Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 8. Системи синхронізації   /  Тема 8.2. Фазова (частотна) синхронізація

Зміст:

8.2.2. Способи відновлення носійної частоти у системах ФАПЧ

Більшість сучасних систем зв’язку з фазовою модуляцією сигналу є системами із придушенням носійної. Це означає, що на носійній частоті немає ніякої середньої переданої енергії. Вся передана енергія йде на модуляцію. На жаль, це означає, що не існує сигналу, який становить основу для відстеження за допомогою простого контуру ФАПЧ, показаного на рис. 8.2.1.

Розглянемо як приклад сигнал з модуляцією BPSK

y(t) = m(t)sin(ω0t + φ) + n(t),(8.2.6)

де m(t) з рівною ймовірністю дорівнює ±1.

Цей приклад — це передача із придушенням носійної, коли середня енергія на кутовій частоті ω0 = 0. Графічно це зображено на рис. 8.2.2, де γ = Π/2.

Рис. 8.2.2. Бінарна фазова модуляція із залишкової носійної

Для відстеження й синхронізації фази носійної наслідки модуляції необхідно знищувати. Це можна зробити шляхом піднесення сигналу до квадрата.

y2(t) = m2(t)sin(ω0t + φ) + n2(t) + 2n(t)m(t)sin(ω0t + φ) =
1/2 – 1/2cos(2ω0t + 2φ) + 2n(t)m(t)sin(ω0t + φ).
(8.2.7)

У виразі (8.2.7) m2(t) = 1, а другий член у правій частині рівняння залежить від подвоєної частоти носійної й може бути відстежений за допомогою простого контуру ФАПЧ, показаного на рис. 8.2.1. Відповідну схему пристрою (схема А. А. Пістолькорса) наведено на рис. 8.2.3.

Рис. 8.2.3. Схема контуру піднесення сигналу до квадрата

При піднесенні вхідного сигналу з придушеної носійної до квадрата компонент, що залежить від подвоєної частоти носійної, можна виділити й відстежити за допомогою стандартного контуру ФАПЧ.

Важливим різновидом контурів придушення носійної є синфазно-квадратурна схема (Costas loop), яку схематично зображено на рис. 8.2.4.

Рис. 8.2.4. Синфазно-квадратурна схема відновлення носійної частоти

Ця схема важлива, оскільки вона дозволяє уникнути застосування пристрою піднесення у квадрат, реалізація якого на носійних частотах може бути складною. Замість цього до контуру вводять помножувач і відносно прості фільтри нижніх частот. Хоча зовні схеми на рис. 8.2.3 і рис. 8.2.4, досить різні, їх теоретичні продуктивності однакові.

Таким чином, рішення про те, який контур використовувати — класичний (рис. 8.2.3) або синфазно-квадратурний (рис. 8.2.4), — еквівалентно вибору між складністю реалізації пристрою піднесення до квадрата і складністю реалізації ідеально погоджених фільтрів. Це проектне рішення залежатиме від параметрів і вимог конкретної приймальної системи.