Фазовый детектор

 

ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР, содержащий два трансформатора, два диода, меззду катодами которых включены последовательно соединенные две параллельные :ЯС-цепи, а также два источника питания , два транзистора, именяцих разную :структуру, коллекторы которых подключены к соответствующим источникам питания, базы транзисторов Д 7 динены с катодом одного из диодов, эмиттеры транзисторов подключены к катоду другого диода, а между эмиттерами транзисторов и общей шиной включена выходная параллельная RC-цепь, отличающийся тем, что, с целые повышения точности детектирования в широкой полосе частот, трансформаторы выполнены в виде длинных линий, выходные выводы одной из которых соединены с анода-. ми -диодов и между ним{ включены последовательно соединенные первый и второй согласующие резисторы, между точкой соединения которых и точкой соединения параллельных RC-цепей 9 включен третий согласующий резистор, выводы которого соединены с выходными выводами другой линии, при этом входные выводы дашнных линий являются входами фазового детектора. / f г ff

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

В

РЕСПУБЛИК

4(51) НОЗО 3 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫПФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ l

Н АВТОРСНОММ СВИОВТЕПЬСТВМ (21) 3546582/24-09

„(22) 01,02.83 ,(46) 07.01.85.Бюл.У 1 (72) Е.К. Батуревич, И.В. Богачев и А.С.Милковский. (53) 62 ) ° 376.4 (088.8) (56) 1. Гитис Э.И. Техническая кибернетика. М., "Советское радио", 1968, с.93, рис.3.15.

2. Авторское свидетельство СССР

У 342277, кл. Н 03 D 3/02,,1970 ã. — прототип (54)(57) ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР, содержащий

1цва трансформатора, два диода, между катодами которых включены последовательно соединенные две параллельные

:RC-цепи, а также два источника пита .ния., два транзистсра, имеющих разную структуру, коллекторы которых подключены к соответствующим источникам питания, базы траизисторов сое, SU„„11 3648 динены с катодом одного из диодов, змиттеры транзисторов подключены к катоду. другого диода, а между змиттерами транзисторов и общей шиной включена выходная параллельная

RC-цепь, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения точности детектирования в широкой полосе частот, трансформаторы выполнены в виде длинных линий, выходные выводы одной из которых соединены с анода- . ми -диодов и между ни и включены последовательно соединенные первый и второй согласующие резисторы, между точкой соединения которых и точкой соединения параллельных RC-цепей включен третий согласующий резистор, выводы которого соединены с выход= ными выводами другой линии, при этом входные выводы длинных линий являются входами фазового детектора.

1 1133648

Изобретение относится к, радиотехнике и может быть использовано в фа" эометрах, системах фаэовой автоподстройки.

Известен фазовый детектор, содержащий входной трансформатор, к выводам вторичной обмотки которого подключены катоды диодов, между анодами которых и общей шиной включены параллельные КС-цепи, а.между средней точ- 10 кой вторичной обмотки входного транс" форматора и общей шиной — вторичная обмотка трансформатора, первичная обмотка которого является входом для. опорного сигнала 113.

Недостатком такого фазового детектора является ограниченный частотный диапазон вследствие влияния пара, эитных межвитковых и межобмоточных емкостей и изменения условий согласа20 вания источников сигналов с повышением частоты.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фазовый детектор, содержащий два трансформатора, два диода, между катодами

25 которых включены последовательно сое-. диненные два параллельные RC-цепи, а также два источника питания, два транзистора, имеющих разную структуру, коллекторы которых подключены к соответствующим источникам питания, базы транзисторов соединены с катодом одного из диодов, эмиттеры транзисторов подключены к катоду другого диода, а между эмиттерами тран-35 зисторов и общей шиной включена выходная параллельная RC-цепь, при этом выводы вторичной обмотки первого трансформатора соединены с анодами диодов, выводы вторичной обмотки . . 40 второго трансформатора подключены к

-средним, точкам, вторичной обмотки первого трансформатора и средней точке параллельных RC-цепей, а первичные обмотки трансформаторов являют- 45 ся входами фазового детектора (23.

Недостатком известного фазового детектора является низкая точность детектирования на .частотах, больших 20 - 30 МГц, из-за влияния погрешностей изготовления трансформаторов, их паразитных параметров и нарушения условий согласования в полосе частот.

Цель изобретения - повышение точности детектирования в широкой полосе частот.

Для этого в фазовый детектор, содержащий два трансформатора, два дно" да, между катодами которых включены последовательно соединенные две параллельные RC-цепи, а также два источника питания, два транзистора, имеющих разную структуру, коллекторы которых подключены к соответствующим источникам питания, базы транзисторов соединены с катодом одного из диодов, эмиттеры транзисторов подключены к катоду другого диода, а между эмиттерами транзисторов и общей, шиной включена выходная параллельная RC-цепь, трансформаторы выполнены в виде длинных линий, выходные выводы одной из которых сое1 динены с анодами диодов и между ними включены последовательно соединенные . первый и второй согласующие резист торы, между точкой соединения которых и точкой соединения параллельных

RC-цепей включен третий согласующий резистор, выводы которого соединены с выходными выводами другой длинной линии, при этом входные выводы длинных линий являются входами фазового детектора.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема фазового детектора.

В

ФазОвый детектор содержит трансформатор, выполненный в виде длинных линий 1 и 2, первый 3, второй 4 -и третий 5 согласующие резисторы, два диода 6.и 7, две параллельные RC-цепи 8 и 9, два транзистора 10 и 11, два источника 12 и 13 питания и вы" ходную параллельную RC-цепь 14.

Фазовый детектор работает следующим образом.

На входы фазового детектора, т.е. на входы длинных линий 1 и 2, поступают сигналы

U v,„соево ;

Ugg v coS (idt+ V) y где v u v — амплитуды соответственно первого и второго входных сигналов; — частота входных сигнас лов; — угол .сдвига фаз между входными сигналами, t — - текущий момент времени, причем выходы источников сигналов должны быть согласованы с входами

-о е ц„,„=,е сoв(с-р,е,+ ), 20 где 1„ и 1 — соотвественно длины линий 1 и 2;

Ы„ и с 2 — коэффициенты затухания длинных линии1

Я„, p — Фазовые коэффициенты длинных линий

1 и 2.

Если линии выполнены одинаковымн, т.е. если

2 30 е„ = е, = е ; в1 1в 2

-ые ц =ч е сов(ы -ре);

1ВЫх то

-ые

"2 ВЫх = Z Е со () — Е М1

Следовательно сдвиг фаз между выходными напряжениями длинных линий будет таким же, как и между входными. напряжениями.

Распределенная емкость между проводниками длинной линии не ограничивает частотный диапазон, а влияет лишь на значение волнового сопротивления, определяемого выражением 1. где L = распределенная погонная .Р индуктивность проводников длинной линии;

C -, распределенная емкость между проводниками длинной линии ..

В предложенном фазовом детекторе необходимо обеспечить равенство нап- ряжений на согласующих резисторах

3 и 4, что достигается при выполнении условия

3 11336 длинных линий по волновому сопротивлению. Кроме того, длинные линии должны быть согласованы и с нагрузкой, чтобы в них не возникали процессы отражения волн. Поэтому общее сопротивление согласующих резисторов З.и 4 и сопротивление согласующего резистора 5 выбираются равными волновому сопротивлению линий. Остальные элементы схем выбираются с таким расчетом, чтобы их шунтирующее воздействие на согласующие резисторы 3"5 было незначительным.

При соблюдении указанных условий на выходах длинных линий lи 2 действуют следующие сигналы

-ы,„е„

0„=v„e " "cps(wt-р„е ) 48 1 L )) g где ь „- нижняя частота рабочего диа. пазона фазового детектора, L " "индуктивность проводника длинной линии.

Постоянное напряжение, продетектн рованное диодами 6 и 7 и сглаженное параллельнйми . RC-.öåïÿìè 8 и 9, прикладывается к базам транзисторов

lO и )1. Если это напряжение имеет положительную полярность, открывает.ся транзистор 11 .типа и — р — n, если отрицательную -транзистор 10 типа р — n — р. Напряжение на эмиттерах транзисторов, переданное одним из них, смещает пбстоянный уровень, на котором происходит детектирование. Вследствие этого повышается продетектированное напряжение на базах транзисторов 10 и 11, что обуславливает рост напряжения на эмиттерах этих транзисторов и на выходной сглаживающей параллельной КС-цепи .14 и т.д., т.е. срабатывает обычный механизм положительной обратной связи, увеличивающий коэффициент передачи фазового детектора.

Напряжение на выходных выводах длинной линии 2, являющееся. опорным, при одной нолуволне напряжения откры. вает диоды 6 и 7. При этом ток протекает от одного из выводов длинной .линии 2 к другому через третий согласующий резистор и через цепи, образованные первым 3 и вторым 4 согласующими резисторами, диодами

6 и 7 и параллельныЬм RC цепями

8 и 9. При другой полуволне иапряже"

;ния ток протекает только через тре тий согласующий резистор 5. В зави-.

t симости от фазового сдвига входного напряжения относительно опорного напряжение противоположной полярности на выходных выводах длинной линии 1 по-разному заряжает конденсаторй в параллельных RC-цепях 8 и 9 через диоды 6 и 7 и тем самым определяется как величина, так и знак выходного напряжения фазового детектора.

Благодаря тому, что токи длинных линий не оказывают влияния один на другой обеспечивается высокая точность * тектирования.

T=.; при измерениях сдвига фаз в полосе частот 1 — 100 МГц гог-. решность измерения не превышает величины 0,1