Введение к работе
, j |'.r...
j-- -' ї Z Актуальность проблемы. Функционирование многочисленных систем радиоэлектроники, автоматики, техники связи требует формирования различных сигналов, имеющих заданную длительность и начинающихся в определенный момент времени. С этой цэльи обычно испо.т-суются подсистемы синхронизации, обеспечивающие формирование единой шкалы синхронизации. При этом точность шкалы синхронизации существенно влияет на достижимые характеристики и эффективность системы в целом. В настоящая работе рассматриваются вопросы гостроения устройств синхронизации, на основе кварцевых ошрньа генераторов Ш - IY классов (ГОСТ 25960-83). Причем алгоритмы управления опорным генератором учитывают характер процесса изменения фазы. Этот процесс имеет определенные статистические закономерности и их учет позволяет строить системы синхронизации с оптимальными алгоритмами обработки сигнала. При этом повышается точность синхронизации, уменьшается время входа в синхронизм, сокращается объем информации передаваемой по каналу связи. Эти параметры имеют огромное значение в телевизионных системах, системах передачи дискретных сообщения, в навигационных системах.
Совершенствование системы телевизионной синхронизации в какой-то мере ограничено действующим стандартом. Однако, существуют задачи, которые решаются посредством организации каналов синхронизации в линиях связи, используемых для передачи дополнительноа и управляющей информации. Примером такой задачи является дистанционная синхронизация передающих камер в многокамерных многоканальны* телевизионных системах. Оптимизация алгоритмов управления опорным генератором позволяет сократить избыточность передаваемой информации и использовать для дистанционной синхронизации имеющиеся каналы связи, предназначенные для передачи сигналов телеуправления. Сокращение информационной избыточности актуально и в цифровых телевизионных системах.
При неизменном объеме передаваемой информации разработка оптимальных систем позволяет повысить точность сихронизации, что важно, например, в системах телевидения высокой четкости (ТВВЧ>.
Существенное значение имеет сокращение времени входа в синхронизм. Эта задача также решается разработкой оптимальных
алгоритмов управления опорным генератором. Таким образом, разработка алгоритмов управления фазоа опорных кварцевых генераторов позволит повысить эффективность различных систем, функционирование которых связано с наличием точной -шкалы синхронизации.
Изменения фазы и соответствующие этому изменению алгоритмы управления генератором характерны для кавдрго конкретного типа опорного генератора. Б литературе описаны результаты исследования нестабільностей кварцевых генераторов с целью последующего прогнозирования и коррекции эти явстабильностеа. В этих работах рассматриваются процессы изменения частоты на интервалах порядка нескольких часов и более, причем для кварцевых генераторов не хуке П класса (ГОСТ 25960-83). Однако на практике, в телевизионных системах и системах связи, широко применяются кварцевые генераторы Ш - ГУ. классов с допускаемым отклонением частоты (ГОСТ 22868-77) превышающим Ю-6. При этом разработчиков интересуют интервалы времени порядка десятков секунд и менее. Исследование кварцевых опорных генераторов Ш - ГУ классов на указанных временных интервалах и гостроение на этой основе оптимальных систем синхронизации составляет предмет рассмотрения данной работы.
Таким образом, актуальность разработки алгоритмов и устройств формирования шкал синхронизации объясняется, с одам стороны, большой потребность» в системах точной синхронизации, а с другой -недостаточной изученностью вопросов, связанных с разработкой оптимальных систем синхронизации на основе опорных кварцевых генераторов.
Целью диссертационной работы является разработка алгоритмов формирования шкал синхронизации, учитывавдих процесс изменения фззы (частоты) кварцевых опорных генераторов, и построение на их основ синхронизирующих устройств для телевизионных и навигационных систем.
В соответствии с поставленной целью в работе решались аюдувдиэ задачи:
- экспериментальные исследования процесса изменения фазы
кварцевых шорных генераторов Ш - П классов;
- обоснование математической модели процесса изменения фазы,
построенной на основе экспериментальных измерений, определение ее
параметров;
разработка алгоритмов выделения сообщения синхронизации;
разработка устройств управления опорным генератором;
разработка систем синхронизации для частных применений.
Методы исследования. Для решения поставленных задач проведены как теоретические, так и экспериментальные исолвдовзния. Теоретические исследования выголгялись с использованием аппарата математической статистики, теории оптимальной нелинейной фильтрации, матричного исчисления, машинного моделирования. Матвиатическая обработка результатов измерения осуществлялась на основе статистических нотодов.
Научная новизна. В процессе исследований получены следующие основные научные результаты:
определены основные соотношения между точностью синхронизации, гоивхоустойчдаостьо и скоростью цифрового потока в канале телевизионное синхронизации;
- показано, что для кварцевых генераторов НІ - її классов
процесс изменения фазы на интервалах от долей секунда до
нескольких минут хоропо описывается полиномиальными моделями не
вьше второго порядка;
показана возможность повышения стабильности систем синхронизации на основе указанных кварцевых генераторов алгоритмическими способами а.20-50 раз;
- проведен синтез оптимально» системы выделения сообщэния
синхронизации с использованием предложенное модели и определены
характеристики этой системы.
Практическая ценность. На основе проведенных а работе исследований подучены следующие практические результаты:
разработана квазиоптимальная цифровая система ФАПЧ и определены ее характеристики;
- разработаны принципиальные схемы цифровых фазовращателей;
- разработанан синхронизатор приемной части телевизионных
систем, обеспечиваший повышение точности синхронизации за счет
учета закономерностей процесса изменения фазы;
разработано устройство дистанционной синхронизации телевизионной камеры, обесгечивапдев свигенив скорости гередзчи информации в канале синхронизации при сохранении высоко?
точности;
- разработаны моделирующие программы, позволяющие имитировать
процесс синхронизации навигационной системы.
Реализация и внедрение результатов исследований. Разработанные схемы фааовращатедеа использованы при построении системы, обесдвчивавдэа передачу сигналов телеуправления (НИИ ПТ "Растр", г. Новгород).
Алгоритмы управления фазой кварцевых генераторов использованы при разработке прикладной телвизионноа системы (ВШШІ, г. Лэнинград).
Квазиоппдаальная система ФАПЧ использована в работах по созданию системы телевидения высокой четкости (ВНИИГ, г. Лэнинград). Программы, моделирующие процэсс синхронизации навигационной системы, использованы при выполнении хоздоговорной НИР, проводимой на кафедре "Радиооборудование кораблей* ЛЭ1И им. ВЛ. Ульянова (Лэнинз).
Внедрение указанных результатов диссертационной работы повышает эффективность использования каналов связи, улучшает параметры телевизионных систем, повышает точность и снижает стоимость навигационной системы, что подтервдается соответствующими актами.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:
отраслевая школа-семинар молодых ученых и специалистов "Разработка и использование средств вычислительной техники в аппаратуре передачи и обработки информации'*, г. Воронеж, 1985 г.
научно-техническая конференция "Телевизионные методы и средства в науке и технике", г. Киев, 1987 г. -
республиканская научно-іфактичвскоая конференция "Техника телевидения и современность: этапы развития и основные направления совершенствования", г.. Ташкент, 1988 г.
Всесоюзная научно-техническая конференция "Развитие и совершенствование технических средств телевизионного вещания", г. Минск, 1988 г.
научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава ЛЭТИ в 1938 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ получено три авторских свидетельства и одао положительное рвшэниэ на выдачу авторского свидетельства (по заявке Я 4489208/24-21).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из ведения, трех глав, заключения, списка литературы н прилегания. Обшин объем работы составляет 197 страниц сквозной нумерации, в той числе: ИЗ страниц основного текста, 44 рисунка на 40 страницах, список литературы из 96 наименования на II страницах и 33 страницы приложения. Основной текст содержит 8 таблиц.
