Методика формирования строб-импульсов.

Первой задачей приемника на выходе кабеля является формирование строб-импульсов, синхронных по частоте с тактовой частотой передачи кода передатчиком. Спектры случайных кодовых последовательностей, приведенные на рис. 16.1.4, достаточно наглядно показывают, что основные несущие частоты случайных кодов существенно варьируют по амплитуде и не имеют взаимной корреляции. Фазы гармоник на каждой из основных несущих частот имеют два постоянных значения, различающихся на 180^о, что определяется противофазностью формирования кодов 0 и 1, и кодовых последовательностей 01 и 10, но какой-либо корреляции между этими четырьмя значениями фаз для случайных последовательностей также не имеется. Это означает, что устойчивую и достаточно надежную автосинхронизацию как по одной из основных частот, так и по их комбинации, выполнить невозможно. Практическое применение нашли фазовые методы синхронизации непосредственно по форме сигналов на выходе кабеля (например, по пересечениям нулевой линии) с учетом логики формирования кодовых сигналов.

Амплитудное детектирование. Различие фаз колебаний на каждой из основных частот кодовых последовательностей на 180^о при нулевой постоянной составляющей позволяет простым преобразованием выходного сигнала, а именно – двухполупериодным амплитудным детектированием, получить сигнал амплитудных значений выходного сигнала кабеля, который имеет удвоенные значения основных частот с однозначным значением фаз любых комбинаций кодовых последовательностей на этих частотах. Пример амплитудного детектирования выходного сигнала для отрезка случайной кодовой последовательности приведен на рис. 16.2.1.

Рис. 16.2.1. Амплитудное детектирование

Рис. 16.2.2. Спектры сигналов после амплитудного детектора.

На рис. 16.2.2 приведены спектры сигналов после амплитудного детектирования. Как следует из этого рисунка, несущая гармоника последовательности чередования нулей и единиц и соответствующие гармоники кодов 01 и 10 в последовательностях случайных кодовых сигналов с частоты 0.5×f_o перемещаются на частоту f"_o = f_o практически с одинаковыми значениями фазы колебаний. Соответственно, несущие частоты f_o последовательностей только нулей и единиц, и непрерывных отрезков кодов нулей и единиц любой длины (начиная с минимальных отрезков 00 и 11) в случайных кодовых последовательностях с практически одинаковой фазой переходят на частоту 2f"_o = 2f_o. Заметим также, что на частоте 2f"_o с той же фазой появляются и вторые гармоники несущей частоты f"_o последовательностей чередования нулей и единиц, амплитуда которых достигает значений 1/3 частоты f"_o. так и вторые гармоники первой несущей частоты при чередования нулей и единиц. Эти два фактора приводят к тому, что для случайных кодовых последовательностей амплитудные значения колебаний на новых несущих частотах f"_o и 2f"_o практически соизмеримы.

Таким образом, после двухполупериодного амплитудного детектирования сигналов кода Манчестер-II на выходе кабеля новые несущие частоты продетектированных сигналов, удвоенные по отношению к старым частотам, являются однофазовыми для любых кодовых последовательностей. Это позволяет применить частотные методы построения систем автосинхронизации передатчиков и приемников. Это может быть выполнено несколькими способами.

Способ 1. По частоте f"_o.

Рис. 16.2.3. Спектры кодов после амплитудного детектора.

На рис. 16.2.3 приведены спектры в диапазоне частоты f"_o шести различных реализаций случайных последовательностей кодов на двадцати тактовых интервалах кодирования. Максимальные амплитуды гармоник соответствуют реализациям с большими весовыми долями кодов 01 и 10 в реализациях, минимальные (нулевые в пределе) - при полном отсутствии таких кодов в реализациях. В принципе, при непрерывной передаче информации последнее не имеет большого значения, если временная постоянная автосинхронизации задается больше длительности возможных пауз в передаче данных. При приеме данных в присутствии статистических шумов роль сигнала поддержки системы автостабилизации в рабочем состоянии в период пауз, как это будет показано ниже, могут выполнять непосредственно шумовые сигналы.

Рис. 16.2.4. Сигнал на выходе СФ на частоте f"_o.

Выделение несущих частот. Фазовое постоянство частоты f"_o любых кодовых последовательностей позволяет выделить колебания с частотой f"_o узкополосным селекторным фильтром (СФ) и получить синхронизирующий сигнал (частоту синхронизации). Пример выделения частоты синхронизации селекторным фильтром приведен на рис. 16.2.4. Методы автоматической настройки селекторных фильтров на несущую частоту f"_o, а равно и методы автоматического слежения за несущей частотой с определенной постоянной времени ее сохранения на интервалах отсутствия несущей частоты во входном сигнале (периоды пауз), в радиотехнике известны и хорошо отработаны. В простейшем случае, длительность временной постоянной автостабилизации может регулироваться непосредственно добротностью селекторного фильтра или шириной полосы его избирательности. Формирование строб-импульсов по выделенной частоте синхронизации также известно в самых различных вариантах. В простейшем случае это можно выполнить усилением синхронизирующего сигнала с ограничением до формы меандра.

Способ 2. По частоте 2f"_o.

Рис. 16.2.5. Сигнал на выходе СФ на частоте 2f"_o.

Как следует из рисунка 16.2.2, на эту частоту при двухполупериодном амплитудном детектировании сигнала на выходе кабеля с практически одинаковой фазой переходят как несущие частоты непрерывных кодовых последовательностей нулей и единиц (и их отрезков любой длины в случайных последовательностях), так и вторые гармоники первой несущей частоты кода Манчестер-II при чередования нулей и единиц (и кодовых пар 01 и 10 в произвольных кодовых последовательностях). Соответственно, частота 2f"_o выделяется селектирующим фильтром в одной фазе для любой кодовой последовательности, что наглядно видно на рис. 16.2.5, в том числе и в периоды технологических пауз передачи данных (нулевых или единичных в зависимости от принятой системы передачи информационных данных).

Рис. 16.2.6. Спектры кодов после амплитудного детектора.

Стабильность фазовой синхронизации по частоте 2f"_o можно видеть на рис. 16.2.6, где приведены спектры шести реализаций случайных кодовых последовательностей.

Дата добавления: 2015-07-11