Тактовая синхронизация регенератора

Рассмотрим особенности формирования сигнала тактовой синхронизации. Различают два варианта формирования:

1) на основе внешнего сигнала синхронизации;

2) на основе выделения тактовой частоты из случайно изменяющегося цифрового сигнала, который приходит на вход регенератора (внутренняя син­хронизация).

Внешний сигнал синхронизации представляет собой синусоидальный или им­пульсный сигнал с частотой, равной гармонике или субгармонике тактовой частоты . Он передается по отдельной линии связи, что в большин­стве случаев неприемлемо.

Если же цифровой сигнал передается в квазитро­ичном коде, то в его спектре отсутствует компо­нент тактовой частоты (см. рис. 15.9). В этом слу­чае необходимо предварительно преобразовать его из квазитроичного кода в двоичный, исполь­зуя, например, двухполупериодный безынерци­онный выпрямитель.

Структурная схема блока формирования стробирующих импульсов тактовой частоты представлена на рис. 15.28, а ос­циллограммы, поясняющие работу отдельных блоков, — на рис. 15.29. Как по­казано на рис. 15.28, на вход блока 1- двухполупериодного выпрямителя по­ступает цифровой сигнал в квазитроичном коде, на выходе блока 7 формирует­ся цифровой сигнал в двоичном коде (рис. 15.29, а). После полосового фильтра 2 выделяется синусоидальный сигнал тактовой частоты (рис. 15.29, б), который усиливается и ограничивается в блоках 3 и 4 (рис. 15.29, в), дифференцируется в блоке 5 (рис. 15.29, г).

После однополупериодного безынерционного выпря­мителя 6 выделяются импульсы одной полярности, например положитель­ной (рис. 15.29, д), которые поступают в блок формирования импульсов 7 (рис. 15.29, е) и далее через линию задержки 8 на вход управления порогового устройства (рис. 15.29, ж). Время задержки в блоке подбирается таким образом, чтобы появление строб-импуль­сов соответствовало максималь­ным значениям в передаваемом сигнале, который поступает на первый вход порогового устрой­ства (см. рис. 15.24).

Основным узлом схемы такто­вой синхронизации (см. рис. 15.28) является высокодобротный узко­полосной фильтр 2, выполняе­мый на основе кварцевых фильт­ров или фильтров на поверхност­ных акустических волнах.

Выбор очень узкой полосы связан с тем, что выходной сигнал фильтра «загрязнен» частотными компо­нентами случайной составляю­щей спектра цифрового сигнала, которые попадают в полосу пропускания этого фильтра.

Выбор очень узкой полосы связан с тем, что выходной сигнал фильтра «загрязнен» частотными компо­нентами случайной составляю­щей спектра цифрового сигнала, которые попадают в полосу пропускания этого фильтра. В результате сиг­нал будет случайным образом модулирован по амплитуде и фазе. Паразитная амплитудная модуляция снимается с помощью ограничителя, но модуляция по фазе сохраняется, что приводит к случайному изменению временных положе­ний строб-импульсов относи-тельно тактовых точек. Соответственно изменя­ются и временные позиции регенерированного цифрового сигнала. Такое явле­ние называется джиггером(jitter).

Все большее распространение получают схемы выделения колебания так­товой частоты на основе системы фазовой автоподстройки частоты ФАПЧ (рис. 15.30), где блоки 1—4 и 7,8 совпадают по назначению с одноименными блоками на рис. 15.28, а новыми являются блоки 9—12. Здесь сигнал такто­вой частоты с выхода ограничителя 4 поступает на фазовый детектор ФД 9, на второй вход которого подается импульсный (или синусоидальный) сигнал так­товой частоты от местного генератора тактовой частоты ГТЧ 10. ФД вырабаты­вает управляющее напряжение U_y, пропорциональное разности фаз сигналов на входах ФД. Напряжение с выхода усилителя постоянного тока УПТ 12, огра­ниченное по частоте фильтром //, поступает да вход цепи управления ФАПЧ генератора 10.

Изменение параметров цепи ФАПЧ приводит к изменению час­тоты сигнала ГТЧ в соответствии с разностью фаз сигнала принимаемой цифровой последовательности и стробирующего сигнала ГТЧ. Процесс про­должается до тех пор, пока частоты сигналов на входах ФД не выравниваются, при этом U_y = 0. В качестве управляемого элемента в ГТЧ 70 обычно использу­ют варикап (см. параграф 7.2).

Применение ФАПЧ дает такой же эффект, как и использование гипоте-тического полосового фильтра 2 с полосой пропус­кания, равной удвоенной полосе частот ФНЧ 11, Поскольку эта полоса частот может быть сделана очень узкой (единицы и доли килогерц), тогда как полоса частот ПФ 2 значительно шире, то использование системы ФАПЧ обеспечива­ет более «чистый» сигнал синхронизации. Соответственно уменьшается и джиттер цифрового сигнала.