при заметной нестабильности частоты сигнала или значительных ее изменениях за Рис. 4.8. счет эффекта Допплера, вы- званных перемещениями передатчика или приемника (или обоих вместе) в пространстве, пассивный узкополосный фильтр заменяют активным следящим фильтром, отслеживающим изменения частоты сигнала.
Суще твует ряд схем таких фильтров. Все они основаны на принципе частотной (ЧАП) или фазовой (ФАП) автоподстройки частоты (П, !2). Исследование показывает (!1), что фаза опорного напряженна, сформированного в схеме Пистолькорса, пе однозначна и п.зависимости от начальных условий может принимать одно из двух возможных устойчивых состояний, отличающихся друг о~ друга на !80'. Кан указывалось, выше, такое положение приводит к появлению «обратлой работы» основого фазового детектора, в результате которой полярности информационных символов на выходе фазового детектора изменяются на обратные. Помимо указанного обстоятельства, причиной «обратной работы» могут,быть ~различные возмущения (помехи в тракте опорного напряжения, переходные процессы в схеме), действие которых приводит,к перескоку фазы опорного ннпряжения ~иэ одного устойчивого состояния и другое.
Наличие делителя частоты в схеме Пистольнорса увеличивает ~не. определенность начальной фазы опорного напряжения и возможность перескока из одного состэяния в другое. 4.о.2. Схема Сафарова Схема, приведенная на рис. 4.9, предложена советским ученым В. И. Сифоропым н !937 г, В этой схеме манипуляция с сигнала онимается удвоением частоты сигнала в удвонтеле '(УДВ!), а фильтрация помех в канале формирования опорного напряжения обеспечивается фазовой автоподстройкой частоты (ФАП) управляемого генератора (УГ). Схема не содержит делителя частоты.
Это достигается тем, гго сравнение в фазовом дискриминаторе (ДФ) выполняется на удвоенной частоте. Олнако отсутствие делителя не устраняет неоднозначности фазы полученного опорного напряжения. 156 Если эта фаза по каким-либо првчинам измепится на 180', то схема ФАП ве отреагирует на это, поскольку фаза на выходе УДВ2 остается без изменения. З результате основной фазовый детектор перейдет в режим «обратной.
работы». Фазовращатель в схеме,рис. 4.9 служит для компенсации фазовых сдвлгов, впооимых различиымн элементами схемы в фазу напряжения управляемого геператора. Рис. 4,9. Рис. 4.!О. Схема Сифорова удобнее в реализации, чем схема Пистолъкорса, и менее подвержена перескокам фазы опорного напряжения. ~Наличие удвонтеля частоты управляемого генератора н рассмотренной схеме Снфорова ве является принципиально необходимым. Возможен вариант схемы,,в которой удвоитель частоты в системе ФАП отсутствует. Такая схема приведена на рис. 4.10. Как и в предыдуших схемах, маивпуляцяя с ФМи сигнала снимается удвоением частоты сигнала, Однако фазовый днсыриминатор системы ФАП в этой схеме работает на промежуточной частоте сигнала. Для этого применяется дополнительный смеситель (См), роль напряжения .гетероднна в котором выполняет ннпряжение управляемого генератора (УГ).
Исключение удвоителя частоты из системы ФАП благоприятно сказывается на свойствах схемы и умевьшает вероятность перескоков фазы опорного напряжения. 4ХЗ. Схема Костаса В !95б г. американский ученый Д. Костас предложил схему формирования опорного напряжения для синхронного (когеренгного) детеитцроваиня амплитудно. модулированных сигналов [11, ~!2], Эта схема представлена на рнс. 4.11. Влияние манипуляции фазы сигнала устраняется в ней перемножителем, ва один вход которого поступает сигнал с выходз усилителя-ограничителя, а нз второй — сигнал с выхода фазового детектора (ДФ) системы ФАП.
По сра~внению с ранее расомотренвыми схемами формнрования такой способ снятия манипуляции обеспечивает более высокую помехоустойчивость схемы к флюктуационным помехам. Недостатком схемы является некоторая ее сложвостгь обусловленная тем, что перемножитель должен работать на постоянном токе. Это приво- !57 днт к необходимости пропуокання постоянных я очень медленно меняющихся напряжений, вплоть до управители частоты.
При атом входы пвремиожителя оказываются связанными гальванически и для нх взаимной развязки необходимо- применять мостовые схемы постоянного тока. Этот недостаток может быть устранен, если снятие манвиуляции фазы сигнала осуществлять перемножителем, работающим на частоте сигнала. Вариант подобной схемы показан иа рвс. 4.!2.
Схема работает следующим образом. Последовательность посылок ФМн сигнала в оеремножителе умножается на разиоцолярвую пв- Рис. 4.!!. Рис. 4Л2. следовательиость ямпульсов, соответствующих информационным сжанолам на выходе усилителя-огреимчителя. В результате етого достигается снятие манипуляции с сигнала. Полученное наиряжение, имеющее частоту сигнале, поступает иа вход фазового детектора системы ФА!1. с помощью которой подстраиваются частота и фаза уиравляемого генератора, вырабатывающего опорное напряжение.
Этот вариант схемы проще в реализации, но его помехоустойчивость ниже, тан хак влияние помех в тракте опорного напряжения проявляется сильнее, чем в первой схеме. Так же, как н предыдущие схемы, схема Костаса имеет склонность к переходу в .режим «обратной работы», так как в ней также 158 возможны дза устойчивых значения нзчальной фазы опорного ва. пряжения, отличающиеся на 180'. Помимо рассмотренных схем, известен ряи друз:их схем фор.
ыдрования опорного напряжения для детектирования протввофавных ФМн сигналов )и1, ~12, 14). Всем им присущ уже отмеченный выше принципиальный недостаток, проявляющийся в аиде эффекта «об. ратной работы» фазового 'детектора. Этот недостаток был основным препятствием на пути практической реализации каналов связи с ФМн онгналами. В обычных неавтоматизвровамных линиях телеграфной связи, где получателем был человек-оператор, с эффектом «обратной оаботы» иногда можно было иприт»си, проводя перед каждым сеансом связи првдварнтельиую регулировку аппаратуры, а также устанавливая правильную фазировку опорного напряжения каждый раз, когда яоэвикал эффект «обратной работы» нли появлялся перерыв в связи. В современных автоматизированных линиях передачи дискретной виформацин, где требуются высокие скорости передачи, а получателем информации является автоматизированное устройство или ЭЦВМ, режим «обратной работы» недопустим.
Таким образьм, практичегмое осуществление приема классических оптимальных (т. е, с манипуляцией фазы на ~180') ФМн сигналов с использованном фазового детектора наталкивается на орин. ципнальпо неустранимую трудность, обусловленную «обратной работой» этого детектора. ~Причина заключается в том, что при манипуляции фазы сигнала на 180' сам ФМн си«мал содержит в себе неопределенность начальной фазы, так каис в спектре такого сигнала отсутствует составляющая на частоте несущей. Поэтому, доже имея в приемном устройстве идеальное опорное напряжение, точно совпадающее ао частоте с сигналом, можно принять либо истинную последовательность переданных символов, либо обратную (ннверс. ную) ей в зависимости от начзльньгх условий фазировки входного свгнала и опорного напряжения. Положение усугубляется тем, что даже нрн правильной начальной фаэироеке в реальных каналах связи всегда имеютси причины, вызывающие спонтанный перескок фазы опорного напряжения, приводящий к «обратной работе» фазового детектора.
К числу тшшх причин относятся помехи в канале связи, переходные процессы при прохождении ФМн сигналов через тракт приемника, изменение ци. тающих напряжений и рид других воздействий, учесть которые мрак. тичеокя невозможно. 4Х МЕТОД ПЕРЕДА ЧИ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ СИГНАЛАМИ С ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ В связи с невозможностью устранения явления обратной работы фазового детектора были предложены способы, которые основывались на отказе от классического вида противофазных ФМн сигналов: введение в пе!йв редаваемые ФМн сигналы специальных пилот-сигналов, с помощью которых формируется опорное напряжение'„ применение отдельных посылок для фазирования генератора опорного напряжения в приемнике; уменьшение угла манипуляции для сохранения в спектре ФМн сигнала составляющей на частоте сигнала, которая выполняет роль пилот-сигнала и содержит информацию о начальной фазе несущей.
Несмотря на то, что перечисленные способы позволяют устранить эффект <обратной работы», они находят применение только для решения отдельных частных задач, так как заметно снижают предельные возможности передачи информации сигналами с фазовой манипуляцией и требуют усложнения аппаратуры систем. В литературе известны также предложения, которые сводятся к отказу от фазового детектирования ФМн сигналов и применению различных частотных детекторов для демодуляции ФМн сигналов 11Ц. В таких детекторах «обратная работа» отсутствует, однако и помехоустойчивость предлагаемых способов приема значительно ниже, что в ряде случаев сводит на нет целесообразность применения ФМн сигналов. Итак, стремление как можно полнее реализовать преимущества противофазных ФМн сигналов наталкивается на принципиальную трудность, связанную с эффектом «обратной работы» фазового детектора, а стремление обойти эту трудность приводит к ухудшению качественных показателей канала связи по сравнению с предельно возможными для ФМн сигналов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
