RU2033640C1 - Time signal transmitting and receiving device - Google Patents
Time signal transmitting and receiving device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2033640C1 RU2033640C1 SU4898394A RU2033640C1 RU 2033640 C1 RU2033640 C1 RU 2033640C1 SU 4898394 A SU4898394 A SU 4898394A RU 2033640 C1 RU2033640 C1 RU 2033640C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- signal
- information
- signals
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для передачи и приема сигналов точного времени по каналам и линиям связи с переменными параметрами. The invention relates to communication technology and can be used to transmit and receive accurate time signals on channels and communication lines with variable parameters.
Недостатком устройства, выбранного в качестве прототипа, является отсутствие возможности передачи информации (например, служебной) по отведенным для синхронизации линиям связи без прерывания синхронизирующего потока информации. При передаче служебной информации необходимо прерывать синхронизацию. The disadvantage of the device selected as a prototype is the lack of the ability to transmit information (for example, service) on the allotted for synchronization communication lines without interrupting the synchronizing stream of information. When transferring service information, it is necessary to interrupt synchronization.
Цель изобретения расширение области применения устройства путем передачи как сигналов точного времени, так и сигналов служебной информации. The purpose of the invention is the expansion of the scope of the device by transmitting both accurate time signals and overhead signals.
Для достижения цели в устройство для передачи и приема сигналов точного времени, содержащее на центральной части датчик сигналов времени, К передатчиков сигналов времени, выполненных на формирователе выходных сигналов, блоке коррекции временного упреждения сигналов и блоке приемопередачи, преобразователь кода времени, манипулятор фазы псевдослучайной последовательности (ПСП), счетчик, первый и второй коммутаторы, блок управления коррекцией временного упреждения сигналов, первый и второй хронизаторы, блок устранения неоднозначности, блок фильтрации несущей, фазируемый генератор ПСП, блок фильтрации ПСП, цикловый синхронизатор, регистр, анализатор синхронизма, блок сравнения, на периферийной части в каждом из К каналов передачи и приема сигналов блок приемопередачи, первый и второй хронизаторы, блок устранения неоднозначности, блок фильтрации несущей, опорный генератор, фазируемый генератор ПСП, блок фильтрации ПСП, цикловый синхронизатор, ключ, анализатор синхронизма, регистр, декодер, формирователь выходных сигналов, манипулятор фазы несущей, манипулятор фазы ПСП, генератор ПСП и преобразователь кода времени, введены на центральной части источник сигналов информации, преобразователь кода информации, формирователь сигнала разрешения, второй регистр и третий коммутатор, на периферийной части в каждом из К каналов передачи и приема сигналов источник сигналов информации, преобразователь кода информации, регистр, формирователь сигнала разрешения и коммутатор. To achieve the goal, a device for transmitting and receiving accurate time signals, containing a time signal sensor on the central part, K time signal transmitters, executed on the output signal shaper, a signal prediction correction unit and a transceiver block, a time code converter, a pseudo-random sequence phase manipulator ( PSP), counter, first and second switches, a control unit for correcting the time anticipation of signals, the first and second chronizers, an ambiguity elimination unit, carrier filtering unit, phased PSP generator, PSP filtering unit, loop synchronizer, register, synchronism analyzer, comparison unit, on the peripheral part of each of the K channels for transmitting and receiving signals, the transceiver unit, the first and second synchronizers, the ambiguity elimination unit, the carrier filtering unit , reference generator, phased PSP generator, PSP filtering unit, cycle synchronizer, key, synchronism analyzer, register, decoder, output driver, carrier phase manipulator, PSP phase manipulator, PSP generator and a time code converter, an information signal source, an information code converter, a resolution signal driver, a second register and a third switch are introduced on the central part, an information signal source, an information code converter, a register on a peripheral part in each of the K transmission and reception channels , resolution driver and switch.
Суть изобретения состоит в том, что с помощью введенных в состав центральной и периферийной частей устройства блоков изменяются структура, объем и назначение передаваемых в обоих направлениях по линиям связи сигналов. При этом в новой структуре передаваемых сигналов сохраняется частота выбранной и соответствующим образом упреждаемой несущей частоты (1 кГц, как и в прототипе), сохраняется длительность блока ПСП ( 1 кГц, как и в прототипе), осуществляющего первую фазовую манипуляцию несущей частоты и расширяющего разрешающую неоднозначность синхронизации до 1 Гц, вдвое увеличивается скорость второй фазовой манипуляции упрежденной несущей частоты (уже манипулированной ПСП) сигналами оцифровки текущего времени (с 20 на 10 мс/символ), расширяющей неоднозначность синхронизации с 1 Гц до десятков лет. Это позволяет уменьшить время, необходимое для передачи всего блока информации об оцифровке (с 1 с до десятков лет 4 разряда х 12 декад + 2 разряда "пустых" 50 разрядов) до 0,5 с (по отношению к 1 с в прототипе). Кроме того, в оставшуюся половину секундного интервала осуществляется фазовая манипуляция той же (уже манипулированной сигналами ПСП и упрежденной) несущей частоты сигналами служебной информации. Это позволяет не только передать 0,5 с 10 мс 50 разрядов служебной информации по той же линии, но не прерывать потока временной синхронизирующей информации, не менять фазовое положение фронтов несущей частоты, так как каждый бит служебной информации путем второй фазовой манипуляции накладывается на несущую частоту, упреждение фронта которой не изменяется по отношению к полусекундному интервалу, в котором передавалась информация об оцифровке текущего времени (которая также в течение всего секундного интервала неизменна). Введенные признаки в известных устройствах с указанной целью не обнаружены, что свидетельствует о соотношении предложенного технического решения критерию "существенные отличия". The essence of the invention lies in the fact that using the blocks introduced into the central and peripheral parts of the device, the structure, volume and purpose of the signals transmitted in both directions along the communication lines are changed. In this case, the frequency of the selected and appropriately anticipated carrier frequency (1 kHz, as in the prototype) is preserved in the new structure of transmitted signals, the duration of the PSP block (1 kHz, as in the prototype), which performs the first phase shift of the carrier frequency and expands the resolution ambiguity, is preserved synchronization to 1 Hz, the speed of the second phase manipulation of the anticipated carrier frequency (already manipulated by the SRP) by the digitization signals of the current time (from 20 to 10 ms / symbol) doubles, expanding ambiguously st synchronization with the 1 Hz to tens of years. This allows you to reduce the time required to transfer the entire block of information about digitization (from 1 s to tens of
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для передачи и приема сигналов точного времени; на фиг.2 диаграмма информационно-временной компановки сигналов, передаваемых в линию связи; на фиг.3 диаграмма работы устройства; на фиг.4 схема блока управления коррекцией временного упреждения сигналов; на фиг.5 схема блока коррекции временного упреждения сигнала; на фиг.6 схема формирователя выходных сигналов передатчика сигналов времени; на фиг. 7 схема блока приемопередачи; на фиг.8 схема синхронизатора; на фиг.9 схема блока устранения неоднозначности; на фиг.10 и 11 представлены диаграммы работы блока устранения неоднозначности; на фиг.12 показана схема фазируемого генератора ПСП; на фиг.13 и 14 показаны схемы первого и второго регистров; на фиг.15 представлена схема анализатора синхронизма канала передачи и приема сигналов. In FIG. 1 is a functional diagram of a device for transmitting and receiving accurate time signals; figure 2 diagram of the information-time line-up of signals transmitted in the communication line; figure 3 diagram of the operation of the device; figure 4 diagram of the control unit correction of the lead time of the signals; in Fig.5 block diagram correction of the lead time of the signal; Fig.6 diagram of the driver of the output signals of the transmitter of the time signals; in FIG. 7 block diagram of the transceiver; on Fig a synchronizer circuit; Fig.9 block diagram of the disambiguation; 10 and 11 are diagrams of the operation of the disambiguation unit; on Fig shows a diagram of a phased generator SRP; 13 and 14 show diagrams of the first and second registers; on Fig presents a diagram of the analyzer synchronism channel transmission and reception of signals.
Устройство для передачи и приема сигналов точного времени (фиг.1) содержит на центральной части датчик 1 сигналов времени, передатчики 21.2К сигналов времени, выполненные на формирователе 3 выходных сигналов, блоке 4 коррекции временного упреждения сигналов, блоке 5 приемопередачи, преобразователь 6 кода времени, источник 7 сигналов информации, преобразователь 8 кода информации, третий коммутатор 9, манипулятор 10 фазы ПСП, генератор 11 ПСП, счетчик 12, первый 13 и второй 14 коммутаторы, блок 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов, первый 16 и второй 17 хронизаторы, блок 18 устранения неоднозначности, блок 19 фильтрации несущей, фазируемый генератор 20 ПСП, блок 21 фильтрации ПСП, цикловый синхронизатор 22, первый регистр 23, формирователь 24 сигнала разрешения, второй регистр 25, выходом которого является шина 26 кода информации, анализатор 27 синхронизма, блок 28 сравнения, линии 291.29К связи, на периферийной части в каждом канале передачи и приема сигналов приемник 301.30К сигналов времени, выполненный на блоке 31 приемопередачи, опорном генераторе 32, первом 33 и втором 34 хронизаторах, блоке 35 устранения неоднозначности, блоке 36 фильтрации несущей, фазируемом генераторе 37 ПСП, блоке 38 фильтрации ПСП, цикловом синхронизаторе 39, первом 40 и втором 41 регистрах, формирователе 42 сигнала разрешения, декодере 43, формирователе 44 выходных сигналов, преобразователе 45 кода времени, источнике 46 сигналов информации, преобразователе 47 кода информации, коммутаторе 48, манипуляторе 49 фазы ПСП, генераторе 50 ПСП, манипуляторе 51 фазы несущей, анализаторе 52 синхронизма, ключе 53, шину 54 управляющих сигналов и частот (информационные выходы первой группы), шину 55 кода текущего времени (информационные выходы второй группы) и шину 56 информации (информационные выходы третьей группы).A device for transmitting and receiving accurate time signals (Fig. 1) comprises a
Блок 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов (фиг.4) содержит информационные каналы 571.57К, каждый из которых выполнен на первом 58 и втором 59 элементах И, фазовый дискриминатор 60, элемент ИЛИ 61, дешифратор 62 и анализатор 63 рассогласования.
Блок 4 коррекции временного упреждения сигналов (фиг.5) содержит два динамических RS-триггера 64 и 65, два D-триггера 66 и 67, элемент ИЛИ 68, элементы И 69 и 70, а также последовательно соединенные счетчик 71 с переменным коэффициентом деления и счетчик 72 с постоянным коэффициентом деления.
Формирователь 3 выходных сигналов (фиг.6) содержит D-триггер 73 и сумматор 74 по модулю два. Shaper 3 output signals (Fig.6) contains a D-
Блоки 51.5К, 31 приемопередачи содержат (фиг. 7) усилитель 75, резистор 76, балансный трансформатор 77 и усилитель-ограничитель 78.
Хронизаторы 16, 17, 33, 34 (фиг.8) содержат фазовращатель 79, делитель 80 частоты, анализатор 81 рассогласования, реверсивный счетчик 82, фазовый дискриминатор 83, детектор 84, пороговое устройство 85 и элемент И 86. The
Блоки 18, 35 устранения неоднозначности (фиг.9) содержат элемент 87 задержки, D-триггер 88 и сумматор 89 по модулю два. The
Фазируемые генераторы 20, 37 ПСП (фиг.12) содержат формирователь 90 импульса включения, первый элемент ИЛИ 91, динамический RS-триггер 92, коммутатор 93, генератор 94 ПСП, второй элемент ИЛИ 95, счетчик 96, дешифратор 97, элемент 98 задержки, второй элемент 99 задержки, первый элемент И 100, второй элемент И 101, мультивибратор 102, реверсивный счетчик 103, пороговый элемент 104 и D-триггер 105.
Первые регистры 23, 40 (фиг.13) содержат счетчик 106, дешифратор 107, элемент 108 задержки, первый 109 и второй 110 регистры. The
Вторые регистры 25, 41 (фиг.14) содержат регистр 111 и кллюч 112. The
Анализатор 52 синхронизма (фиг.15) содержит счетчик 113, дешифратор 114 и D-триггер 115. The synchronism analyzer 52 (Fig. 15) comprises a
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Опираясь на источник 7 сигналов информации и датчик 1 сигналов времени, К передатчиков 21.2К сигналов времени осуществляют непрерывную передачу сигналов по К линиям 291.29К связи к соответствующим К приемникам 301.30К сигналов времени. Сигналы информации и сигналы времени, передаваемые по каждой линии связи, представляют собой несущую частоту с двойной фазовой манипуляцией: сигналы ПСП (выбранной постоянной длины) и сигналы последовательного кода информации источника 7 сигналов информации или оцифровки текущего времени датчика 1 сигналов времени. Причем каждый период передаваемой несущей частоты (как подвергнутой фазовой манипуляции, так и не подвергавшейся) передается в каждую линию связи с временным упреждением относительно сигналов датчика 1, равным времени распространения по соответствующей линии связи. В этом случае сигналы, пришедшие на вход каждого приемника 30, синфазны с сигналами датчика 1 и пригодны после соответствующей обработки по снятию фазовой манипуляции для непосредственной синхронизации приемников 30 с разрешением неоднозначности до периода несущей частоты. Выделение из принятого сигнала ПСП позволяет расширить разрешаемую неоднозначность синхронизации приемников 30 от периода несущей частоты по длительности блока ПСП (например, 1 с). Выделение из принятого сигнала последовательного кода оцифровки текущего времени датчика 1 позволяет расширить разрешаемую неоднозначность синхронизации приемников за счет длительности блока ПСП до наиболее низкочастотной части передаваемой оцифровки текущего времени (например, до десятков лет).Based on the source of 7 information signals and the
Коррекция временных упреждений, вносимых соответствующими передатчиками 21. 2К в передаваемые по линиям 291.29К связи сигналы, осуществляется по результатам их сравнения с измеренными (на основе обратной передачи от соответствующих приемников 301.30К по тем же линиям 291.29К связи к передатчикам 21. 2К) временами распространения по соответствующим линиям 291.29К связи. Причем такая коррекция вносимых временных упреждений осуществляется последовательно в каждом передатчике 21.2К и циклически повторяется, например корректируется временное упреждение, вносимое в сигнал первого передатчика, затем второго, третьего и т.д. затем К-го, снова первого, второго и т.д.Correction of temporary lead by
Интервал времени, отводимый на коррекцию временного упреждения, вносимого в передаваемый каждым передатчиком 2 сигнал, т.е. на ввод в синхронизм одного из приемников 30, задается счетчиком 12. Этот счетчик, используя сигналы датчика 1 (например, 1 Гц), формирует управляющий адресный код для блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов, первого 13 и второго 14 коммутаторов, взятый, например, с последних (старших) разрядов счетчика 12. Сигнал этого кода появляется по прошествии интервала времени, превышающего время, необходимое для ввода в синхронизм любого (одного) приемника 301.30К сигналов времени, подключенного к передатчикам 21.2К сигналов времени с помощью соответствующей линии 291.29К связи. Такой интервал времени может быть, например, пятиминутным.The time interval allotted for the correction of the time lead introduced into the signal transmitted by each
В результате воздействия на блок 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов и коммутаторы 13, 14 управляющего кода от счетчика 12 в течение каждого указанного интервала времени в центральной части устройства синхронизации организуются следующие соединения. Управляющие сигналы, выработанные блоком 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов для коррекции временного упреждения, вносимого одним из передатчиков 21.2К в передаваемый сигнал, подаются через одну из К пар входов блока управления коррекцией временного упреждения сигналов к блоку 4 коррекции временного упреждения сигналов только этого передатчика, входы других блоков коррекции временного упреждения сигналов заземляются блоком управления коррекцией временного упреждения сигналов. Первый информационный вход блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов с помощью первого коммутатора 13 соединяется с выходом того блока 4 коррекции временного упреждения сигналов, работой которого управляет в данный промежуток времени блок управления коррекцией временного упреждения сигналов. Вход первого хронизатора 16 и первый вход блока 19 фильтрации несущей с помощью второго коммутатора 14 соединяется с выходом блока 51.5К приемопередачи, через который ведется передача в линию 291.29К связи сигналов, выработанных блоком 4 коррекции временного упреждения сигналов, управляемым в данном промежутке времени блоком 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов.As a result of the impact on the
Далее рассматривают работу системы в течение одного из оговоренных интервалов времени для случая, когда блок 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов управляет последним, К-м, блоком 4 коррекции временного упреждения сигналов, что соответствует синхронизации (коррекции вносимого временного упреждения) последнего, К-го, приемника 30К, подключенного к передатчику 2К сигналов времени с помощью линии 29К связи.Next, we consider the operation of the system for one of the specified time intervals for the case when the
Генератор 11 ПСП, опираясь на тактовые, например 5 МГц, и низкочастотные установочные, например 1 Гц, сигналы датчика 1, формирует ПСП, например, с периодом 1 с и числом элементов 1000, что соответствует тактовой частоте выдачи элементов ПСП 1 кГц. Такая ПСП с числом элементов 1000 может быть получена, например, путем принудительной установки генератора 11 ПСП в исходное состояние сигналом 1 Гц, что позволяет осуществить укорочение длительности полной ПСП (число элементов описывается соотношением 2Р-1 и при Р=10 составляет 1023).The
Тактовая частота выдачи элементов ПСП, равная 1 кГц, выбрана как средняя частота амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) наиболее низкочастотного канала связи, используемого для передачи сигналов времени, например, на основе кабеля типа ТЗБ. Период ПСП, равный 1 с, выбран совпадающим с темпом смены кода текущего времени (например, от секунд до сотен лет). The clock frequency of the output of the elements of the SRP, equal to 1 kHz, is selected as the average frequency of the amplitude-frequency characteristic (AFC) of the lowest frequency communication channel used for transmitting time signals, for example, based on a cable of the TZB type. The SRP period of 1 s is chosen to coincide with the rate of change of the current time code (for example, from seconds to hundreds of years).
Сформированная таким образом ПСП (фиг.3б) поступает на первый вход манипулятора 10 фазы ПСП, на второй вход которого в виде последовательного кода поступает через коммутатор 9, например, в первые 0,5 с (фиг.2) информация от преобразователя 8 кода информации, а, например, во вторые 0,5 с оцифровка текущего времени от преобразователя 6 кода времени (фиг.3а). Поскольку принципы передачи сигналов в первые и во вторые 0,5 с идентичны, то рассматривают работу устройства во вторые 0,5 с. Thus formed PSP (Fig.3b) is fed to the first input of the
Преобразователь 6 кода времени осуществляет по сигналу 1 Гц один раз в секунду считывание оцифровки текущего времени от датчика 1 сигналов времени (и кода информации от преобразователя 8 кода информации), например в параллельно-двоичном коде двенадцати цифр единиц и десятков секунд, минут, часов, суток, месяцев, лет, а также последовательную выдачу этого кода с частотой вывода разрядов 100 Гц. Следовательно, на выходе манипулятора 10 фазы ПСП (фиг.3в), представляющего собой, например, сумматор по модулю два, сорок восемь (так как оцифровка представлена в виде двенадцати цифр, характеризуемых четырехразрядным двоично-десятичным кодом) отрезков ПСП длительностью 10 мс манипулируются по фазе в зависимости от содержания разрядов оцифровки. Два последних десятимиллисекундных отрезка ПСП (99- и 100-й в каждом секундном интервале) не манипулируются (все остальные отрезки с 1-го по 98-й манипулируются). The
Необходимо отметить, что все перечисленные предварительные преобразования осуществляются синхронно с сигналами датчика 1 и предназначены для компановки структуры передаваемых по линиям 291.29К связи сигналов с целью закладки в них лишь тех элементов структуры сигнала, которые в приемниках 301. 30К сигналов времени могут быть использованы для расширения пределов разрешаемой синхронизации их формирователей выходных сигналов. Такими элементами являются ПСП, которая при обработке в приемниках 301.30К используется для синхронизации среднечастотной части формирователей 44 выходных сигналов (фазирование выделенных из ПСП сигналов 1 Гц), последовательный код оцифровки текущего времени, который при приеме в приемниках 301.30К используется для синхронизации низкочастотной части формирователей выходных сигналов (фазирование путем записи принятой из линии связи информации об оцифровке в случае отличия от имеющейся). Такая компановка структуры сигнала манипулятора 10 осуществляется одновременно для подготовки к передаче по всем линиям 291.29К связи, по приемникам 301.30К и, в частности, к К-му, процесс синхронизации которого описывается для оговоренного интервала времени, задаваемого счетчиком 12.It should be noted that all of these preliminary transformations are carried out synchronously with the signals of the
Блок 4 коррекции временного упреждения сигналов осуществляет (фиг.3г) во взаимосвязи с фиг. 3а. в формирование по командам от блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов необходимого временного упреждения относительно сигналов датчика, выбранной соответствующим образом несущей частоты. Эта несущая должна быть не выше верхней частоты АЧХ линий 291.29К связи, а также кратна и не ниже частоты выдачи элементов ПСП генератором 11 (1 кГц). Последнее условно накладывается потому, что в формирователе 3 сигналов с манипулятора 10 осуществляется фазовая манипуляция (вторая) подготовленной блоком 4 управления несущей, а при фазовой манипуляции в прямом или манипулированном (инверсном) виде может быть передан только каждый целый период, а не его часть. Для простоты на фиг.3 частота несущей выбрана (как допустимый предельный случай) равной тактовой частоте (1 кГц) выдачи элементов ПСП (сравните фиг.3б и 3г).The signal
Подробно функциональный состав и работа блока 4 коррекции временного упреждения сигналов и взаимодействующего с ним блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов описаны далее по окончании рассмотрения прохождения сигналов по соответствующим линиям 29 связи как от передатчика 2 к приемнику 30, так и обратно к передатчику 2, так как только в этом случае в блоке управления коррекцией временного упреждения сигналов возможны определение времени распространения сигналов по линии связи и соответственно выработка необходимых управляющих сигналов на коррекцию закладываемого временного упреждения. The functional composition and operation of the signal pre-correction
Поэтому считают, что сформированная в блоке 4 коррекции временного упреждения сигналов несущая (фиг.3г) пока имеет произвольное временное упреждение относительно сигналов датчика 1 (фиг.3а, в), что вполне соответствует ситуации при вводе в синхронизм реальной системы синхронизации. Эта несущая поступает на первый вход формирователя 3 выходных сигналов, на второй вход которого поступает выходной сигнал манипулятора фазы ПСП (фиг.3в). Therefore, it is believed that the carrier (Fig. 3d) formed in
В формирователе 3 выходных сигналов с помощью D-триггера 73 (фиг.6) осуществляется временная привязка выходного сигнала манипулятора (фиг.3в) к тактам (положительным фронтом поступающим на тактовый вход триггера 73) упрежденной несущей (фиг.3г). Выходной сигнал триггеров 73 используется в качестве манипулирующего упрежденной относительно сигналов датчика 1 несущей. Фазовая манипуляция упрежденной несущей осуществляется с помощью сумматора 74 по модулю два, выходной сигнал которого (фиг.3з) является выходным для формирователя 3. Этот сигнал без дополнительных преобразований пригоден для непосредственной (после необходимого усиления) передачи в линию связи, так как практически не подвержен паразитному искажению на приеме собственной постоянной составляющей в зависимости от передаваемой информации об оцифровке текущего времени датчика 1. Отсутствие при приеме сигнала такого паразитного искажения его постоянной составляющей объясняется тем, что после прохождения линии связи (как правило, подключаемой к источнику и потребителю с помощью согласующих балансных трансформаторов) принимаемый сигнал (как совокупность целых периодов прямых и инверсных несущей частоты формы меандр) практически симметричен относительно нулевого потенциала. Симметрия, вызванная хаотическим чередованием прямых и инверсных периодов несущей в сигнале, носит случайный характер и легко компонируется усреднением фазы принимаемого сигнала. Сигнал с выхода формирователя 3 поступает через блок 5 приемопередачи только в линию 29 связи. In the
Для пояснения последнего утверждения рассматривают работу блока приемопередачи (фиг.7), так как это необходимо для иллюстрации возможности организации одновременной непрерывной двунаправленной передачи сигналов времени по линии 29 связи как от передатчика 2 к приемнику 30, так и в обратном направлении с однозначным разделением потоков сигналов. To clarify the last statement, the operation of the transceiver unit is considered (Fig. 7), since this is necessary to illustrate the possibility of organizing simultaneous continuous bidirectional transmission of time signals along the
Блок 5 приемопередачи передатчика 2 (а также блок 31 приемопередачи приемника 30) работает так, что сигналы, поданные на его вход, могут попасть только через его двунаправленный вход-выход в линию 29 связи, а сигналы, пришедшие из линии 29 связи, на двунаправленный вход-выход могут попасть только на выход блока 5(31) приемопередачи. Происходит это потому, что ток сигнала, прошедшего через усилитель 75 и поданный в средний отвод первичной обмотки трансформатора 77, разветвляется поровну (при равенстве номинала балластного сопротивления 76 волновому сопротивлению линии связи ρBarл.с) в линию 29 связи и резистор 76, не попадая на вход усилителя-ограничителя 78 и соответственно на выход блока 5 приемопередачи, а сигнал, пришедший из линии связи на двунаправленный вход-выход блока 5, проходит по следующей цепи: первая (по фиг.7) половина первичной обмотки трансформатора 77, низкое выходное сопротивление 76, и потому трансформируется только на вход усилителя-ограничителя 78, а следовательно, только на выход блока 5.Transmitter-
Таким образом, сигнал, сформированный в формирователе 3 выходного сигнала, через блок 5 приемопередачи поступает в линию 29 связии через время распространения Траспр (по окончании ввода в синхронизм равное времени упреждения) приходит на блок 31 приемопередачи приемника 30. С выхода блока 31 приемопередачи принятый из линии связи сигнал (фиг.3е) поступает на первый хронизатор 33 и блок 36 фильтрации несущей приемника 30 для использования с целью его синхронизации. При синхронизации приемника 30 в нем осуществляется несколько этапов преобразования пришедшего на его вход сигнала. Первый этап, реализуемый с помощью первого 33, второго 34 хронизаторов, блока 35 устранения неоднозначности и блока 36 фильтрации несущей, позволяет подготовить необходимые сигналы для синхронизации формирователя 44 выходных сигналов с разрешением неоднозначности до периода несущей частоты. Последовательно рассматривают назначение, состав и функционирование блоков 33.36.Thus, the signal generated in the
Первый 33 и второй 34 хронизаторы осуществляют формирование (опираясь на сигнал местного генератора 32) частоты, равной частоте несущей (равной, в свою очередь, частоте следования элементов ПСП), а также ее фазовую синхронизацию с подаваемыми на их входы фазоманипулированными сигналами. Эта операция имеет целью усреднить фазы принимаемого из линии 29 связи сигнала и необходима потому, что при прохождении по линии связи составляющих сигнал импульсов (в описываемом случае фазоманипулированного меандра) их фронты "затягиваются" из-за ограниченности полосы пропускания и с ростом протяженности линии связи, а также получают искажения под влиянием шумов. Выделенная, например, усилителем-ограничителем 78 в блоке 5 (или 31) из принятого сигнала информация (временное положение фронтов) содержит поэтому так называемую фазовую дрожь, что для временных систем является недопустимым. Для ее устранения вырабатывают из сигналов местных генераторов 32 импульсы, которые следуют с частотой принимаемых (или кратной ей) и осуществляют их фазовую автоподстройку под центр зоны фазовой дрожи. Классическая схема такой фазовой автоподстройки (блоки 79.83, фиг.8) составляет основное функциональное содержание первого 33 и второго 34 хронизаторов. Выбранная ими частота (выход делителя 80) обладает примерно в раз меньшей фазовой дрожью, чем принимаемый из линии связи сигнал, где п число используемых при подстройке фазы фронтов принятых из линии 29 связи импульсов. Указанное уменьшение фазовой дрожи происходит потому, что обязательным элементом при выработке управляющих сигналов в цепях фазовой автоподстройки является интегратор (например, реверсивный счетчик 82), который и позволяет достичь такого усредняющего действия по отношению к фазе принимаемого сигнала.The first 33 and second 34 chronizers carry out the formation (based on the signal of the local generator 32) of a frequency equal to the carrier frequency (equal, in turn, to the repetition rate of the SRP elements), as well as its phase synchronization with phase-shifted signals supplied to their inputs. This operation is aimed at averaging the phases of the signal received from the
Достижение искомого синхронизма при фазовой автоподстройке контролируется анализатором 81 рассогласования, ведущим подсчет числа управляющих сигналов для фазовращателя 79 за выбранный, например, секундный интервал времени. Если число управляющих сигналов за секунду не превышает определенного значения, что свидетельствует об окончании подстройки, на выходе анализатора 81 выделяется сигнал, разрешающий использование сигнала с выхода делителя 80 частоты. Важно, что этот сигнал анализатора рассогласования может попасть на выход запрета хронизаторов 33, 34 только через элемент И 86. К второму входу этого элемента И подводится сигнал с порогового устройства 85, которое совместно с пиковым детектором 84 контролирует наличие входного сигнала соответствующего хронизатора 33, 34. The achievement of the desired synchronism during phase-locked loop is controlled by the
Однако из-за наличия во входном сигнале хронизаторов 33, 34 фазовой манипуляции (а именно, этот случай рассматривается) осуществляемая ими подстройка фазы формируемого сигнала может быть проведена с неоднозначностью (ошибочным фазовым сдвигом) до половины периода наивысшей частоты в фазоманипулированном входном сигнале. Применительно к первому хронизатору 33 (как системы фазовой автоподстройки, имеющей целью сфазировать, например, положительный фронт формируемого ею сигнала, например, с положительным фронтом входного сигнала) это означает, что он может найти этот фронт (фиг.3е) как в начале каждого одномиллисекундного интервала (фиг.3к), так и в его середине (фиг. 3ж). Поэтому оба устойчивых состояния (фиг.3к или 3ж) хронизатора 33 являются равновероятными, а в какое из них (в дальнейшем жестко удерживаемое) приходит хронизатор 33 зависит от того, каких периодов несущей частоты в принимаемом сигнале за секундный интервал усреднения содержалось больше: прямых или манипулированных (инверсных). However, due to the presence of phase manipulation in the input signal of the
Предполагают, что сформированный хронизатором 33 сигнал несущей частоты занимает устойчивое положение (фиг. 3ж), при котором положительный фронт сформированной им несущей приходится на середину каждого одномиллисекундного интервала. Это положение позволяет иллюстрировать невозможность фильтрации из принимаемого сигнала несущей частоты с помощью блока 36 (как первого этапа обработки принятого сигнала), а также пути устранения оговоренной неоднозначности с помощью блоков 34, 35. Считают также, что выходной сигнал (фиг. 3ж) первого хронизатора 33 через блок 35 устранения неоднозначности транслируется на второй вход блока 36 фильтрации несущей, на другой вход которого подается принимаемый сигнал (фиг.3е) с выхода блока 31 приемопередачи. It is assumed that the carrier frequency signal generated by the
Блок 36, представляющий собой сумматор по модулю два, предназначен для фильтрации из принимаемого сигнала несущей частоты. Формируемый им в этом случае сигнал (изображен на фиг.3з) должен представлять собой ПСП, десятимиллисекундные отрезки, которые манипулированы кодом информации источника 7 или кодом оцифровки текущего времени датчика 1 (как на фиг.3в). Однако из сопоставления (фиг.3в и 3з) очевидно, что из-за наличия в сигнале на выходе первого хронизатора 33 неустраненной неоднозначности, равной половине периода несущей частоты, выходной сигнал блока 36 является инверсией сигнала (на фиг.3в). Дальнейшее использование полученного сигнала (фиг.3з) для синхронизации приемников 30 не допустимо до устранения фазовой неоднозначности сигнала на выходе первого хронизатора 33.
Для ее устранения предназначен блок 36, при реализации которого используются те из заранее условленных обстоятельства, что при формировании передаваемого в соответствующую линию связи сигнала в прямом или манипулированном виде может быть передан только целый период несущей частоты. Это означает, что на моменты возможной фазовой манипуляции соответствующих целых периодов несущей частоты сигналами ПСП (фиг.3б, в, г) обязательно приходятся например, положительные фронты, не подвергшиеся манипуляции несущей частоты. Таким же свойством (сопоставьте фиг.3б, в и фиг.3з с фиг.3г) обладает и сигнал блока 36 фильтрации несущей, если несущая частота в первом хронизаторе 33 восстановлена с оговоренной неоднозначностью (фиг.3ж).
Выходной сигнал блока 36 фильтрации несущей подается на второй хронизатор 34, который формирует (фиг.3и) частоту, равную частоте следования элементов ПСП (в данном случае она равна частоте несущей). Свойством выходного сигнала второго хронизатора 34 (фиг.3и) является привязка его, например, положительного фронта к моментам смены элементов ПСП (сопоставьте фиг.3и в "привязке" к любому фронту, фиг.3б, в, з, т.е. фазовая неоднозначность обработки второго хронизатора значения не имеет). Поэтому временное положение положительных фронтов в выходном сигнале второго хронизатора 34 можно использовать как указатель на необходимое искомое временное положение положительных фронтов в сигнале несущей частоты, сформированной первым хронизатором 33 и через блок 35 устранения неоднозначности поданной на второй вход блока 36 фильтрации несущей. The output signal of the
Отсюда следуют реализация (фиг.9) и алгоритм работы блока устранения неоднозначности, который осуществляет прямую (фиг.10) передачу выходного сигнала первого хронизатора 33 на вход блока 36 фильтрации несущей, если положительные фронты в сигналах, сформированных как первым 33, так и вторым 34 хронизаторами, совпадают во времени; инверсную, т.е. со сдвигом на 0,5 периода, (фиг.11) передачу выходного сигнала первого 33 хронизатора на вход блока 36 фильтрации несущей, если положительные фронты в сигналах, сформированных как первым 33, так и вторым 34 хронизаторами, не совпадают во времени. This implies the implementation (Fig. 9) and the algorithm of the disambiguation block, which direct (Fig. 10) transfers the output signal of the
Следовательно, на вход блока 36 фильтрации несущей с помощью блока 35 подана восстановленная несущая частота с устраненной неоднозначностью (переход от фиг.3ж к фиг.3к); блок фильтрации несущей осуществляет правильное выделение из принятого сигнала ПСП с десятимиллисекундными отрезками, манипулированными кодом информации датчика 7 или кодом оцифровки текущего времени датчика 1 (фиг.3л как продукт сложения по модулю два, фиг.3е и 3к в сравнении с фиг.3в); второй хронизатор 34 вырабатывает сигнал частоты смены элементов ПСП (1 кГц), который не изменяет режим работы блока 35 устранения неоднозначности (совпадение фронтов на фиг.3к и 3м), а также поступает на первый вход формирователя 44 выходных сигналов для использования в последнем с целью его синхронизации с разрешением неоднозначности до 1 нс. Therefore, the input of the
Выходные сигналы блока 36 фильтрации несущей (выделенная из принятого сигнала ПСП с манипулированными по фазе кодом информации источника 7 или кодом оцифровки текущего времени датчика 1 десятимиллисекундными отрезками, фиг. 3л) и второго хронизатора 34 (тактовая частота следования элементов ПСП, равная частоте несущей 1 кГц, фиг.3н) поступают на соответствующие входы генератора 37 ПСП (фиг.12), который осуществляет формирование ПСП, являющейся копией ПСП, формируемой генератором 11 ПСП и используемой в приемнике 30 сигналов времени для выделения из принимаемого сигнала синхронизирующего сигнала частоты 1 Гц, информации о коде информации источника 7 и оцифровке текущего времени датчика 1; фазирование формируемой им ПСП с ПСП, формируемой генератором 11, без чего невозможно указанное выделение сигнала частоты 1 Гц, кода информации источника 7 и оцифровки текущего времени датчика 1; выдачу сформированной ПСП в виде как параллельного, так и последовательного кодов; выдачу сигнала запрета на формирователь 44 выходного сигнала и формирователь 42 разрешения считывания информации приемника 30 до окончания фазирования формируемой им ПСП с ПСП, формируемой генератором 11. The output signals of the carrier filtering unit 36 (extracted from the received PSP signal with phase-manipulated
Рассмотрим работу фазируемого генератора 37 ПСП во взаимодействии с цикловым синхронизатором 39 и блоком 38 фильтрации ПСП (фиг.1, 12), так как именно с помощью этих блоков осуществляется второй этап преобразования полученных приемником 30 сигналов. Consider the operation of a phased
После включения питания фронтом импульса с формирователя 9 устанавливаются в единичное состояние через элемент ИЛИ 91 триггер 92 и через элемент ИЛИ 95 в исходное состояние, например, как в передатчике 2 сигналов времени, 100.00 (слева направо по фиг.12) регистр генератора 94 ПСП. Под воздействием единичного потенциала с выхода триггера 92 замыкается обратная связь генератора 94 ПСП на его информационный D-вход через Х-канал коммутатора 93. По мере поступления на тактовый вход формируемого генератора 37 ПСП импульсов (1 кГц) с выхода второго хронизатора 34 генератор 37 (с помощью регистра генератора 94 и замкнутой обратной связи) формирует ПСП, закон формирования которой аналогичен закону формирования ПСП в генераторе 11. Отличие генератора 37 ПСП в приемнике 30 состоит лишь в том, что кроме основных десяти разрядов его регистра (для формирования ПСП длиной 1023, а в нашем случае 1000, импульсов их число равно десяти с обратной связью от седьмого и десятого разрядов по модулю два) предусмотрен один дополнительный (одиннадцатый). Появление единичных символов формируемой ПСП на выходе этого дополнительного разряда не приводит к переключению коммутатора 93, так как единичное состояние триггера 92 не изменяется. After power is turned on, the pulse front from the
Формируемая фазируемым генератором 37 ПСП в последовательном виде (с основного выхода) поступает на вход блока 38 фильтрации ПСП, на другой вход которого с выхода блока 36 фильтрации несущей поступает выделенная из принятого из линии 29 связи ПСП с десятимиллисекундными отрезками и манипулированными по фазе кодом информации источника 7 и оцифровкой текущего времени датчика 1. The PSP formed by the phased
Если формируемая генератором 37 ПСП синфазна с ПСП, формируемой генератором 11, то на выходе блока 38 фильтрации ПСП, представляющего собой, как и блок 36 фильтрации несущей, сумматор по модулю два, должен быть выделен последовательный код информации источника 7 и оцифровки текущего времени датчика 1 (частота смены символов этого кода 100 Гц). Если указанные ПСП не сфазированы, то сигнал на выходе блока фильтрации ПСП имеет случайный характер и для дальнейшей обработки не пригоден. Для определения достигнута или еще нет желаемая синфазность местной ПСП и ПСП, формируемой в генераторе 11, выходной сигнал блока 38 фильтрации ПСП вновь поступает на фазируемый генератор 37 ПСП, в котором производится соответствующий анализ. If the PSP generated by the
Признаком для вынесения заключения о достижении необходимого синхронизма служит следующее обстоятельство. Если синхронизм достигнут (фиг.3п в сравнении с фиг.3б), то в течение каждого из десятимиллисекундных интервала на выходе блока фильтрации ПСП вырабатываемый сигнал (фиг.3р как результат сложения по модулю два, фиг.3л и 3п) неизменен (либо логический "0", либо логическая "1"), так как частота смены разрядов кода оцифровки текущего времени 100 Гц. Если в течение оговоренного десятимиллисекундного интервала зарегистрировано изменение сигнала на выходе блока фильтрации ПСП (фиг.3о как результат сложения по модулю два, фиг.3л и 3н), то необходимого синхронизма нет (фиг.3н в сравнении с фиг.3б) и требуется соответствующее воздействие на генератор 37 ПСП. A sign for making a conclusion on the achievement of the necessary synchronism is the following circumstance. If synchronism is achieved (Fig.3p in comparison with Fig.3b), then during each of the ten-millisecond intervals at the output of the PSP filtering block, the generated signal (Fig.3p as a result of modulo two addition, Fig.3l and 3p) is unchanged (or logical “0”, or logical “1”), since the frequency of changing the digits of the digitization code of the current time is 100 Hz. If during the specified ten-millisecond interval a signal change is registered at the output of the PSP filtering unit (Fig.3o as a result of modulo two additions, Fig.3l and 3n), then there is no necessary synchronism (Fig.3n in comparison with Fig.3b) and the corresponding impact on the
Фазируемый генератор 37 ПСП осуществляет проверку фазирования формируемой ПСП по указанному алгоритму с помощью элементов 96.105. Среди них основными являются два счетчика: счетчик 96 с коэффициентом деления 10 для образования десятимиллисекундного интервала времени (необходимое временное положение начала и конца формируемых им интервалов времени может быть установлено как случайным образом, так и сигналом с циклового синхронизатора 39, определяющего конец сигнала 1 Гц 1000 элементарной формируемой ПСП, синхронной с формируемой генератором 11 ПСП; реверсивный счетчик 103 для подсчета числа миллисекундных интервалов, приходящихся как на единичное, так и на нулевое состояние выделенного сигнала оцифровки в каждом десятимиллисекундном интервале, задаваемом счетчиком 96, т.е. режим счета: суммирования или вычитания этого счетчика изменяется в зависимости от содержания (логическая "1" или логический "0") сигнала с выхода блока 38 фильтрации ПСП.
Следовательно, если реверсивный счетчик 103 за определенный счетчиком 96 интервал времени успевает дойти до состояния "+10" или "-10", то должна быть образована команда на перефазирование генератора 37 ПСП. Therefore, if the
Состояние реверсивного счетчика 103 анализируется пороговым элементом 104 и фиксируется D-триггером 105, на тактовый вход которого в конце десятимиллисекундного интервала подается импульс записи, образованный дешифратором 97 и элементом 98 задержки, а также прошедший открытый сигналом с инверсного выхода мультивибратора 102 элемент И 100. Если на выходе триггера 105 появляется сигнал логического "0", то это означает, что синхронизм достигнут и снимается запрет на дальнейшее использование выделенного сигнала оцифровки (этот сигнал подается к формирователю 44 выходного сигнала). Если на выходе триггера 105 появляется сигнал логической "1", то это распознается как команда на дальнейшую фазировку генератора 37 ПСП, которая производится следующим образом. The state of the
Если результат анализа фазирования ПСП неудовлетворителен, то одновременно с появлением сигнала логической "1" на выходе триггера 105 формируется импульс на выходе элемента И 101, который осуществляет запуск мультивибратора 102, формирующего импульс длительностью 25-30 нс и тем самым запрещающего снятие сигнала защиты с выхода триггера 105 в следующем десятимиллисекундном интервале путем закрытия элемента И 100 мультивибратором 102; перевод в нулевое состояние триггера 92, размыкающего обратную связь с генератором 37 ПСП и подключающего D-вход его регистра через Y-канал коммутатора 93 к выходу блока 36 фильтрации несущей; установку в начальное состояние (10.00) регистра генератора 94 ПСП. Осуществление оговоренных коммутаций цепей и положения начальных условий позволяют перейти к фазированию формируемой генератором 37 ПСП с ПСП, формируемой генератором 11. If the result of the analysis of phasing of the memory bandwidth is unsatisfactory, then simultaneously with the appearance of a logical "1" signal, a pulse is generated at the output of the
Фазирование формируемой ПСП реализуется путем использования одного из свойств ПСП, заключающегося в том, что последовательность появления элементов (единиц и нулей) ПСП на каждом разряде регистра образующего ПСП генератора строго постоянна и зависит только от архитектуры генератора ПСП и начального состояния этого генератора. Следовательно, если взять два n-разрядных одинаковых, работающих от разных и синфазных тактовых частот генератора ПСП и уравнять состояния всех n разрядов регистров, образующих эти генераторы (хотя бы в одном такте их работы), то в дальнейшем эти генераторы самостоятельно формируют одинаковые и синфазные ПСП. Phasing of the generated PSP is realized by using one of the properties of the PSP, which consists in the fact that the sequence of occurrence of elements (units and zeros) of the PSP at each bit of the register of the generator of the PSP generator is strictly constant and depends only on the architecture of the PSP generator and the initial state of this generator. Therefore, if we take two n-bit identical, working from different and in-phase clock frequencies of the PSP generator and equalize the states of all n bits of the registers that form these generators (at least in one cycle of their operation), then in the future these generators independently form the same and common-mode PSP.
Необходимо отметить, что (из-за наличия в выходном сигнале блока 36 фильтрации несущей фазовой манипуляции десятимиллисекундного отрезка принятой из линии связи ПСП) перечисленных действий для ввода в синхронизм достаточно только тогда, когда (случайным образом) в генератор 37 последовательно вводятся символы принятой ПСП, принадлежащие отрезку (10 мс). Если в генератор 37 введены элементы ПСП из отрезка с фазовой манипуляцией или для стыка отрезков с манипуляцией или без нее, то фазирование генератора ПСП не происходит. It should be noted that (due to the presence in the output of the
Поверка достижения синхронизации с выработкой (если это необходимо) команды на перефазировку осуществляется с помощью элементов 96.105 в следующем двадцатимиллисекундном интервале (см. работу мультивибратора 102). Если синхронизм отсутствует, то производятся новая принудительная запись принимаемой ПСП в регистр генератора 94, генератор 37, затем проверка и т.д. методом проб и ошибок для достижения синхронизма. Синхронизм может быть достигнут в любое время, хотя наиболее вероятное его достижение в конце каждого секундного интервала, так как десятимиллисекундный отрезок ПСП, принятой из линии 29 связи, не содержит фазовой манипуляции (см. работу манипулятора фазы ПСП передатчика 2 сигналов времени по компоновке структуры передаваемого сигнала). Verification of the achievement of synchronization with the generation (if necessary) of the rephasing command is carried out using the elements 96.105 in the next twenty-millisecond interval (see operation of the multivibrator 102). If there is no synchronism, then a new forced record of the received SRP is made in the register of the
На этом оканчивается второй этап преобразования принятых приемников 30 сигналов, в результате которого оканчивается процесс фазирования фазируемым генератором 37 ПСП (фиг.3п), на выходе блока 38 фильтрации ПСП выделяется последовательный код информации источника 7 и оцифровки текущего времени датчика 1 (фиг.3р), а на выходе циклового синхронизатора 39 выделяется сигнал частоты 1 Гц, синхронный с аналогичным сигналом датчика 1. This ends the second stage of converting the received signal receivers 30, as a result of which the phasing process of the phased
На третьем этапе преобразования сигналов в приемнике 30 осуществляется преобразование последовательного кода с выхода блока 38 фильтрации ПСП в параллельный с помощью первого 40 и второго 41 регистров (фиг.13 и 14), работающих следующим образом. At the third stage of signal conversion in the receiver 30, the serial code is converted from the output of the
Сигналом с циклового синхронизатора 39 (фиг.1, 13), выделяющего из формируемой генератором 37 ПСП сигнал частоты 1 Гц (длина цикла ПСП), устанавливается в исходное состояние счетчик 106. На тактовый вход этого счетчика поступают импульсы с частотой следования элементов ПСП (1 кГц) от блока 36, в результате деления которых формируются тактовые импульсы для приема в регистр 109 последовательного кода информации источника 7 и оцифровки текущего времени датчика 1 (частота смены разрядов 100 Гц, число разрядов для приема 50 разрядов информации и 48 разрядов цифр оцифровки четырехразрядным двоично-десятичным кодом), импульс (с помощью дешифратора 107 опирающийся на кодовый выход счетчика 106 и элемента 108, устраняющего гонки), временное положение которого соответствует окончанию приема регистром 109, окончанию приема регистром 108 последнего 98-го разряда последовательного кода информации источника 7 и оцифровки текущего времени датчика 1. Поэтому код информации и оцифровки регистром 110 преобразуется в параллельный. The signal from the cyclic synchronizer 39 (Figs. 1, 13), which selects a frequency signal of 1 Hz (the length of the PSP cycle) from the PSP generated by the
Сигналы с первого регистра 40 от элемента 108 (фиг.13) и от формирователя 42 разрешения считывания информации (фиг.1), который по приходе сигналов запрета от хронизаторов 33, 34, от фазирующего генератора 37 ПСП формирует сигнал, поступают на второй регистр 41, на ключ 112 (фиг.14). Ключ 112 начинает выдавать сигналы для записи информации в регистр 111. Если этот сигнал сформирован, записывается информация в регистр 111, у которого информационные D-входы соединены с первыми 50-ю выходами первого регистра 40. The signals from the
По окончании всех этапов преобразования полученных в приемнике 30 сигналов начинается процесс подстройки формирователя 44 выходных сигналов, представляющего собой управляемый канал для деления частоты, под полученный на линии 29 связи сигнал. С формирователя 44 снимаются сигналы запрета, сформированные первым 33 и вторым 34 хронизаторами и формируемые генератором ПСП. Если все сигналы запрета сняты, то это означает разрешение синхронизации формирователя 44, которая происходит следующим образом. At the end of all the stages of the conversion of the signals received in the receiver 30, the process of tuning the
Точная подстройка с разрешением неоднозначности в пределах 1 мс реализуется путем фазовой автоподстройки высокочастотной части деления частоты в формирователе 44 под выходной сигнал второго хронизатора 34 (фиг.3м), синхронный с сигналом датчика 1. Расширение разрешаемой неоднозначности подстройки от 1 мс до 1 с реализуется за счет синхронизации среднечастотной части (от 1 кГц до 1 Гц) делителя частоты в формирователе 44 путем его установки сигналом 1 Гц с выхода циклового синхронизатора 39. Дальнейшее расширение разрешаемой неоднозначности подстройки от 1 с до десятков лет реализуется за счет принудительной записи в низкочастотную часть (ниже 1 Гц) делителя частоты формирователя 44 принятой оцифровки текущего времени датчика 1 (выход регистра 40 с 51-го до 98-го разряда) в случае ее отличия от формируемой формирователем 44. Сравнение оцифровки текущего времени в конце каждой секунды (после приема из линии 29 связи всех разрядов кода оцифровки датчика 1 регистром 40 по сигналу с входящего в него элемента 108 задержки осуществляется декодером 43. Exact adjustment with an ambiguity resolution within 1 ms is realized by phase-locked loop of the high-frequency part of the frequency division in the
По окончании подстройки выходных сигналов формирователя 44 под принятый из линии 29 связи сигнал (пока с произвольным упреждением) с помощью анализатора 52 синхронизма приемника осуществляется выработка разрешения на обратную передачу сигналов от приемника 30 к передатчику в центре синхронизации, необходимую для соответствующей коррекции вносимого в сигнал передатчиком 2 временного упреждения до его выравнивания с временным распространением сигналов по линии связи. Выработку этого разрешения анализатор 52 (фиг. 15) осуществляет следующим образом. Upon completion of the adjustment of the output signals of the
С помощью счетчика 113, устанавливаемого сигналом с циклового синхронизатора 39, и дешифратора 114 формируется временной строб, характеризующий фазовое положение сигнала 1 Гц, выделенного из принятого из линии 29 связи сигнала. Если сигнал 1 Гц с выхода формирователя 44, поданный на тактовый вход D-триггера 115, не "попадает" в этот временной строб, то на выходе D-триггера 115 фиксируется сигнал логического "0", свидетельствующий о незавершенности подстройки формирователя 44. В противном случае подстройка формирователя 44 уже завершена. Поэтому сигнал логической "1" с анализатора 52 поступает на управляющий вход ключа 53 (фиг.1), разрешая обратную передачу от приемника 30 к передатчику 2 центра синхронизации подготовленного блоками 45.51 сигнала. Using the
Анализ качества принятия информации об оцифровке текущего времени формирователем 44 для вынесения разрешения на обратную передачу не производится, так как эта операция наиболее просто осуществляется лишь в центре синхронизации. An analysis of the quality of the acceptance of information on the digitization of the current time by the
Компановка сигнала, подлежащего обратной передачи по линии 29 связи, осуществляется с помощью преобразователя 45 кода времени, источника 46 сигналов информации, преобразователя 47 кода информации, коммутатора 48, манипулятора 49 фазы ПСП, генератора 50 ПСП (идентичных блокам 6, 7, 8, 9, 10 и 11 центра синхронизации соответственно), а также манипулятора 51 фазы несущей, представляющего собой (в отличие от формирователя 3 центра синхронизации) сумматор по модулю два. Поэтому сигнал, направленный в линию 29 связи через ключ 53 и блок 31 приемопередачи (фиг.3д), представляет собой несущую (фиг. 3г) без временного сдвига относительно тактов работы формирователя 44, отрезки которого манипулированы как сигналом ПСП (фиг.3б), так и кодом информации от датчика информации или кодом оцифровки текущего времени (фиг.3а) от формирователя 44. Следовательно, структура сигнала, передаваемого по линии 29 связи в обратном направлении к передатчику 2, полностью идентична структуре прямого сигнала, передаваемого по этой же линии связи, однако все необходимые для его формирования сигналы используются непосредственно от формирователя 44 приемника 30. The signal to be transmitted back over the
Этот сигнал через время распространения Траспр (после прохождения блока 31, линии 29 связи и блока 5) поступает на соответствующий вход коммутатора 14, выполненного, например, на мультиплексоре 133 КП7. С выхода коммутатора 14 этот сигнал поступает для обработки на блоки 16.25 центра синхронизации, работа и назначение которых (фиг.3е.р) полностью идентичны работе и назначению блоков 33.42 приемника 30.This signal via the propagation time T camshaft (after
Следовательно, с помощью второго хронизатора 17 выработан сигнал с частотой смены элементов ПСП (1 кГц) генератора 50 ПСП (фиг.3м); с помощью первого хронизатора 16 и блока 18 устранения неоднозначности осуществлено верное без сдвига 1/2 периода выделение несущей частоты принятого от приемника 30 сигнала (фиг.3к); с помощью блока 19 фильтрации несущей из принятого сигнала правильно выделена ПСП с десятимиллисекундными отрезками, манипулированными оцифровкой текущего времени формирователя 44 (фиг.3л); с помощью формируемого генератора 20 ПСП, блока 21 фильтрации ПСП и циклового синхронизатора 22 верно восстановлена (фиг.3п) ПСП (генератора 50 ПСП, а также выделены последовательный код информации и оцифровки текущего времени (фиг.3р), сигнал частоты 1 Гц формирователя 44 и источника 46 информации; с помощью первого регистра 23, формирователя 24 сигнала разрешения и второго регистра 25 последовательный код информации и оцифровки текущего времени источника 46 информации и формирователя 44 преобразован в параллельный; по мере обработки блоков 16, 17, 20 снимаются сигналы запрета с их соответствующих выходов. Подготовленные таким образом сигналы в центральной части устройства синхронизации используются следующим образом. Therefore, using the
Как только с блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов (фиг.4) снимаются сигналы запрета от первого 16 и второго 17 хронизаторов, сигналом с элемента ИЛИ 61 разрешается выработка фазовым дискриминатором 60 управляющих сигналов для соответствующего К-го блока 4 коррекции временного упреждения сигналов. Выработка этих управляющих сигналов осуществляется, опираясь на следующую информацию (временное положение положительных фронтов слеудующих импульсов): упреждение относительно сигналов датчика 1 времени импульсов (частота 1 кГц), падение от соответствующего К-го блока 4 коррекции временного упреждения сигналов через первый коммутатор 13 на первый вход блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов; опорные метки времени от датчика 1 сигналов времени (также 1 кГц), поданные на второй вход блока управления коррекцией временного упреждения сигналов; задержанные импульсы (также 1 кГц, фиг.3м), запаздывающие относительно упрежденных на двойное время распространения сигналов по соответствующей линии 29 связи и поданные на третий вход блока управления коррекцией временного упреждения сигналов с выхода второго хронизатора 17. As soon as the prohibition signals from the first 16 and second 17 clocks are removed from the
Использование перечисленных сигналов позволяет в блоке 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов производить измерение двух временных интервалов: ΔТупр от упрежденных до опорных импульсов, ΔТз от опорных до задержанных импульсов, а также вырабатывать, если это необходимо, на двух соответствующих выходах (определенных дешифратором 62 и элементами И 58, 59 информационных каналов 571.57К) блока управления коррекцией временного упреждения сигналов управляющие сигналы для соответствующего блока 4 коррекции временного упреждения сигналов.Using these signals allows a
Выработка управляющих сигналов осуществляется так до тех пор, пока вносимое соответствующим блоком 4 коррекции временного упреждения сигналов в передаваемый по линии 29 связи сигнал временное упреждение не приведет к управлению двух упомянутых измеренных блоком 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов, двух временных интервалов ΔТупр=ΔТз. В этом случае вносимое в передаваемый сигнал временное упреждение ΔТупр станет равным времени распространения Траспр сигналов по соответствующей линии 29 связи, а сигналы, пришедшие по входу приемника 30, могут использоваться для синхронизации.The generation of control signals is carried out so long as the lead time signal introduced by the
По достижении равенства ΔТупр=ΔТз, т. c.ΔТупр=ΔТраспр, формирование блоком управления коррекцией временного упреждения сигналов прекращается, что соответствует памяти значения, вносимого в сигнал временного упреждения в синхронизируемом канале. В других каналах, в которых подстройка упреждения в данный момент не осуществляется, режим памяти временного упреждения обеспечивается принудительным заземлением управляющих входов блока 4 коррекции временного упреждения сигналов, с помощью закрытых дешифратором 62 элементов И 58, 59 блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов. Причем в этом случае с помощью анализатора 63 рассогласования, ведущего подсчет числа управляющих импульсов от дискриминатора 60 за выбранный, например, секундный интервал, формируется сигнал, свидетельствующий об окончании коррекции ΔТупр.Upon reaching equality simp? T =? T s, t. C.ΔT simp? T = camshaft, the formation of temporary block feedforward correction control signal is terminated, corresponding memory value contributed as signal delay time in the synchronized channel. In other channels in which the lead-in adjustment is not currently performed, the lead-time memory mode is provided by the forced grounding of the control inputs of the signal-feed-
Рассмотрим работу блока 15 управления информацией временного упреждения сигналов (фиг. 4) по формированию и рассылке управляющих сигналов и взаимодействующего с ним блока 4, коррекции временного упреждения сигналов (фиг. 5). Consider the operation of the
Дешифратор 62 преобразует код управления, например двоично-десятичный, поступающий от счетчика 12 (фиг.1), в позиционный код, например, с помощью ИМС 564ИД1. Поэтому сигнал логической "1" появляется лишь на одном из К выходов дешифратора 62, а на остальных его выходах присутствует сигнал логического "0". При изменении кода упреждения от счетчика 12 (например, через 5 мин) сигнал логической "1" перемещается на соседний выход дешифратора и т.д. Поэтому управляющие сигналы, формируемые в результате проведенных измерений ΔТупр и ΔТз в фазовом дискриминаторе 60 (после снятия запретов от хронизаторов 16, 17 на входах элемента ИЛИ 61), через одну из К пар элементов И 58, 59 подаются к соответствующему К-му блоку 4 коррекции временного упреждения сигналов. На всех других выходах блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов находится потенциал логического "0", так как все остальные пары его элементов И 58, 59 закрыты дешифратором 62.The
Блоки 4 коррекции временного упреждения сигналов (фиг.5) работают следующим образом.
Формирование несущей частоты осуществляется путем деления тактовых сигналов датчика 1 времени, например 5 МГц, до необходимой частоты (для случая использования в качестве линий связи кабеля типа ТЗБ). Эта частота, как и частота ПСП, выбирается равной 1 кГц, а при использовании блока широкополосных линий связи она может быть и выше, например 100 кГц (с помощью последовательно включенных счетчиков 71 с переменным коэффициентом деления и 72 с постоянным коэффициентом деления). В описываемом случае (для связи по кабелю типа ТЗБ) общий коэффициент деления (в отсутствие команд на его коррекцию от блока управления коррекцией временного упреждения сигналов) равен 5000. The carrier frequency is formed by dividing the clock signals of the
Предполагают, что после очередного измерения блок 15 выдает один из двух управляющих сигналов, требующий увеличения вносимого в передаваемый сигнал временного упреждения, который поступает на вход установки в единичное состояние динамического (установленного фронтом) RS-триггера 64. Потенциал логической "1" с выхода триггера 64 поступает на D-вход триггера 66, на вход которого через открытый элемент И 69 поступает импульс с выхода счетчика 71 с переменным коэффициентом деления. При поступлении очередного, например, положительного фронта с выхода счетчика 71 потенциал логической "1" появляется на выходе триггера 66, уменьшая коэффициент деления счетчика 71 на единицу. Следовательно, следующий положительный фронт на выходе счетчика 71 появляется раньше на время, равное периоду входной для счетчика 71 частоты, увеличив упреждение формируемых блоком коррекции временного упреждения сигналов на указанное время (при необходимости дискрет изменения упреждения может быть уменьшен путем ввода перед входом счетчика 71 умножителя входной частоты). Этим же фронтом сигнала со счетчика 71 через открытый элемент И 70 возвращаются в исходное состояние триггеры 64.67. Поэтому по одной управляющей команде коррекция времени упреждения производится на время, равное только одному периоду входной для счетчика 71 частоты. It is assumed that after the next measurement, block 15 provides one of two control signals, which requires an increase in the lead time introduced into the transmitted signal, which is input to the unit in the single state of the dynamic (front-mounted) RS-
Если после очередного измерения в блоке 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов требуется уменьшение вносимого в передаваемый сигнал времени упреждения, то соответствующая команда от блока управления коррекцией временного упреждения сигналов выдается на вход установки в единичное состояние триггера 65. Далее блок 4 коррекции временного упреждения сигналов работает аналогично с той лишь разницей, что управляющий сигнал на второй управляющий вход счетчика 71 подается через триггеры 65 и 67 и приводит к увеличению коэффициента деления счетчика 71. В результате воздействия этой команды от блока управления коррекции временного упреждения сигналов корректируется вносимое в передаваемый сигнал упреждение, а при отсутствии управляемых сигналов сохраняется ранее введенное временное упреждение. If, after the next measurement in the
По окончании указанных процессов производится заключительная операция по синхронизации центром синхронизации одного из К (в данном случае последнего) приемников 30, которая заключается в достоверном определении ввода в синхронизм этого приемника 30, принудительном переходе к синхронизации другого (в данном случае первого) приемника 30, если достоверно определено достижение синхронизма в К-м приемнике 30, не дожидаясь окончания К-го пятиминутного интервала, отведенного на синхронизацию К-го приемника 30 и задаваемого счетчиком 12. Для ее реализации на анализатор 27 синхронизма, представляющий собой, например, элемент совпадения, собираются сигнал от блока 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов об окончании коррекции времени упреждения, сигналы запрета от первого 16 и второго 17 хронизаторов, а также от фазируемого генератора 20 ПСП, сигнал от блока 28 сравнения. At the end of these processes, a final operation is performed to synchronize the synchronization center of one of the K (in this case, the last) receivers 30, which consists in reliably determining the synchronization input of this receiver 30, forcing the synchronization of another (in this case, the first) receiver 30, if the achievement of synchronism is reliably determined in the K-m receiver 30, without waiting for the end of the K-th five-minute interval allocated for synchronization of the K-th receiver 30 and set by the
Сигнал от блока управления коррекцией временного упреждения сигналов свидетельствует о равенстве временного упреждения, внесенного в передаваемый К-му приемнику 30 сигнал, времени его распространения по линии 29 связи, а следовательно, о возможности использования полученного приемником 30 сигнала для синхронизации. The signal from the control unit of the correction of the temporal lead of the signals indicates the equality of the lead in the transmitted signal to the K-th receiver 30, the time of its propagation through the
Снятие сигналов запрета от блоков 16, 17, 20 свидетельствует о правильной обработке всех блоков приемника 30, наличии синхронизма формирователя 44 приемника 30 от высокочастотного входа до выхода с частотой 1 Гц с сигналами датчика 1 центра синхронизации, об организации передачи обратного сигнала от приемника 30 к центру синхронизации и его правильной обработке в центре блоками 16.25. The removal of prohibition signals from
Наличие сигнала от блока 28 сравнения свидетельствует о совпадении оцифровок текущего времени (от 1 с до сотен лет) в формирователе 44 приемника 30 и датчика 1 сигналов времени центра синхронизации. The presence of a signal from
Таким образом, появление сигнала на выходе анализатора 27 свидетельствует о достоверном достижении синхронизации К-го приемника 30 по К-й линии 29 связи. Поэтому еще до окончания К-го пятиминутного интервала, отведенного на синхронизацию К-го приемника 30, выходной сигнал анализатора 27 воздействует на счетчик 12, который изменяет код управления блоком 15 управления коррекцией временного упреждения сигналов, первым 13 и вторым 14 коммутаторами, обеспечивая переход к синхронизации следующего (теперь первого по фиг.1) приемника 30. Достигнутая синхронизация предшествующего (К-го) приемника не нарушается, так как входы К-го блока 4 коррекции временного упреждения сигналов заземляются соответствующей парой элементов И 58, 59 блока 15, что приводит к принудительному режиму памяти вносимого в сигнал временного упреждения. Далее, процесс повторяется поочередно для каждого приемника 30 сигналов времени. Thus, the appearance of the signal at the output of the
Следовательно, через время, меньшее к упомянутым пятиминутным интервалам (задаваемым счетчиком 12), проведена определенная с высокой надежностью синхронизация всех К приемников 30 сигналов информации и времени. Therefore, after a time shorter than the mentioned five-minute intervals (set by the counter 12), a certain with high reliability synchronization of all K receivers 30 of information and time signals is carried out.
Как указывалось, в устройстве-прототипе отсутствует возможность передачи служебной информации без прерывания потока синхронизирующей временной информации по соответствующим линия связи из-за того, что в структуру передаваемого сигнала заложена только временная синхронизирующая информация, а именно метки времени выбранной соответствующим образом упрежденной несущей частоты (в прототипе равной 1 кГц и позволяющей получить разрешение неоднозначности синхронизации до 1 мс), ПСП-информация, налаженная на несущую частоту путем первой фазовой манипуляции (в прототипе длина блока ПСП равна 1 Гц), позволяющая после снятия этого вида фазовой манипуляции расширить пределы неоднозначности синхронизации до 1 с, информация об оцифровке текущего времени, налаженная на несущую частоту (уже манипулированную ПСП) путем второй фазовой манипуляции (в прототипе после снятия и этого вида фазовой манипуляции неоднозначность синхронизации расширяется до десятков лет). As indicated, in the prototype device there is no possibility of transmitting overhead information without interrupting the flow of synchronizing time information on the corresponding communication line due to the fact that only temporal synchronizing information, namely, the timestamp of the correspondingly anticipated carrier frequency, is embedded in the transmitted signal structure (in prototype equal to 1 kHz and allowing to obtain synchronization ambiguity resolution up to 1 ms), SRP information adjusted to the carrier frequency by the first phase new manipulation (in the prototype, the length of the PSP block is 1 Hz), which allows removing the synchronization ambiguity limits up to 1 s after removing this type of phase manipulation, information about the digitization of the current time, adjusted to the carrier frequency (already manipulated by PSP) by the second phase manipulation (in the prototype after removing this type of phase manipulation, the ambiguity of synchronization expands to tens of years).
В предлагаемом устройстве с помощью введенных в состав центра и периферийных приемников блоков изменяются структура, объем и назначение передаваемых в обоих направлениях по линиям связи сигналов. При этом в новой структуре передаваемого сигнала сохраняется частота выбранной и соответствующим образом упрежденной несущей частоты (1 кГц, как и в прототипе); сохраняется длительность блока ПСП (1 Гц, как и в прототипе), осуществляющего первую фазовую манипуляцию несущей частоты и расширяющего неоднозначность синхронизации до 1 Гц; вдвое увеличивается скорость второй фазовой манипуляции упрежденной несущей частоты (уже манипулированной ПСП) сигналами оцифровки текущего времени (с 20 на 10 мс/символ), расширяющей неоднозначность синхронизации с 1 Гц до десятков лет, что позволяет уменьшить время, необходимое для передачи всего блока информации об оцифровке (с 1 с до десятков лет 4 разряда х 12 декад + 2 разряда "пустых"=50 разрядов) до 0,5 с (по отношению к 1 с в прототипе); в оставшуюся половину секундного интервала осуществляется фазовая манипуляция той же (уже манипулированной сигналами ПСП и упрежденной) несущей частоты сигналами служебной информации, что позволяет не только передать 0,5 с:10 мс=50 разрядов служебной информации по той же линии, но и не прерывать поток временной синхронизирующей информации (не менять фазовое положени фронтов несущей частоты). Следовательно, устройство может передавать служебную информацию в отличие от прототипа без нарушения синхронизации. In the proposed device, using the blocks introduced into the center and peripheral receivers, the structure, volume and purpose of the signals transmitted in both directions along the communication lines are changed. Moreover, in the new structure of the transmitted signal, the frequency of the selected and appropriately anticipated carrier frequency is stored (1 kHz, as in the prototype); the duration of the PSP block is preserved (1 Hz, as in the prototype), which performs the first phase shift of the carrier frequency and extends the synchronization ambiguity to 1 Hz; the speed of the second phase manipulation of the anticipated carrier frequency (already manipulated by the SRP) by the current time digitization signals (from 20 to 10 ms / symbol) is doubled, expanding the synchronization ambiguity from 1 Hz to tens of years, which reduces the time required to transmit the entire block of information about digitization (from 1 s to tens of
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4898394 RU2033640C1 (en) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | Time signal transmitting and receiving device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4898394 RU2033640C1 (en) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | Time signal transmitting and receiving device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2033640C1 true RU2033640C1 (en) | 1995-04-20 |
Family
ID=21553226
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4898394 RU2033640C1 (en) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | Time signal transmitting and receiving device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2033640C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2669707C1 (en) * | 2017-10-26 | 2018-10-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method of increasing accuracy of clock and code frame synchronization in communication systems |
-
1990
- 1990-12-29 RU SU4898394 patent/RU2033640C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1653450, кл. G 08C 19/28, 1990. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2669707C1 (en) * | 2017-10-26 | 2018-10-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method of increasing accuracy of clock and code frame synchronization in communication systems |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS6340080B2 (en) | ||
RU2033640C1 (en) | Time signal transmitting and receiving device | |
KR20010029434A (en) | Time-walking prevention in a digital switching implementation for clock selection | |
US5737372A (en) | Apparatus for synchronizing multipoint-to-point communications systems | |
SU1688430A1 (en) | Method of synchronous conversion of discrete information in fiber-optical communication systems | |
US5222102A (en) | Digital phased locked loop apparatus for bipolar transmission systems | |
JP2512004B2 (en) | Bit error rate measuring device | |
SU1790035A1 (en) | Multichannel digital communication system | |
RU2271612C1 (en) | Data transfer device | |
SU843301A1 (en) | Device for shaping frame synchronization signal | |
SU1732350A1 (en) | Computer-to-communication line interface | |
SU1022325A2 (en) | Device for group clock synchronization | |
KR100199186B1 (en) | Block sync. circuit of digital ultra frequency transmission device | |
SU1665526A1 (en) | Digital data receiving device | |
RU2262205C1 (en) | Device for transferring data | |
SU1149425A2 (en) | Phase locking device | |
JP2537634B2 (en) | Synchronous holding method for spread spectrum receiver | |
SU1338098A1 (en) | Pseudorandom signals synchronization device | |
RU2260251C1 (en) | Data coding/decoding device | |
SU1424127A1 (en) | Device for determining loss of credibility of discrete information | |
SU1119184A1 (en) | System for transmitting and receiving discrete information | |
SU1635270A1 (en) | Device for discrete-and-phase locking | |
SU790218A1 (en) | Device for synchronizing timing train signals | |
JP2523335B2 (en) | Synchronous detection method for spread spectrum receiver | |
SU1085006A1 (en) | Cyclic phasing receiver |