Фазовый детектор

 

О П И CM и И- Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (ti) 536589

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 02.01.75 (21) 2095158/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25.11.76. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 07.02.77 (51) М. Кл.з Н 03D 3/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.376.274 (088,8) (72) Авторы изобретения

В. Л. Соловьев и В. И. Мутанов (71) Заявитель (54) ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР

Изобретение предназначено для использова ния в импульсных системах автоподстройки частот.

Из вестны схемы фазовых детекторов, содержащие две трехвходо вых схемы совпадения, два усилителя, вычитающее устройство и фильтр нижних частот, причем входы логических схем сов падений соеди нены с источни ками измеряемого, о порного и квадратурного сигналов, а выходы указанных схем через соответствующий усилители подключены ко входам вычитающего устройства, выход которого соединен с фильтром нижних частот (1).

Недостатком известного устройства является наличие первой гармоники ча стоты входных сигналов mo всех точках дискриминац ионной характеристики, кроме нулевой, и низкий коэффициент передачи. Это проявляется особенно сильно, когда частота повторения входных сигналов лежит в .диапазоне низких частот .и для эффективного подавления переменной составляющей |сигнала, требуются фильтры с большой постоянной времени, что обычно нежелательно из-за ухудшения динамических характеристик системы фазовой автоподстройки частоты.

Е1елью изобретения является улучшение динамических свойств системы за счет подавления первой гармоники частот входных сигналов и увеличение коэффициента передачи.

Это достигается тем, что в схему, фазового детекто ра дополнительно введены две трех5 входовые схемы совпадения, четыре двухвходовые схемы со впадения и два логических элемента ИЛИ, причем источник опорного сигнала подключен к пря мы м входам первой и третьей трехвходовых схем совпадения и к

10 ин вер сным входам второй и четвертой трехвходных схем совпадения, источник квадратурного сигнала соединен .с прямыми входами первой и третьей д вух входовых схем совпадения и с инверсными входами второй и

15 четвертой двухвходовых схем совпадения, а источник исследуемого сигнала .подключен к прямым входам первой, четвертой, а также к инверсным входам второй и третьей указанных схем со впадения,,при этом инверсные вы20 ходы,двухвходовых схем совпадений соединены с третьими входами трехвходовых схем совпадений, а выходы:пер вой и второй, а также третьей и четвертой трехвходовых схем совпадений соединены соответственно со вхо.

25 да ми двух логических элементов ИЛИ, выходы которых подключены ко входам усили. телей. .На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого фазового

30 детектора.

536589

Фазовый детектор содержит двухвходовые схемы совпадений 1 — 4, трехвходовые схемы совпадений 5 — 8, логические элементы ИЛИ

9, 10, усилители 11 и 12,:вычитающее устройство 13, фильтр 14 нижних частот, источник 15 исследуемого сигнала, источник 16 квадратурного сигнала и источник 17 опорного сигнала.

Устройство рабогает следующим образом.

Источники сигналов 15 — 17 формируют 10 прямоугольные импульсы в виде равноплечих меандров. Фазовый сдвиг между опорным и измеряемым сигналами может изменяться от

0 до 360 . Фазовый сдвиг между измеряемым и квадратурным сигналами постоянный 15 и равен 90 .

Рассмотрим случай, ковда опорный сигнал опережает исследуемый сигнал IHa 90 . В этом случае схемы совпадения 5 — 8 закрыты, так как в моменты со впадений измеряемого 20 и опорного сигналов в необходимой полярности для срабатывания указанных схем последние оказываются блокированными соответствующими стробами, поступающими с выходов схем 1 — 4. В этом случае на 25 входы вычитающего устройства сигналы не поступают и выходное напряжение фазового детектора равно нулю.

Рассмотрим случай, когда опорный сигнал опережает измеряемый сигнал на угол мень- з0 ший 90, но больший нуля. В этом случае на выходе элемента 9 формируются импульсы, длительность, которых определяется схема ми совпадения 5 и 6. Длительность указанных импульсов может изменяться от нуля до од- 35 ной четверти периода повторения входных сигналов, а частота по вторения импульсов равна удвоенной частоте входного сигнала.

Выходной сигнал фазового детектора вы,рабатывается путем выделения постоянной 40 составляющей выходного сигнала вычитающего устройства при помощи фильтра нижних частот.

Если опорный сигнал отстает от измеряемого сигнала на угол меньший 90, но больший 45 нуля, схема .фазового детектора работает аналогично, но только в 3TOIM случае работают схемы 7, 8, 10 и выходной сигнал имеет обратную поляр|ность.

Если опорный сигнал опережает измеряе- 50 мый сигнал на угол больший 90, но меньше

180, то,формируются импульсы на .входах обоих элементов ИЛИ 9 и 10, причем выходной сигнал имеет максимальную длительность. Сигнал,на выходе фазового детектора 55 определяется разностью постоянных составляющих выходных ситналов и элементов 9 и

10.

В случае если опорный сигнал отстает от измеряемого сигнала на угол больший 90, 60 но меньший 100, то работа фазового детектора происходит аналогично.

Таким образом:предлагаемый детектор реализует треугольную характеристику с линейным участком +-90 . 65

Предлагаемый фазовый детектор прои одина ковых коэффициентах усиления усилителей и вычитающего устройства позволяет реализовать вдвое больший IIO сравнению с известным устройством коэффициент передачи фазового детектора и полностью подавить цифровыми средствами первую гар мон ику входных сигналов. Это достигнуто благодаря тому, что на входы усилителей 11 и 1 2 поступа от сигналы, имеющие частоту повторения вдовое большую, чем в известном устройстве, вследствие чего увеличивается уровень, постоянной составляющей и отсутствует в спектре выходного сигнала первая гармоника входного mrнала.

В реальной системе фазовой автоподстройии из-за дестабилизирующихся факторов всегда имеет место:рассогласование входного и опорного сигнала на некоторую величину, поэтому подавление первой гармоники позволяет уменьшить постоянную времени фильтро в, что позволяет улучшить динамические свойства системы.

Формула изобретения

Фазовый детектор, содержащий источники измерительного, Опорного и квадратурното сигналов, две трехвходовые схемы совпадения, два усилителя, подключенных ко входам вычитающего устройства, выход которого соединен с фильтром нижних частот, о т л и ч аю щи и ся тем, что, Ic целью улучшения динамических овойств системы за счет подавления пер вой гармоники частоты входных сигналов и увеличения коэффициента передачи, в него введены две дополнительные трехвходовые схемы сов падения, четыре двухвходовые схемы совпадения, д ва логических элемента

ИЛИ, причем, источник опор ного сигнала подключен к прямым входам, первой и третьей трехвходо вых схем совпадения,и к ин версным,входам второй и четвертой трехвходовых схем совпадения, источник квадратурного сигнала соединен с прямыми входами первой и третьей двухвходовых схем совпадения и с инверсными входами второй и четвертой двухвходовых схем, совпадения, а источник исследуемого сигнала подключен к .прямым входам первой и четвертой и к инверсным входам второй и третьей указанных схем совпадения, при этом инверсные выходы двухвходовых схем совпадения соединены с третьими |входами трехвходовых схем совпадения, а выходы первой и;второй, а также третьей и четвертой трехвходовых схем совпадения соединены соответственно со входами двух логических элементов ИЛИ, выходы которых подключены ко входам усилителей.

Источник IHнформации, принятый во IBHHмание при экспертизе:

1. Патент США № 3659196,,кл. 3 Ш-83, 16.03. 70.

536589

Составитель А. Старостина

Техред Е. Петрова

Корректор А. Галахова

Редактор О. Стенина

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 3081/2 Изд. № 385 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская нзб., д. 4/5