Содержание к диссертации
Введение
1. Исслещование и разработка методов оценки параметров передаваемого сигнала и состояния канала связи по ха рактеристикам фазового дрожания 11
1.1. Определение мощности флуктуационных помех, действующих на регенерационных участках по контролируемому фазовомухдрожанию 13
1.2. Диагностика и прогнозирование параметров надежности регенераторов ЦЛТ на основе измерения характеристик фазового дрожания 17
1.3.Локализация регенераторов с параметричес кими отказами по характеристикам фазового дрожания 23
1.4. Определение величин расстроек фильтров ВТЧ в регенераторах по характеристикам фазового дрожания 26
1.5. Определение верности передачи сигналов в ЦЛТ по характеристикам фазового дрожания 39
1.6. Выводы 47
2. Подавление фазового дрожания как метод повышения верности передачи 48
2.1. Подавление фазовых дрожаний в отдельно взятом регенераторе 49
2.2. Компенсация фазового дрожания в ЦЛТсодержащем цепочку из последовательно включенных регенераторов 62
2.3. Подавление фазового дрожания путем внесения искажения в цифровой линейный сигнал 74
2.4. Выводы 25
3 Исслещование и разработка методов оперативного контроля фазового дрожания 37
3.1. Анализ особенностей контроля фазового дрожания в режиме передачи сообщений и разработка принципов построения измерительного прибора 88
3.2. Анализ метода построения измерителя фазового дрожания, основанного на использовании двухконтурного фильтра ВТЧ
3.3. Разработка структурной схемы измерителя фазового дрожания
4 Оценка точности контроля фазового дрожания предложенным методом
4.1. Оценка погрешности, вносимой узкополосным фильтром прибора в измеряемый сигнал 122
4.2. Оценка погрешности, вносимой ограничителем амплитуды в измеряемый сигнал 130
4.3. Оценка погрешности, вносимой частотным детектором в измеряемое фазовое дрожание 133
4.4. Оценка погрешности, вносимой интегратором прибора в измеряемое фазовое дрожание 135
4.5. Оценка погрешности, вносимой квадратичным детектором в измеряемый сигнал 137
4.6. Оценка суммарной аппаратурной погрешности, при контроле фазового дрожания предложен ным методом 2
5. Экспериментальная проверка результатов теоретических исследований
5.1. Экспериментальные исследования работоспособ ности регенераторов ЦЛТ и верности передачи сигналов по характеристикам фазового дрожания .
5.2. Экспериментальные исследования характеристик фазового дрожания на действующих линиях связи
Заключение
Список литературы
Приложение
- Диагностика и прогнозирование параметров надежности регенераторов ЦЛТ на основе измерения характеристик фазового дрожания
- Компенсация фазового дрожания в ЦЛТсодержащем цепочку из последовательно включенных регенераторов
- Анализ метода построения измерителя фазового дрожания, основанного на использовании двухконтурного фильтра ВТЧ
- Оценка погрешности, вносимой ограничителем амплитуды в измеряемый сигнал
Введение к работе
Быстрое развитие отраслей народного хозяйства СССР вызывает увеличение объема сообщений, передаваемых по каналам связи. К системам связи предъявляются повышенные требования по обеспечению заданной надежности и верности передаваемых сообщений. В наибольшей степени данным требованиям отвечают цифровые системы передачи с временным разделением каналов.
Основным преимуществом систем связи с временным разделением является их высокая помехоустойчивость. Использование регенерации передаваемых импульсов существенно ослабляет накопление помех и искажений в линейном тракте. Возможность передачи в цифровой форме сигналов любого типа (телефонных, фототелеграфных, телевизионных и т.д.) позволяет организовать интегральные цифровые сети связи с цифровой коммутацией, ответвлением и транзитом цифровых потоков.
Существенными ограничивающими факторами повышения качества, эффективности и скорости цифровых систем передачи (ДСП) являются фазовое дрожание цифровых сигналов и ошибки при регенерации импульсов. Наиболее заметное снижение верности сообщений вследствие фазового дрожания происходит при передаче широкополосных сигналов, таких как многоканальные групповые сигналы с частотным разделением каналов, фототелеграфные, телевизионные. Поскольку фазовое дрожание увеличивает вероятность ошибочной регистрации импульсов в регенераторах ДСП, то это приводит не только к уменьшению верности передаваемых сообщений, но и к снижению пропускной способности каналов. Величина фазового дрожания цифрового сигнала определяет возможность стыковки оборудования, имеющего различные временные характеристикой должна быть жестко регламентирована при организации интегральной сети связи, в частности при временном группообразовании и цифровой коммутации.
Теоретическому и экспериментальному исследованию фазового дрожания посвящено достаточно много работ [63,73,87,94,96,99].
Поскольку фазовые флуктуации, в значительной степени, определяются структурой сообщений, то даже в условиях оптимально выбранных линейных сигналов полностью устранены быть не могут. Наличие большого количества регенераторов в линейном тракте приводит к многократному проявлению этого фактора, что обусловливает накопление фазового дрожания вдоль линии связи.
Фазовое дрожание импульсного сигнала имеет низкочастотные и высокочастотные составляющие, которые по-разному воздействуют на помехозащищенность канала. Особенностью низкочастотных составляющих является их способность быстро накапливаться в цепочке последовательно включенных регенераторов и отсутствие влияния на помехоустойчивость отдельного регенератора. Высокочастотные составляющие фазового дрожания в линейном тракте накапливаются довольно слабо, но оказывают сильное влияние на помехозащищенность отдельного регенератора.
Вопросам верности передачи сообщений в цифровых линейных трактах (ЦЛТ), при наличии фазового дрожания в передаваемом цифровом сигнале, посвящен ряд работ отечественных и зарубежных авторов №,33,41,68,70,92].
Важной задачей является разработка методов контроля верности передачи сигналов в ЦЛТ на основе измерения характеристик фазового дрожания в оперативном режиме передачи сообщений.
Повышению верности сообщений, передаваемых по ЦЛТ, путем подавления фазового дрожания посвящены следующие работы\793)95\ Однако требуется решение проблемы повышения верности передачи сообщений в ЦЛТ путем компенсации фазового дрожания на основе формирования фазового дрожания противоположного знака фазовым флуктуациям в передаваемом сигнале.
В целях повышения пропускной способности ЦЛТ требуется разработка методов эффективного эксплуатационного контроля и прогнозирования параметров надежности регенераторов, систем с временным разделением каналов,на основе измерения характеристик фазового дрожания цифровых сигналов.
Методам контроля фазового дрожания цифровых сигналов в ЦЛТ посвящено достаточно много публикаций [29 43 84 9&] • Ри этом важной проблемой является разработка способа контроля фазового дрожания в режиме передачи сообщений по ЦЛТ, на основе которого решаются указанные выше задачи контроля верности передачи сигналов и прогнозирования параметров надежности регенераторов .
Целью работы является:
1. Исследование характеристик фазового дрожания в ЦЛТ для оценки верности передачи сообщений.
2. Разработка методов диагностики и прогнозирования параметров надежности регенераторов ЦЛТ на основе анализа характеристик фазового дрожания передаваемых сигналов.
3. Разработка методов повышения верности передачи сообщений в ЦЛТ путем подавления фазового дрожания.
4. Исследование методов оперативного контроля фазового дрожания сигналов в режиме передачи сообщений по ЦЛТ.
Учитывая важность исследования данных вопросов, в работе решались следующие конкретные задачи:
I. Анализ спектральных характеристик фазового дрожания с целью разработки методов контроля верности передачи цифровых сигналов в регенераторах ЦЛТ.
2. Разработка методов прогнозирования параметров надежности регенераторов по характеристикам фазового дрожания передаваемого сигнала на выходе ЦЛТ.
3. Исследование алгоритма локализации регенераторов с параметрическими отказами по характеристикам фазового дрожания цифрового сигнала на выходе ЦЛТ.
4. Разработка способов повышения верности передачи сообщений методом компенсации фазовых дрожаний в ЦЛТ на основе формирования фазовых дрожаний противоположного знака фазовым флуктуациям в передаваемом сигнале.
5. Исследование методов и разработка устройства оперативного контроля фазового дрожания цифровых сигналов в режиме передачи сообщений по ЦЛТ.
Решение поставленных задач позволяет повысить верность передачи сообщений, пропускную способность каналов и коэффициент использования ЦЛТ.
В первом разделе работы производится исследование и разработка метода контроля верности передачи сигналов в ЦЛТ по характеристикам фазового дрожания. Здесь же рассматривается метод прогнозирования параметров надежности регенераторов по характеристикам фазового дрожания, измеряемых в режиме передачи сообщений по ЦЛТ. Кроме того,в этом разделе разрабатывается алгоритм оперативной диагностики регенераторов по спектральным характеристикам фазового дрожания.
Второй раздел посвящен вопросам подавления фазового дрожания как метода повышения верности передачи сообщений в ЦЛТ. Показано, что подавление небольших величин фазового дрожания можно осуществлять в регенераторах ЦЛТ путем управляемой рас ІО
стройки узлов выделения тактовой частоты. В этом же разделе рассматривается метод подавления больших величин фазового дрожания, накопленного в ЦЛТ. Здесь же обсуждается способ подавления фазового дрожания путем внесения фазового предыскажения в передаваемый сигнал на входе ЦЛТ.
Третий раздел посвящен исследованию методов измерения фазового дрожания и разработке устройства контроля. Показано,что предложенный метод контроля фазового дрожания, основанный на преобразовании цифрового линейного сигнала со случайной скважностью в регулярную импульсную последовательность с выделением огибающей фазового дрожания, является основой для реализации оперативного контроля работоспособности ЦЛТ в режиме передачи сообщений.
Четвертый раздел посвящен оценке точности устройства для измерения фазового дрожания, разработанного на основе предложенного метода контроля. Показано, что относительная погрешность измерения в значительной степени определяется полосой пропускания фильтра прибора по отношению к ширине энергетического спектра фазового дрожания. Исследуются способы повышения точности контроля фазового дрожания на основе устройств коррекции, а также методом компенсации аппаратурных помех измерительного прибора.
Пятый раздел работы посвящен экспериментальной проверке предложенных методов контроля работоспособности ЦЛТ. Показано, что экспериментальная проверка полностью подтвердила правильность теоретических положений о возможности использования предложенных методов контроля при эксплуатации ЦСП.
Выводы по результатам исследований приводятся в конце каждого раздела и в заключении диссертации. К защите представлены следующие тезисы
1. Контроль верности передачи сигналов на основе анализа характеристик фазового дрожания увеличивает пропускную способность цифрового линейного тракта.
2. Прогнозирование параметров надежности регенераторов по характеристикам фазового дрожания повышает коэффициент использования ЦЛТ.
3. Спектральные характеристики фазового дрожания являются основными параметрами алгоритма локализации регенераторов с параметрическими отказами, осуществляемой в режиме передачи сообщений по ЦЛТ.
4. Формирование фазовых дрожаний противоположного знака фазовым дрожаниям в передаваемом сигнале позволяет осуществить компенсацию помех в канале передачи и тем самым повысить верность передаваемых сообщений, а также снизить информационную и аппаратурную избыточность ЦЛТ.
5. Преобразование цифрового сигнала со случайной скважностью в регулярную импульсную последовательность с последующим выделением огибающей фазового дрожания методом частотного детектирования и интегрирования амплитудной составляющей является основой для реализации оперативного контроля работоспособности ЦЛТ в режиме передачи сообщений.
Диагностика и прогнозирование параметров надежности регенераторов ЦЛТ на основе измерения характеристик фазового дрожания
Основными причинами возрастания систематического фазового дрожания являются параметрические отказы узлов регенерато ров, особенно выделителей тактовой частоты. Изменение параметров узлов, входящих в регенератор,отражается на величине и энергетическом спектре фазового дрожания. Следовательно, характеристики фазового дрожания могут быть использованы для оценки работоспособности регенератора.
При равномерном и однородном характере изменений параметров регенераторов и одинаковых величинах фазового дрожания,вызываемых этими расстройками, суммарное значение фазового дрожания на выходе ЦЛТ О СУ определяется выражением [ 97] :
При передаче цифрового сигнала по линии с исправными регенераторами величина \3tf/ будет иметь минимальное значение.При появлении отклонений параметров блоков, входящих в данные регенераторы, от первоначально заданных значений суммарное фазовое дрожание на выходе ЦЛТ возрастет пропорционально величине расстроек данных блоков. В этом случае, с целью диагностики параметров надежности регенераторов на выходе ЦЛТ, необходимо иметь пороговое устройство, реагирующее на среднеквадратическую величину фазового дрожания, выделенного из цифрового сигнала. При этом устанавливаются три значения порогового напряжения: норма, снижение работоспособности, отказ.
По известной величине порогового напряжения, определяющего снижение работоспособности ЦЛТ, и непрерывно контролируемому значению \}см можно осуществлять диагностику параметров надежности линейного тракта и более оптимально распределять виды регламентных работ.
Основными факторами, влияющими на расстройку регенерато ров, являются старение элементов схем, температурные изменения окружающей среды и колебание питающего напряжения. Влияние температуры и колебания питающего напряжения сказываются на сравнительно небольших интервалах времени. Расстройка регенераторов вследствие старения элементов будет проявляться на более значительных интервалах времени.
Постоянный контроль за величиной суммарного фазового дрожания позволяет определить постепенное увеличение дисперсии данного процесса, связанного с расстройкой регенераторов по причине старения элементов.
Функция мощности фазового дрожания регенераторов во времени является возрастающей, но с небольшими флуктуациями, вызванными расстройками схем под влиянием колебаний температуры и питающего напряжения. За продолжительный интервал времени средняя величина данных флуктуации будет близкой к нулю и ей можно пренебречь.
Изменение параметров элементов схем вследствие их старения в процессе эксплуатации имеет экспоненциальный характер. Так как величина фазового дрожания регенераторов непосредственно связана с расстройкой их схем, то при старении элементов, входящих в данные схемы, фазовое дрожание будет возрастать по экспоненциальному закону:где UQ - среднеквадратическое значение фазового дрожания при устойчивых отказах в регенераторах, ОйО - среднеквадратическое значение фазового дрожания при настроенных регенераторах, і,С - постоянная времени, характеризующая увеличение фазового дрожания вследствие старения элементов в регенераторах . В начальный момент То контроля за работоспособностью линейного тракта по фазовому дрожанию измерительное устройство будет фиксировать начальную величину фазового дрожания Uj/0 , соответствующую идеальной настройке регенераторов. Через заданный отрезок времени величина фазового дрожания изменится из-за старения в регенераторах и в момент времени Т4 она будет равна UQC . Из выражения (I.II) находим значение С С :
Зная закон изменения величины фазового дрожания во времени, можно прогнозировать состояние регенераторов цифрового линейного тракта. Задаваясь величиной VQQ фазового дрожания, которая является еще допустимой для данной линии связи, можно из выражения (I.I2) определить отрезок времени9в течение которого работоспособность регенераторов будет находиться в заданных пределах:
Компенсация фазового дрожания в ЦЛТсодержащем цепочку из последовательно включенных регенераторов
Компенсация фазового дрожания в ЦЛТ, содержащим цепочку из последовательно включенных регенераторов Рассмотрим некоторые методы компенсации фазового дрожания в цифровом линейном тракте, содержащим цепочку последовательно включенных регенераторов. Цифровой линейный сигнал,подверженный фазовым дрожаниям,поступает на вход управляемой линии задержки (УЛЗ). Если изменять время задержки сигнала в УЛЗ, что равносильно изменению фазы сигнала, по закону проти воположному фазовому дрожанию линейно-цифрового сигнала (Рис. 2.8), то можно достичь компенсацию фазовых дрожаний на выходе УЛЗ.
Устройство, выделяющее напряжение управляющего сигнала Ип рассмотрено в разделе 3. Структурная схема для компенсации фазовых дрожаний приведена на рис. 2.9. Компенсацию фазового дрожания в УЛЗ можно представить как вычитание двух случайных процессов: процесса фазового дрожания на информационном входе УЛЗ -)(/(1) и процесса фазового дрожания на управляющем входе УЛЗ - jjg (w Оценим влияние на степень подавления фазового дрожания постоянного временного сдвига между процессами V ЛМ и Предположим, что 01 (и) - 2 (t) » но сдвинуты друг относительно друга на время Тс Разность процессов Корреляционная функция разности оЪ\ь / равна [ 42 J Фазовое дрожание не является строго стационарным процессом, однако на ограниченных интервалах времени данный процесс можно считать стационарным в широком смысле. В этом случае Из (2.18) видно, что при фиксированном Тс , ?уз( 9/ увеличивается с увеличением частоты фазового дрожания OuQ . 0 3 достигает максимума при ЗІП —-— & I, т.е. при частоте CJj = т=- . Например, в системе икм-зо ш гл = 10 кГц. Тогда 3 достигает максимума при сдвиге Тс 50 мкс. При полной компенсации фазового дрожания (эр « 0, что возможно при 1С вС. Задаваясь допустимой величиной G$3} можно найти соответствующие величины времени сдвига Тс Дисперсия Х$(Ъ) определяется из (2.17) по известному правилу [ 42 ] : Функция атокорреляции Вуї (т.) стационарного случайного процесса /fi(t) является четной и достигает максимума при Тс -0. Учитывая, что фазовое дрожание является процессом,близким к нормальному [$2 ІОЗ І » особенно на линиях с большим количеством последовательно включенных регенераторов, опреде где АСО О - ширина энергетического спектра фазового дрожания. Подставляя (2.20) в (2.19), находим величину дисперсии Видно, что при A60fl7e 0,7 вместо компенсации фазово го дрожания произойдет его увеличение. __ _ Заменяя величину (см. формулу 1.28), где CJgl - ширина энергетического спектра фазового дрожания на выходе отдельно взятого регенератора, получим различных А/ и 46)g//#u 10 кГц. Видно, что с увеличением Тс величина К Л уменьшается. Если задаться коэффициентом компенсации Кл/ 0,95, то при любом практическом значении величина Тс I мкс. Кроме постоянного временного сдвига между процессами ]{{(t) и ds(t) на степень подавления фазового дрожания в УЛЗ ока зывает влияние отличие энергетических спектров Gtf ( $) и м(и)й) этих процессов. Вследствие того, что напряже ние огибающей фазового дрожания, используемого для управления УЛЗ, выделяется из цифрового сигнала при помощи узкополосного фильтра (Рис. 2.9), то полоса пропускания этого фильтра ДС0 оказывает большое влияние на качество подавления. Для исследования влияния полосы пропускания высокочастотного узкополосного фильтра в подавителе фазового дрожания на напряжение огибающей фазового дрожания заменяем этот фильтр его низкочастотным эквивалентом - интегрирующей цепью.Оценим влияние на степень подавления фазового дрожания
Анализ метода построения измерителя фазового дрожания, основанного на использовании двухконтурного фильтра ВТЧ
Главными условиями при построении фильтра выделителя тактового напряжения являются минимальная величина амплитудных и собственных фазовых флуктуации сигнала на его выходе, а также равномерная амплитудно-частотная характеристика в пределах ширины энергетического спектра фазового дрожания. В одноконтурной схеме фильтра данные условия выполняются только при понижении добротности этого фильтра. Однако с понижением добротности увеличиваются амплитудные флуктуации квазигармонического напряжения на выходе фильтра. Данные флуктуации, преобразуясь в фазовое дрожание в ограничителе, вызывают снижение чувствительности и точности измерительного процесса.
Предлагается в качестве выделителя тактового напряжения использовать двухконтурный фильтр (Рис.3.2).
Рассмотрим основные параметры фильтра при расстройке его контуров относительно тактовой частоты на одинаковую, но противоположную по знаку величину. Коэффициент передачи такого фильтра для гармонического сигнала будет равенгде к0др1 = СО-(л)і - величина расстройки первого контура относительно его резонансной частоты COi , Л 60Рг — СО (х)2 - величина расстройки второго контура относительно его резонансной частоты (Х & , AGt)f,A(i)2 - полосы пропускания первого и второгоконтура в фильтре. Из (3.9) видно, что при ША= №2 И Д(д)р « ДС0/ 2 можно найти такую величину расстройки контуров, при которой их суммарная амплитудно-частотная характеристика в полосе частот от (л) до Ыа будет плоской. Необходимым условием для этого является равенство коэффициента передачи фильтра на резонансной
При отклонении А СОр] от оптимального значения на величину + 0,ЗДбі)4 неравномерность амплитудно-частотной характеристики фильтра в полосе пропускания Д(л) = С04"Си2 будет меньше одного децибелла. Если на вход фильтра поступает сигнал с фазовым дрожанием, а полоса фильтра превышает ширину энергетического спектра фазового дрожания, то (при условии отсутствия неравномерности амплитудно-частотной характеристики фильтра) искажения входного сигнала на входе фильтра практически отсутствуют.
Так как оба контура, входящих в фильтр?расстроены относительно тактовой частоты Сл)т , то при воздействии цифрового сигнала со случайной скважностью на их выходах появятся собственные фазовые дрожания. Дисперсии данных фазовых дрожаний могут быть различными, в зависимости от величин расстроек контуров .
При поступлении на контур возбуждающих импульсов он работает на вынужденной частоте 0)т и имеет фазовый сдвиг т/ В паузе между импульсами контур переходит на собственную частоту колебаний СдЗ . При этом фазовый сдвиг постепенно уменьшается. При случайной скважности возбуждающих импульсов такие случайные изменения фазового сдвига вызывают фазовое дрожание.
Вследствие того, что контура фильтра расстроены в противоположные стороны относительно тактовой частоты, то приращения фазовых сдвигов в любой момент времени имеют противоположные знаки. Следовательно, при сложении колебаний с выходов обоих контуров фазовые дрожания, возникающие в них (I.I8), будут вычитаться:
Из (3.13) видно, что собственное фазовое дрожание фильтра равно нулю при равенстве величин расстроек контуров относительно тактовой частоты цифрового сигнала. Таким образом, для поддержания собственного фазового дрожания фильтра на минимальном уровне необходимо следить за точностью расстроек контуров.
В случае использования фильтра на одном контуре слежение за точностью его настройки представляло довольно сложную проблему. При применении двухконтурного фильтра такая задача намного упрощается, так как подстройку контуров можно осуществлять автоматически, например, с помощью устройства, структурная схема которого изображена на Рис. 3.3. Напряжение с каждого контура подается на выпрямитель и фильтр нижних частот. Далее постоянные напряжения поступают на схему сравнения. При равенстве входных напряжений сигнал на выходе будет отсутствовать. Это свидетельствует о том, что величины расстроек конту ров относительно тактовой частоты цифрового сигнала абсолютно одинаковые. При изменении расстройки одного из контуров, напряжение на его выходе изменится, что приводит к появлению разностного сигнала на выходе схемы сравнения. Полярность данного сигнала свидетельствует о направлении,в котором произошла расстройка. Постоянное напряжение с выхода схемы сравнения подается далее на управляемые элементы контуров, вызывая его подстройку. При идентичности контуров фильтра их расстройка под действием дестабилизирующих факторов будет происходить в одинаковом направлении. В этом случае квазигармоническое напряжение на одном контуре увеличивается, а на другом уменьшается, что вызывает появление на выходе схемы сравнения корректирующего сигнала определенной полярности и амплитуды, пропорционального разности ( А СО р\ - АбОр2 ). Это напряжение прикладывается одновременно к обоим контурам, вызывая у них одинаковые расстройки относительно тактовой частоты. Расстройка контуров в различных направлениях относительно тактовой частоты является маловероятной. Однако, если такой случай будет иметь место, то такая расстройка
Оценка погрешности, вносимой ограничителем амплитуды в измеряемый сигнал
Сигнал на вход ограничителя амплитуды поступает с выхода узкополосного фильтра. Данный сигнал представляет собой квазигармоническое колебание, флуктуирующее по фазе и амплитуде. Фазовые дрожания в этом сигнале используются как полезная информация для целей измерения, амплитудные же флуктуации необходимо свести к минимуму, так как они являются помехой для работы частотного детектора, стоящего после ограничителя.
Ограничитель значительно снижает амплитудные флуктуации квазигармонического сигнала, но при его работе происходит частичное преобразование амплитудной модуляции в фазовую. Различные схемы ограничителей амплитуды вносят в измеряемое напряжение фазовые помехи разной величины. Одной из лучших схем двухсторонних ограничителей, удовлетворяющей условию минимума собственного фазового дрожания, является ограничитель на высокочастотных диодах.
Вольтамперная характеристика двухстороннего ограничителя с учетом ее линейной аппроксимации показана на Рис.4.2. Сигнал на выходе ограничителя оказывается сдвинутым по фазе относительно сигнала на его входе на величину [ S4 ]UW - амплитуда квазигармонического сигнала на входе ограничителя, Л/2- уровень ограничения усилителя-ограничителя, Jm - максимальное значение тока, который может протекатьчерез диоды двухстороннего ограничителя, Снэ - собственная емкость диодов ограничителя.
Определим величину фазового сдвига между сигналами на входе и выходе ограничителя при подаче квазигармонического напряжения от фильтра ВТЧ прибора с частотой fo я 2048 кГц, соответствующей тактовой частоте системы ИКМ-30. Отношение максимального значения амплитуды квазигармонического сигнала к минимальному значению, согласно [27] , не превышает трех.
Найдем величину фазового сдвига между сигналами на входе и выходе ограничителя при воздействии квазигармонического колебания с минимальным значением амплитуды ilmi = IB. Параметры высокочастотного диода будут следующими: АЕ - 0,7 В, Снэ « I пФ, J 0,2 А/В, X = 1,43, X 6,2 Ю"5. При подстановке этих значений в (4.13) получаем Ifoi - 7,73-10- . При воздействии на вход ограничителя квазигармонического сигнала с максимальной амплитудой Urn 4 3 В получаем л » 4,3 и 2-2,4 10-2.
Определим размах изменения фазы в сигнале на выходе ограничителя:Фазовое дрожание импульсов, возникшее в ограничителе,проявляется как помеха по отношению к измеряемому фазовому дрожанию. Относительная погрешность, вносимая ограничителем в измеряемое фазовое дрожание,определяется по формуле
Оценим наибольшую величину погрешности, которая будет иметь место, при контроле небольших величин фазового дрожания в ЦЛТ. Например, при Og = 1 относительная погрешность,вносимая ограничителем амплитудыубудет равна из - 1,6$. При контроле больших величин фазового дрожания погрешность, вносимая ограничителем,существенно уменьшается. Так, при 0$ в 30 получаем из в 5,3 10" %.
Основным видом погрешности, вносимой частотным детектором в измеряемое фазовое дрожание импульсного сигнала, является погрешность вследствие нелинейности его амплитудно-частотной характеристики. Определим относительное отклонение амплитудно-частотной характеристики частотного детектора от линейной:где Q - добротность контуров частотного детектора, определяющая крутизну его характеристики. В приборе для измерения фазового дрожания на схему частотного детектора поступает импульсный сигнал.,флуктуирующий по фазе, с выхода двухстороннего ограничителя амплитуды. Изменение частоты в таком сигнале пропорционально производной от изменения фазы этого сигнала. При этом максимальное значение приращения частоты импульсного сигнала связано с максимальным приращением фазы этого сигнала с помощью формулы [66] :где и и - модулирующая частота в фазомодулировэнном колебании. Подставляя (4.16) в (4.15), получаем окончательное выражение для относительной погрешности, вносимой частотным детектором в измеряемый сигнал,
Вследствие накопления фазового дрожания в цепочке последовательно включенных регенераторов наибольшее значение Д ЧЛ? будет на выходе последнего регенератора ЦЛТ. При этом максимальное значение А1Ш будет на низких частотах спектра фазового дрожания вследствие сильной фильтрации высокочастотных составляющих этого процесса выделителями тактовой частоты регенераторов.
Рассмотрим наиболее неблагоприятный случай, когда амплитуда фазового дрожания на выходе последнего регенератора достигает нескольких тактовых интервалов. Например, при Л = 2ff-I00, Q = 100, 0)o = 2ft 2048 относительная погрешность, вносимая частотным детектором в измеряемый процесс, будет составлять 0 - 0,45.Из (4.17) видно, что на высоких частотах фазового дрожания, в пределах ширины его энергетического спектра, относительная погрешность будет изменяться незначительно, так как уменьшение Лтт компенсируется увеличением об
В случае измерения фазового дрожания в начале цифрового линейного тракта, когда А%? имеет очень небольшие значения, относительной погрешностью частотного детектора можно пренебречь.
Низкочастотное напряжение на выходе частотного детектора представляет собой сигнал, пропорциональный отклонению частоты тактовых импульсов на входе частотного детектора. Это напряжение представляет собой производную от сигнала огибающей фазового дрожания. Для выделения огибающей фазового дрожания в чистом виде необходимо на выходе частотного детектора установить интегратор.
Источниками погрешности в интеграторе являются нелинейные искажения сигнала и собственные шумы усилителя. Усилитель интегратора выбирается с учетом минимального искажения измеряемого сигнала в заданном динамическом диапазоне. На входе данного усилителя стоит аттенюатор, ослабляющий сигнал с выхода частот ного детектора, при измерениях больших величин фазового дрожания. Линейность каскадов усиления обеспечивается глубокой отрицательной обратной связью. Учитывая это,величину относитель
