Фазовые детекторы

Фазовым детектором (ФД) называется устройство, вырабатывающее напряжение, зависящее от разности фаз воздействующих на вход колебаний. Одно из подаваемых на вход колебаний является опорным u0 = U0coswt, другое - сигнальным uc = Uc cos(wt+y(t)).

Фазовый детектор обычно находится после УПЧ, поэтому и сигнальное напряжение и опорное подаются на промежуточной частоте. Опорные колебания, как и колебания гетеродина, являются непрерывными.

Фазовые детекторы применяются в системах автоматического регулирования (например фазовая автоподстройка частоты) и в системах селекции движущихся целей (СДД) в качестве фазо-чувствительного элемента. Могут применяться ФД и для детектирования фазокодоманипулированных сигналов (рис.7.16) в приемном тракте РЛС.

Качество работы ФД определяется амплитудно-фазовой характеристикой (АФХ), представляющей собой зависимость выходного напряжения от разности фаз подаваемых на вход колебаний

По устройству и принципу действия ФД аналогичны балансным преобразователям частоты. Различие состоит лишь в том что на вход ФД воздействуют сигнальное и опорное напряжения совпадающие по частоте. Поэтому величина выходного напряжения зависит лишь от разности фаз входных напряжений. Чтобы выделить ото напряжение, в качестве нагрузки применяют не резонансный фильтр, как в преобразователе частоты, а фильтр низкой частоты типа RC.

Наиболее широкое применение находят балансные фазовые детекторы.

Принципиальная схема балансного ФД представлена на ряс.7.17. Он состоит из двух амплитудных диодных детекторов VD1, R1, C1 и VD2, R2, C2 включенных по балансной схеме, ко входам которых с помощью трансформаторов приложены сигнальное Uc и опорное U0 напряжения.

При этом сигнальное напряжение действует на первый и второй амплитудные детекторы в противофазе, а опорное приложено синфазно.

Зависимости крутизны амплитудно-фазовой характеристики от разности фаз, рассчитанные на основании формул (7.11) и (7.12), представлены на рис.7.19.б.

В случае m = 1 амплитудно-фазовая характеристика отличается повышенной линейностью. Однако максимальная крутизна амплитудно-фазовой характеристики выше при m << 1. Поскольку амплитудно-фазовая характеристика переходит через нуль при разности фаз сравниваемых колебаний, равной 90°, имея при этом максимальную крутизну, то исходный сдвиг сравниваемых колебаний выбирается равным 90° .

Выводы:

при равенстве амплитуд Uо и Uc (m = 1) АФХ имеет наиболее линейный характер, а при Uc << Uо (m << 1) близка к косинусойде;

при m = 1 фазовая чувствительность (крутизна) наиболее равномерна при изменении у;

для практики рекомендуется брать m =1. Для этого условия перед ФД ставится амплитудный ограничитель;

если принять за начальное значение у = П/2 (90°), то т.е. начальное выходное напряжение отсутствует. При изменении y появляется Uвых , величина которого зависит от величины фазового сдвига, а полярность Uвых указывает на знак изменения фазы.

Особенностью характеристик является их периодичность, т.е. величина Uвых повторяется с периодом 2П. Это приводит к неоднозначности связи Uвых с dy.

В заключении рассмотримработу ФД при слабых сигналах. В этом сдучае амплитудные детекторы являются квадратичными, т.е. ток каждого диода пропорционален квадрату входного напряжения

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 490; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!