Журнал РАДИОЛОЦМАН, апрель 2020
Luis Brugarolas
EDN
Предлагаемая схема восстановления синхронизации может работать с цифровыми сигналами NRZ (Nonreturn To Zero – без возврата к нулю) даже при низких отношениях сигнал/шум. Подсистема основана на схеме ФАПЧ, состоящей из фазового компаратора, петлевого фильтра и управляемого напряжением генератора (ГУН). Если фазовый компаратор расположен после блока демодулятора, типичным критерием сравнения является пересечение нуля принимаемого сигнала (фронты сигналов, совместимых с ТТЛ). Выходное напряжение фазового компаратора должно быть пропорционально разности фаз между входящим сигналом и синхросигналом, генерируемым ГУН. Но, в отличие от фазового компаратора, основанного на синтезаторе, сравнение должно происходить только при наличии информации, то есть на переходах уровня сигнала данных. В отсутствие переходов система восстановления должна запрещать работу фазового компаратора для минимизации его шумов. На Рисунке 1 представлена схема фазового компаратора, которую можно реализовать на ПЛИС или ППВМ (программируемой вентильной матрице). Испытания показали, что компаратор устойчиво работает в демодуляторе VSAT при потоке данных 2 Мбит/с с отношением сигнал шум 6 дБ или ниже. Компаратор легко захватывает и отслеживает сигнал.
 |
||
| Рисунок 1. | Фазовый компаратор для системы восстановления синхронизации может быть сделан на основе программируемой логической микросхемы. |
|
В фазовом компараторе использованы три D-триггера с входами асинхронного сброса. Компаратор имеет два входа: RxD и RxC и два выхода: CKR_ERRA и CKR_ERRB. Эти входы и выходы формируют тройственную комбинацию выходных сигналов: высокие уровни на обоих выходах увеличивают частоту, оба низких уменьшают частоту, сигналы противоположных уровней оставляют частоту без изменения. Они образуют конечный автомат:
- Передний фронт на входе данных запускает CKR_ERRA.
- Следующий после запуска передний фронт RxC запускает CKR_ERRB и сбрасывает CKR_ERRA.
- Следующий спадающий фронт RxC (то есть, на пол периода тактовой частоты позже) сбрасывает CKR_ERRB.
 |
||
| Рисунок 2. | Нижний сигнал отображает абсолютное значение разности между CKR_ERRA и CKR_ERRB. |
|
Работа фазового компаратора иллюстрируется Рисунком 2. Передаточная функция компаратора нелинейна (Рисунок 3) и соответствует выражению
где
t – время от переднего фронта RxD до переднего фронта RxC;
T – период импульсов RxC.
 |
||
| Рисунок 3. | Выходное напряжение фазового компаратора нелинейно, однако для функции восстановления синхронизации эта нелинейность несущественна. |
|
Нелинейный характер передаточной функции не является ограничением, поскольку система работает вблизи точки, в которой t = T/2. Кроме того, наличие шума эффективно снижает коэффициент усиления компаратора и сглаживает его работу. Таким образом, в конструкции ФАПЧ должны учитываться изменения в передаточной функции компаратора. На Рисунке 4 показана упрощенная окончательная реализация схемы ФАПЧ. Для ослабления коммутационных помех выходные сигналы программируемого логического устройства буферизуются. Сигнал для неинвертирующего опорного входа операционного усилителя TL071 формируется из отфильтрованного симметричного тактового сигнала; это значит, что опорный уровень находится точно посередине между высоким и низким логическими уровнями. Следовательно, работа системы не зависит от напряжения питания.
 |
||
| Рисунок 4. | Для полной схемы восстановления синхронизации требуется очень мало компонентов. | |
Купить CD74HC04 на РадиоЛоцман.Цены
