Способ взаимной синхронизации тактовых генераторов станции сети телефонной связи

 

О П И С А Н И Е п1) 644410

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту(22) Заявлено 1. 03. (21) /2002894 0

1835933/

/2002894/09 (23) Приоритет 06,10,72(32) 06. 10. 71 (51) M. Кл.

Н 04 Q 11/04

Государственный камитет

СССР

Ilo делам изобретений и атнрытий (31) Р 2149911. 6 (331 ФРГ (53) УДК 621.395. .3 (088. 8) Опубликовано 25.01.79.Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 28.01.79 (72) Автор изобретения

Иностранец

Отто Ка л (ФРГ) Иностранная фирма

"Сименс АГ" (71) Заявитель (ФРГ) (54) СПОСОБ ВЗАИМНОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ

ТАКТОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ CTAHIIHM

СЕТИ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ

Изобретение относится к телефонной связи с временным уплотнением.

Известен способ взаимной синхронизации тактовых генераторов станции сети телефонной связи с временным уплотнением, в частности с кодо-импульсной модуляцией, при котором производят деление тактовой частоты станции и деление тактовых частот линий, причем, после образования опорной фазы осуществляют деление тактовой частоты линии со сдвигом по времени на 180 относительно деления тактовой частоты станции, измеряют разности фаз между отдельными полученными делениями сигналами такта линии и такта станции, из измереНных разностей фаз образуют суммарный или усредненный сигнал, который используют для регулирования частоты тактового генератора станции внутри его диапазона регулирования частоты t1) Для статического состояния сети представляют интерес две величины: отклонение общей для всех узлов сети тактовой частоты от заданного значения и возникновение в отдельных узлах сети фазовых сдвигов между тактом линии и тактом станции. Обе величины зависят от допусков частоты нерегулируемых тактовых генераторов, т. е, от отклонения между частотой холостого хода и заданной частотой, и от изменения времени распространения. Влияние обех этих величин на систему зависит от векрутизны регулирования, определяемой отношением изменения тактовой частоты к разности фаз.

Конечная тактовая частота или ее отклонение от заданного значения определяется двумя компонентами; первая не зависит от крутизны регулирования, а только от отклонения частоты нерегулируемого генератора от заданного значения, вторая пропорциональна крутизне регулирования и изменению времени распространения. Фазовое смещение также зависит от двух компонентов, первая из которых пропорциональна отклонению частоты нерегулируемого генератора от заданного значения и обратно пропорциональна

20 крутизне регулирования; вторая не зависит от крутизны регулирования и определяется лишь изменением времени распространения..

Однако в известном способе изменение

644110 времени распространения сугцсственно влияет на конечную частоту тактов.

Цель изобретения — уменьшение влияния изменений времени распространения на конечную 1астотт тактов. 5

Для этого в известном способе взаимной сйнхронизации тактовых генераторов станции сети телефонной связи с временным уплотнением, в частности с кодо-импульсной модуляцией, при котором производят деление тактовой частоты станции и деление тактовых частот линий, причем, после образования опорной фазы осуществляют деление тактовой частоты линии со сдвигом по времени на 180 относительно деления тактовой частоты станции, измеряют раз- Б ности фаз между отдельными полученными делениями сигналами такта линии и такта станции, из измеренных разностей фаз образуют суммарный или усредненный сигнал, который используют для регулирования частоты тактового генератора станции внутри

20 его диапазона регулирования частоты; дополнительно к сигналу регулирования частоты в диапазоне регулирования, соответстi вуюшем разности фаз, вызванной максимальной разностью частот холостого хода тактовых генераторов двух узлов сети, при выходе за пределы которого вводят опорную фазу, образуют дополнительный сигнал, который при положительной разности между положением фазы сигнала такта станции и средним положением фаз сигнала тактов линии, в частности, при превосходящей заданное граничное значение положительной разности между положением фазы тактового сигнала станции и положением фазы, по крайней мере, одного такта линии задает область регулирования частоты, середина которой лежит ниже частоты холостого хода тактового генератора станции, а при отрицательной разности — между положением фазы сигнала такта станции и средним значением положения фаз сигналов такта линии, щ в частности, при уменьшении ниже заданного граничного значения отрицательнсй разности между положением фазы сигнала такта станции и положением фазы, по крайней мере, одного такта линии задает область регулирования частоты, середина которой лежит выше частоты холостого хода тактового генератора.

Предложенное устройство основывается на принципе введения в узлы сети ступенчатых смешений фазы в нужном направлении в результате взаимодействия сформированной опорной фазы и скачков в области регулирования частоты, в результате чего можно устранить большие фазовые сдвиги между тактами станции и тактами линии или ступенчато их уменьшить. Это обуслов- 5 ливает то преимущество, что можно устранить влияние изменения времени распространения на частоту тактов без необходимос" ти уменьшения крутизны регулирования; крутизна регулирования может быть выбрана такой большой величины, как это необходимо для ограничения фазовых сдвигов, обусловленных отклонением частоты холостого хода генератора от заданной частоты, а также без того, чтобы фазовые сдвиги, обусловленные изменением времени распространения, оказывали влияние на частоту тактов. Следует отметить, что это влияние также можно устранить только за счет целенаправленного формирования опорных фаз так, что такое формирование опорных фаз приобретает особое значение; в связи с введением определенных скачков в области регулирования частоты этот результат может быть получен в каждом случае с тем дополнительным преимуществом, что вследствие ограничения фазового смещения потребность в промежуточных накопителях уменьшается до величины от 1/3 до 1/10. С другой стороны такие скачки в области регулирования напряжения имеют то значение, что без дополнительного формирования опорной фазы обеспечивают возможность дополнительного уменьшения разности фаз; в связи с повторно проводимым формирование опорной фазы это, вначале ограниченное, уменьшение разности фаз может быть существенно и р одол же но.

Кроме того, можно производить дополнительно независимое от образований опорной фазы деление тактовых частот линий, измерять абсолютную разность фаз между отдельными сигналами такта линии, полученными в процессе деления, и сигналами такта станции; из измеренных абсолютных разностей фаз образовывать суммарное, в частности, среднее значение, соответственно формировать дополнительный сигнал, задающий диапазон регулирования частоты. Дополнительный сигнал может быть бинарным сигналом. При этом можно образовывать дополнительный сигнал, пропорциональный разности фаз между тактовыми сигналами станции и линий; сигнал регулирования частоты накладывают на дополнительный сигнал, задающий диапазон регулирования частоты; суммарное или среднее значение можно сравнить с заданным номинальным значением и при этом при превышении номинального значения образуют дополнительный сигнал, задающий нижний диапазон регулирования частоты и при уменьшении ниже номинального значения образуют дополнительный сигнал, задаюший верхний диапазон регулирования частоты; изменение дополнительного сигнала целесообразно производить только совместно с образованием опорной фазы; образование опорной фазы может быть вызвано также извне.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

644410

Устройство содержит тактовый генератор 1, линии 2 телефонной связи, делители частоты 3. тактов линии, фазовые дискриминаторы 4, делитель частоты 5 тактов станции, сумматоры б, фильтр нижних частот 7, регулирующий блок 8, делитель частоты 9 тактов станции, делители частоты 10 тактов линии, фазовые дискриминаторы 11, регулирующий блок 12, сумматоры 13, фильтр нижних частот !4, блок сравнения 15, гене- !О ратор бинарного сигнала 16, элемент НЕ 17, смеситель 8.

Тактовый генератор 1 в соответствии с принципом усреднения фаз сипхронизируется тактовыми генераторами других станций сети по линиям 2 телефонной связи.

По этим линиям поступают тактовые импульсы на входы делителей частоты 3 тактов линии, последовательно с которыми включены фазовые дискриминаторы 4, счетные входы которых связаны с выходом делителя 20 частоты 5 тактов станции.

Постоянная составляющая выходного сигнала каждой опрокидывающей ступени фазовых дискриминаторов пропорциональна разности фаз между соответствующим так25 том линии и тактом станции. Выходные сигналы фазовых дискриминаторов 4 суммируются в сумматорах 6, с выходов которых сигналы поступают на фильтр нижних частот 7. Выходной сигнал с фильтра нижних частот 7 является сигналом, регулирующим частоту тактового генератора 1, и подводит- ся к управляющему входу этого генератора через смеситель 18.

Делители частоты 3, 10 тактов линии работают со смещением по фазе относительно делителей частоты 5, 9 тактов станции

35 примерно на !80 . Формирование опорных фаз осуществляется регулирующим блоком 8. боты во второй схеме синхронизации не возникает процесс формирования опорной фазы.

Для этого область регулирования фазы

P второй схемы синхронизации должна удовлетворять условию

Помимо делителя частоты 5 тактов станции делителей частоты 3 тактов линии, фа)

40 зовых дискриминаторов 4 и сумматоров 6, содержащихся в первой схеме синхронизации, область регулирования которой соответствует разности фаз, обусловленной максимальной разностью частот холостого хода тактовых генераторов, расположенных в уз- 45 лах сети (станциях или ретрансляторах), имеется вторая схема синхронизации, содержащая делитель частоты 9 тактов станции, делители частоты 10 тактов линии и фазовые дискриминаторы 11, рабочая область кото50 рой определяется суммои разности фаз, задающей область регулирования первой схеме синхронизации, и разности фаз, обусловленной максимальным колебанием времени распространения сигнала в линии.

Вторая схема синхронизации в принципе может иметь аналогичный регулирующий блок 12, как и первая схема синхронизации, однако, область регулирования фазы выбирается такой величины, что во время рагде Z vma c — максимальное колебание времени распространения в линии между двумя узлами сети юг — указанная область регулирова9 ния фазы первой схемы синхронизации. где W — %v — максимальная разность час,/ тот холостого хода между двумя узламиуич

8 — крутизна регулирования.

В процессе работы делители частоты 10 второй схемы синхронизации жестко зависят от отдельных тактов линии или тактов станции, причем при необходимости для обеспечения такой жесткой связи следует предусмотреть дополнительные мероприятия, например, удвоение схем и)или схемы замещения делителей частот тактов. Выходные сигналы устройств сравнения фазы к второй схеме синхронизации представляют поэтому в каждый момент времени мгновенный фазовый сдвиг между кодовой группой импульсов станции и кодовой группой соответствуюгцей линии.

Выходные сигналы фазовы i дискриминаторов ll второй схемы синхронизации суммируются в сумматорах 13, и с их выходов через фильтр нижних частот !4 сигнал поступает на блок сравнения 15, осуществляющий сравнение с заданным значением.Выход блока сравнения 15 сое пиен с одним подготовительным входом генератора 16 бинарных сигналов непосредственно, а с другим подготовительным входом генератора 16 через элемент НЕ 17. Выход тактового генератора 1 подсоединен к регулирующему блоку 8. а вход — к смесителю 18.

Вторая схема синхронизации добавляет к регулирующему сигналу первой схемы дополнительный бинарный сигнал, который при положительной разности между положением фазы такта станции и средним положением фазы тактов линии задает область регулирования частоты, лежащую ниже частоты холостого хода генератора, а при отрицательной разности между положением фазы такта станции и средним положением фаз тактов линии задает область регулирования частоты, лежащую над частотой холостого хода генератора, в которой частота тактового генератора 1 тактов станции регулируется сигналом, поступающим с первой схемы синхронизации, причем изменение дополнительного сигнала производится только в связи

64

7 с форми; оьаппсм опорной фазы в первой схеме синхронизации. Для этого между су»мирующим или усредняющим элементом первой схемы синхронизации и тактовым генератором 1 тактов станции введен смеситель 18, выполненный в виде суммирующего элемента из двух сопротивлений, к которому подводится дополнительный сигнал от генератора бинарных сигналов 16, переключаемого только при формировании опорной фазы. К генератору бинарных сигналов 16 от включенного перед ним блока сравнения

15 при превышении выходным сигналом с суммирующих или усредняющих элементов порога, соответствующего соотношению импульс-пауза 1: 1 в фазовых дискриминаторах 11, подводится управляющий сигнал, обеспечивающий переключение генератора бинарных сигналов в такое рабочее состояние, которое связано с выдачей дополнительного сигнала, определяющего нижнюю область регулирования частоты при уменьшении ниже порогового значения от сравнивающего устройства; на генератор бинарных сигналов 16 подается подготовительный сигнал, что обеспечивает переключение генератора бинарных сигналов в рабочее состояние, которое связано с выдачей дополнительного сигнала, задающего верхнюю область регулирования. Сама перерегулировка происходит с подведением соответствующего сигнала освобождения от регулирующего блока 8, контролирующего формирование опорной фазы.

Способ взаимной синхронизации тактовых генераторов станции сети телефонной связи заключается в следующем.

С помощью блока сравнения 15 определяется сост яние лежит ли разность между положением фазы такта станции и средним положением фазы такта линии выше или ниже заданного значения, например 180, и как только по каким-либо причинам в первой схеме синхронизации происходит формирование опорной фазы, генератор 16 переводится в рабочее состояние, зависящее от текущего сигнала с блока сравнения 15, при котором добавляется к напряжению, регулирующему частоту тактового генератора 1, поступающему с первой схемы синхронизации, такое дополнительное напряжение, что тактовый генератор 1 работает в области регулирования частоты, лежащей либо выше частоты холостого хода тактового генератора 1, либо ниже его частоты, и в этой области регулирования происходит устранение разности между положениями фаз тактов станции и тактов линии. При этом формирование опорной фазы в первой схеме синхронизации происходит при превышении области регулирования первой схемы и (или) при превышении максимального фазового сдвига между тактом станции и тактом линии, что определяется с помощью регулирующего блока 12 второй схемы син4410

8 хронизации и (или) путем приложения воздействия извне.

Следует отметить, что скачок в области регулирования частоты производится одновременно с формированием опорной фазы.

Можно также связать изменение области регулирования с формированием опорной фазы так, что сначала имеет место скачок в области регулирования частоты и только после переходного процесса в системе про10 изводится формирование фазы или же наоборот сначала производится формирование фазы и только после этого формирование опорной фазы.

Устранение фазовых сдвигов, обусловленных изменением времени распространения, может быть с достаточной степенью точности получено с помощью чертежа, который в известном смысле осуществляет двухпозиционное регулирование. Точность можно повысить, если вместо равновероятных пере20 скоков из одной области в другую предусмотреть скачки, пропорциональные разности фазы тактов станции и линии, для чего следовало бы ввести на место блока сравнения 15 и генератора бинарных сигналов

16 соответствующий накопитель аналоговых

25 значений.

Возможен также и другой вариант, при котором можно добавлять к регулирующему сигналу, поступающему от первой схемы синхронизации, дополнительный сигнал, котоЗп рый при превышении положительной разности между положением фаз тактов станции и линии заданного граничного значения задает, по крайней мере, одну область регулирования, лежащую ниже частоты холостого хода генератора, а при уменьшении отрицательной разности между положением фаз тактов станции и линии ниже заданного значения задает, по крайней мере, одну область регулирования частоты, лежащую выше холостого хода генератора, в которой

4о частота генератора 0 тактов станции регулируется результирующим сигналом, поступающим с первой схемы синхронизации. При выполнении схемы в соответствии с изобретением в отличие от описанного вьгше случая во второй схеме синхронизации отсутствует суммирующий или усредняющий элемент.

Вместо этого выходные сигналы с индивидуальных фазовых дискриминаторов 11 линии подводятся к пороговой схеме, задающей вышеуказанные граничные значения, которая управляет генератором бинарных сигналов 16.

В отличие от варианта, изображенного на чертеже, возможно также для определенной разности фаз между тактами станции и линии производить не аналоговое, а дискретное сравнение. В качестве фазосдвигающего устройства следует использовать не бистабильную опрокидывающую ступень, а полный сумматор, к которому подводится от делителя частоты тактов станции, вы644410

10 полненного в виде бинарного счетчика, выходное слово, соответствующее текущему счетному шагу в прямом направлении, а от делителя частоты тактов линии, выполненному в виде бинарного счетчика, выходное слово подводится через элемент НЕ.

Тогда на выходе полного сумматора для каждого тактового импульса будет фиксироваться мгновенное значение разности фаз между тактом станции и тактом линии, представленное в виде соответствующего бинарного слова, которое может быть преобразовано .в аналоговое значение, либо переработано в дискретной форме.

Формула изобретения

1. Способ взаимной синхронизации тактовых генераторов станции сети телефонной связи с временным уплотнением, в частности, с кодо-импульсной модуляцией, при котором производят деление тактовой частоты станции и деление тактовых частот линий, причем, после образования опорной фазы осуществляют деление тактовой частоты линии со сдвигом по времени на 180 относительно деления тактовой частоты станции, измеряют разности фаз между отдельными полученными делениями сигналами такта линии и такта станции, из измеренных разностей фаз образуют суммарный или усредненный сигнал, который используют для регулирования частоты тактового генератора станции внутри его диапазона регулирования частоты, отличающийся тем, что, с целью уменьшения влияния изменений времени распространения на конечную частоту тактов, дополнительно к сигналу регулирования частоты в диапазоне регулирования, соответствующем разности фаз, вызванной максимальной разностью частот холостого хода тактовых генераторов двух узлов сети, при выходе за пределы которого вводят опорную фазу, образуют дополнительный сигнал, который при положительной разности между положением фазы сигнала такта станции и средним положением фаз сигнала тактов линии, в частности, при превосходящей заданное граничное значение положительной разности между положением фазы тактового сигнала станции и положением фазы, по крайней мере одного такта линии, задает область регулирования частоты, середина которой лежит ниже частоты холостого хода

10 тактового генератора станции, а при отрицательной разности между положением фазы сигнала такта станции и средним значением положения фаз сигналов такта линии, в частности при уменьшении ниже заданного граничного значения отрицательной разности между положением фазы сигнала такта станции и положением фазы, по крайней мере однЬго такта линии, задает область регулирования частоты, середина которой лежит выше частоты холостого хода тактового генератора.

2. Способ по п. 1, отличающий ся тем, что производят дополнительно независимое от образований опорной фазы деление так|5 товых частот линии, измеряют абсолютную разность фаз между отдельными сигналами такта линии, полученными в процессе деления, и сигналами такта станции, из измеренных абсолютных разностей фаз образуют суммарное, в частности, среднее значение, соответственно формируют дополни—.тельный сигнал, задающий диапазон регулирования частоты.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что дополнительнь!й сигнал является биíàр

25 ным сигналом.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что образуют дополнительный сигнал, пропорциональный разности фаз между тактовыми сигналами станции и линий.

5. Способ по и. 3 или п. 4, отличающийся тем, что сигнал регулирования частоты накладывают на дополнительный сигнал, задающий диапазон регулирования частоты.

6. Способ по пп. 3 и 5, отличающийся тем, что суммарное или среднее значение, сравнивают с заданным номинальным значением и при превышении номинального значения образуют дополнительный сигнал, задаю|ций нижний диапазон регулирования частоты и при уменьшении ниже номинального значения образуют дополнительный сигнал, 40 задающий верхний диапазон регулирования частоты.

7. Способ по одному из пп. 3 — 6, отличающийся тем, что производят изменение дополнительного сигнала только совместно

45 с образованием опорной фазы.

8. Способ по одному из пп. 1 — 7, отличающийся тем, что образование разности фаз вызывают извне.

Источники информации, йри пятые во внимание при экспертизе.

so 1. Патент США № 3597552, кл. 179—

15 В$, 03.08.71.

644410

Составитель Г. Серова

Техред О. Луговая Корректор A. Власенко

Тираж 77" г Подписное

Редактор Е. Гончар

Заказ 8069/56

ЦНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 I 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4