Тактылы синхрондау әдістері
Дәріс 10
Синхрондау түрлері. Тактылы синхрондау
10.1 Негізгі түсініктер және анықтамалар
Импульсты- кодалы модуляциялаған және уақыт бойынша бөлінетін цифрлық беру жүйелерінің (ИКМ-АУБ ЦБЖ) және олардың әр түрлі модификацияларының беруші және қабылдаушы станцияларының жұмысы келісулі болуы үшін, келесі жағдайларды қамтамасыз ету қажет:
1) берудегі арналық амплитудалы – импульсты модуляторлардың және қабылдауда арналық селекторлардың синхронды жұмысын, яғни ИАМ сигналдарын және басқару және өзара әрекеттесу сигналдарын БӘС сәйкес арналар бойынша таралуын;
2) беруде аналогты – цифрлық түрлендіргіштердің және қабылдауда цифрлы – аналогты түрлендіргіштердің сигналдарды цифрлық өңдеудің жылдамдықтарының теңдігін;
3) уақыттық топ құру жабдығының цифрлық ағындарды біріктіру және бөлу жылдамдықтарының теңдігін және цифрлық ағындардың цикл ұзақтығында таралуын;
4) цифрлық сигналдардың регенерация құрылғысының синхронды жұмысын, беруші және қабылдаушы жақтардың қалыпты өзара әсері үшін.
ЦБЖ-да синхрондаудың келесі түрлері қолданылады: тактылы жиілік бойынша (тактылы синхрондау), кодалық топтар бойынша, цикл бойынша (циклдық синхрондау) және аса цикл бойынша (аса циклдық синхрондау).
Тактылы синхрондау беруші және қабылдаушы станцияларда сигналдарды өңдеудің жылдамдықтарының теңдігін (санауларды кодалау және декодалау, цифрлық ағындарды бөлу және біріктіру) қамтамасыз етеді. Осыны іске асыру үшін соңғы қабылдаушы станцияның генераторлық жабдығы беруші станцияның тактылы жиілігінем басқарылады (синхрондалады).
Циклдық синхрондау немесе циклдар бойынша синхрондау арналардың дұрыс бөлінуін қамтамасыз етеді, яғни белгілі бір арналардың декодаланған АИМ сигналдары тура сол арналардың қабылдау бөліміне түсуі керек (синфаздық). Дұрыс таралудың бұзылуы бір арнаның сигналдарының басқа арнаның қабылдау құрылғысына түсуі мүмкін. Бұл жағдайда арналар арасында анық немесе анық емес өтімді әңгімелер түріндегі өзара әсерлер пайда болады.
Аса циклдық синхрондау БӘС арналарының берілген арналық интервал бағытындағы дұрыс таралуын қамтамасыз етеді.
Синхрондаудың кез келген түрінің іске асуы ақпараттық сигналдың статистикалық қасиеттерін қолдануда негізделеді, немесе топтық цифрлық сигналдың артықтығын қолдануда (оның құрылымына арнайы сигнал - синхросигнал енгізу арқылы қол жетеді) негізделген.
Тактылы синхрондауды ұйымдастыру үшін, әдетте бірінші әдіс қолданылады, синхрондаудың басқа түрлерін ұйымдастыру үшін екінші әдіс қолданылады, яғни топтық цифрлық ағынының құрылымына синхросигнал СС енгізіледі.
Синхросигналдың қабылдануын және берулуін қамтамасыз ететін, құрылғылар кешенін синхрондау арнасы деп атайды.
Синхрондау құрылғыларына келесі жалпы талаптар қойылады:
- аппаратураның жұмысқа алғашқы қосылғанында синхронизмге кіру уақыты және синхронды жұмыс режимінің бұзылғаннан кейінгі қайта қалпына келу уақыты минималды болуы керек;
- синхронизм жағдайының жоғары тұрақтылығы, осы жағдайда синхрондау жүйесі синхросигналды қабылдағанда бірлі қателіктерді ескермеу қажет және осы уақытта ЦБЖ жабдығының синхронизм жағдайынан шығуға сезімтал болуы қажет; басқа сөзбен айтқанда аппаратура жұмыс істегенде синхронизм жағдайы үздіксіз және автоматты ұсталуы қажет;
- циклдық және аса циклдық жүйелерде жалған синхронизм жағдайының анықталу мүмкіндігін қамтамасыз ету;
- берілген синхронизмді қалпына келтіру және ұстану параметрлерінде беру циклындағы қызметтік синхроақпарат көлемі минималды болуы керек;
- синхрондау арналары қажетті деңгейде қатеге қарсы тұрақты болуы керек, синхронизм жағдайының бұзылулары арасындағы уақыт максималды болуы керек.
Аталған талаптардың орындалуы синхрондау арнасының қарапайым техникалық іске асуымен, үнемділігімен, жіне сенімді жұмыс істеуімен үйлесуі тиіс.
Тактылы синхрондау әдістері
ЦБЖ қабылдау және беру станцияларының ГЖ синхронды жұмысын және станциялық, желілік регенераторлардың сапалы жұмыс істеуін қамтамасыз ететін құрылғылар кешенін тактылы синхрондау құрылғысы (ТСҚ) деп атайды. ТСҚ іске асыру көбінесе синхросигналдың құрылу әдістеріне және оның соңғы станциялардың ГЖ синхрондау үшін қолдануына тәуелді болады. Бұл үшін келесілерді қолдануға болады:
1) арнайы кабель жұбы бойынша немесе жеке арна бойынша тактылы синхрондау арналарын беру (немесе тактылы жиілікпен жүретін, импульстардың периодты кезектілігін). Бұдан анық болғаны бұл әдіс үнемсіз және тасымалдаушы, хроникалық ақпараттың жиіліктік құраушылары үшін өтудің бірдей топтық уақытын алу мақсатында фазалық қатынастардың нақты коррекциясымен қиындықтар туындайды;
2) қабылдау станциясында хроникалық сигналды топтық ИКМ сигналдан бөліп алу. Топтық ИКМ сигналдан тактылы жиілікті бөліп алу немесе фильтрация мүмкіндігі – импульстардың кездейсоқ бір полярлы кезектілік спектрлерінде (сурет 10.1, а) (олардың ұзақтығы 
олардың жүру ұзақтығының периодынан Т аз), тұрақты құрамдас бөлігі болады - тактылы жиілік.
Тактылы жиілікті бөлгіш және одан синхросигнал құрушыдан тұратын, ТСҚ құрылымдық сұлбаларының бірі 10.1 суретте көрсетілген.
Сурет 10.1 – Тактылы синхрондау құрылғысының құрылымдық сұлбасы
Топтық ИКМ сигнал тактылы жиіліктің тар жолақты фильтріне түседі ТЖТЖФ, ТЖТЖФ топтық ИКМ сигналдың құрамынан тактылы жиілікті бөліп алады. Қарапайым жағадайда ТЖТЖФ резонансты контур болып табылады. ИКМ сигналдың импульстерінің әсерінен контурдың шығысында тактылы жиілігі бар өшетін гармоникалық тербелістер пайда болады. Ары қарай бұл гармоникалық тербелістер күшейткіш – шектегіште КШ күшейтіледі және амплитудасы бойынша шектеледі. КШ шығысында амплитудасы бойынша шектелген гармоникалық сигнал пайда болады. Шектелген сигналдың дифференциалды тізбек ДТ арқылы өткеннен кейін екі полярлы стробтайтын импульстар кезектілігін аламыз, ол fт жиілігімен жүретін, бір полярлы импульстар кезектілігіне түрленеді. Ары қарай бұл кезектілік тік бұрышты импульстардың периодты кезектілігін құраушы ТИПКҚ кірісіне түседі. Қарапайым жағдайда ТИПКҚ берілген формасы, амплитудасы және ұзақтығы бар импульстарды құратын – күтуші мультивибратор болып табылады, бұл импульстардың жиілігі қоздыратын сигнал жиілігімен анықталады.
Синхросигналдың тактылы жиілігінің фазасын және синхрондалатын ГЖ тактылы жиілігін реттеу үшін реттелетін бөгеу желісі РБЖ қолданылады.
ТСҚ қарастырылған сұлбасы тактылы жиілікті бөлудің резонансты әдісін қолданады, бұл әдістің артықшылығы іске асырудың. Резонансты типтегі ТСҚ кемшіліктері: байланыс үзілісі кезінде тактылы жиіліктің тез жоғалуы (резонансты контурды – ТИПКҚ қоздыратын импульстардың болмауы) немесе қабылданатын топтық ИКМ сигналда нольдің ұзақ сериясының пайда болуы; бөлінген тактылы жиіліктің тұрақтылығының (яғни фазалау нақтылығы) нольдер сериясының ұзақтығына және ТИПКҚ параметрлерінің тұрақтылығына тәуелділігі, және ТИПКҚ шығысында өтімді процесс парамерлерімен шектелген топтық ИКМ сигналды беру жылдамдығына тәуелді болады. Қарастырылған ТСҚ құрылу негізінде пассивті фильтрация әдісі жатыр.
Қарастырылған ТСҚ сұлбасынан жақсы бірақ күрделі сұлба - қабылдаушы жабдықтың немесе ТСҚ тактылы жиіліктер генераторларының жиілікті фазалық автоматты реттеуші (ЖФАР) қолданатын ТСҚ. Бұл ТСҚ ЦБЖ көп түрлерінде және әр түрлі иерархиясында өзінің артықшылықтарының және іске асыру қарапайымдылығының арқасында кең қолданысқа ие болды. ЖФАР құрылғысы - қабылдау пунктінде тактылы жиілікпен беруші генераторға БГ тікелей әсер етеді және импульстардың тактылы кезектіліктерімен аралық түрлендіргішке әсерімен болуы мүмкін.
Активті фильтрациясы бар ТСҚ құрылымдық сұлбасы 10.2 суретте көрсетілген.
БГ тікелей әсер ету сұлбасында (сурет 10.2,а) тактылы жиілікті бөлгіш ТЖБ шығысынан 
жылдамдығымен жүретін импульстардың периодты кезектілігі фазалық дискриминатордың ФД бір кірісіне түседі, ал екінші кірісіне қабылдау станциясының БГ жиілігі бар периодты кезектілік түседі. Егер сигналдар және фаза бойынша бірдей болса, онда ФД шығысындағы басқарушы кернеу 
және БГ жиілікті генерациялайды, ол жиілік ары қарай сәйкес ИКМ сигнал құрушы құрылғысына түседі. Егер жиіліктері бірдей болмаса (фазалары әр түрлі), онда басқарушы кернец ФД шығысында 
нольге тең емес, оның мағынасы және белгісі сигнал фазаларының айырмасына тәуелді.
Сурет 10.2 – Жиілікті фазалық автоматты реттеушісі бар ТСҚ құрылымдық сұлбасы
ФД шығысындағы басқарушы кернеу дискретті сипатқа ие болғандықтан, БГ жиілігінің үздіксіз реттелуін кернеуін интегратор арқылы – төменгі жиілік фильтры өткізіп іске асыруға болады. Ары қарай бұл сигнал тұрақты тоқ күшейткішімен күшейтіледі және БГ жиілігін ТЖБ түсетін жиілігіне реттеуді іске асырады.
10.2,б суретінің сұлбасында БГ тактылы жиілігі - басқару сұлбасы БС арқылыжиілік бөлгішінің ЖБ кірісіне түсетін импульс санының өзгеруінен өзгереді. Басқару ФД шығысындағы сигналмен іске асады, ол реверсивті санаушы негізінде жасалған, цифрлық интегратор арқылы өтеді.