Fázový detektor. Schémy fázových detektorov. PD, spustený pred vstupnými signálmi

Diagram detektora fázy znázorneného na obr. 7.3, nemožno pripísať diagramom typu demodulátora, ako sú dva predchádzajúce schémy. Táto schéma detekuje fázový rozdiel dvoch signálov, takže v prítomnosti fázového rozdielu môžu byť prijaté určité korekčné opatrenia (pozri časť 4.6, 6.6, 6.7, 15.2 a 15.3). Fázový detektor sa tiež nazýva aj fázový diskriminátoralebo komparátor frekvencie.Diagram fázového detektora znázorneného na obr. 7.3, v blízkosti diagramu diskriminátora (demodulátor) FM signálov znázornených na obr. 7.5 a ich hlavné charakteristiky výkonnosti sú prakticky identické. Analýza systému uvedenej v tomto oddiele je preto použiteľná na diagram znázornenú na obr. 7.5. V demodulantovom systéme (obr. 7.5), indukčnosť L4 je spojená s L B. 7.3.

Obr. 7.3. Fázový detektor.

Obr. 7.4. Vektorové diagramy fázového detektora.

Analyzovaný signál sa aplikuje na vstupné vinutie LI a je transformované na sekundárne vinutie pozostávajúce z L. 2 - L. 3 . Sekundárne vinutie je prerušené kondenzátorom variabilnej kapacity s B vďaka ktorej je vytvorený paralelný rezonančný obvod, nakonfigurovaný na frekvenciu riadiaceho (referenčného) signálu, ktorý sa aplikuje na primárne vinutie L 5 transformátora a je vystužené na L 4.

Ak obe signály majú rovnaké frekvencie, potom s dobrým vyrovnávacím systémom sú signály pripojené k diódam rovnaké. V tomto prípade sa priečne diódy vyskytujú v smeroch znázornených na obr. 7.3 Šípky, vytvorenie narovného signálu. Každá dióda sa vykonáva cez polovičné obdobie, v dôsledku čoho pulzujúce prúdy prúdia cez diódy. Avšak, napätie vlnky na rezistory RI. a R. 2 minimalizovať kvôli filtračnému účinku kondenzátorov z 2 a C3, takže cez RI. a R. 2 prakticky konštantné prúdy. Kvôli použitiu centrálneho výtoku v navíjaní L2 - L 3 a rovnosti rezistorov R. 1 a R. 2 kvapky napätia na týchto výstupných rezistoroch sú rovnaké a opačné znakom; Preto s rovnakou frekvenciou signálov je výstupné napätie nula.

Práca systému je najjednoduchšie pochopiť z analýzy fázových vzťahov v posudzovanom porozumení. Na vektorovom diagrame znázornenom na obr. 7.4, ale,pomery fázy napätia sú uvedené v rovnosti frekvencií oboch vstupných signálov, keď je vstupný oscilujúci obvod v stave rezonancie. V tomto prípade vyvolané d. E indexy sa líšia vo fáze s prúdom i prúdi cez prvky (aktívny a reaktívny) obrys. Takáto situácia je spôsobená tým, že počas rezonancie je reaktívna kapacitná impedancia obrysu rovnaká veľkosť a späť známkou indukčného reakčného reakčného odolnosti obrysu; Tieto odpory sú kompenzované, takže okruh má len aktívny odpor. Preto medzi h. d., konajúc v okruhu a žiadny obrys nie je vopred, ani dozadu.

Napätie referenčného signálu E L.± na sekundárnom vinutí L 4. Posunutá fázou 180 ° vzhľadom na indukovanú ed. od,. E ind. Preto je EL 4 znázornený na obr. 7.4 a vo forme vektora zameraného zákonom E inl.

Keďže cievka L 4 je spojená so vstupom a výstupom systému, každá dióda je vystavená dvom signálom: referenčnému a vstupu. Celkové napätie na každej diódy však nie je aritmetický, ale vektorový súčet napätí signálov. To je vysvetlené skutočnosťou, že pokles napätia E L. v spodnej polovici sekundárneho vinutia, počítané od stredu tohto vinutia, je pred 90 ° C 1 ažchôdza touto časťou vinutia, z toho istého dôvodu pokles napätia E L. 2 v hornej polovici sekundárneho vinutia by tiež počítať od priemerného bodu tohto navíjania by mala byť la v vektore I až 90 °; Tak, s rezonanciou, napätie? D e na dióda D1 sa rovná vektoru sumu EL 4 a E L. 2 , aleeD 2 Napätie na diódy D 2 Rovnosť vektora E L. 4 a E L. 3 , Napätie ED X a ED2 sú znázornené na obr. 7.4, alevo forme uhlopriečiek paralely.

Ak je vstupný signál zapnutý L. 1 z referenčného signálu sa líši od referenčného signálu na L 5, potom sa zmení fázové pomery signálov v posudzovanom posudzovateve, v dôsledku toho, ktorého je jedna z diód lepšia ako druhá. Preto pokles napätia na jednom z výstupných odporov je väčší ako pokles napätia na druhom odporovom a ich celkový pokles napätia prestane byť nula a jeho hodnota a polarita závisí od rozdielu týchto kvapiek napätia.

Keď sa zmení vstupná frekvencia, oscilujúci obvod (L2 - L 3) C1 vychádza z rezonancie a prúd I k sekundárnemu, vinutie sa nemení vo fáze z ED. z. E HHR.. To je vysvetlené skutočnosťou, že oscilujúci obvod vo frekvencii nad alebo pod rezonanciou má indukčnú alebo kapacitnú rezistenciu. Ak aktuálne oneskorenia za E.D. E Ind, vektorový diagram berie pohľad na obr. 7.4.6. Ale medzi i až e L. 2 alebo E. L. 3 fázový rozdiel je zachovaný, rovný 90 °. Výsledkom je, že napätie na diódy D1 sa zvyšuje a na dióda D2 sa znižuje, v tomto prípade sa diódy vykonávajú nerovnaké a napätie sa objavuje na produkte Laner ComA.

Zmena frekvencie vstupného signálu v inom smere vedie k zvýšeniu? D2 a pokles? D X. Zobrazí sa výstupné napätie, ktorého polarita je opačná k polarite napätia generovaného v predchádzajúcom prípade.

Detektor fáz je zariadenie porovnávajúce fázy dvoch signálov rovnakých alebo blízkych frekvencií. Fázový detektor tvorí napätie úmerné fázovému rozdielu.

Na určenie neznámej fázy vibrácií sa vyžaduje referenčný bod, ktorý určí pôvod súradníc. Zvyčajne ako takýto referenčný bod, podporná sínusová oscilácia produkovaná miestnym generátorom (heterodyne). Zároveň je možné použiť trigonometrickú identitu pre fázové uvoľnenie:

Podlieha rovnosti frekvencií prijatého signálu a heterodyne vzorca konvertuje na formu:

(2)

Napätie s dvojitou frekvenciou prijatého signálu (dvojnásobok medzivrstvovej frekvencie) na výstupe fázového detektora je ľahko potlačená nízkofrekvenčným filtrom a v budúcnosti sa neberie do úvahy: \\ t

(3)

Vzhľadom na to, že sínus malej uhla sa rovná hodnote samotného rohu, pri výkone analógového multiplikátora signálov je napätie úmerné do prijatej signálnej fázy. Inými slovami, pretože fázový detektor môže vykonávať, na jeden zo vstupov, z ktorých je generátor pripojený k frekvencii, ktorá sa rovná frekvencii prijatého signálu.

Bohužiaľ, z rovnakého vzorca napätia na produkte signálov, závislosť výstupného napätia z amplitúdy vstupného signálu a signálu lokálneho generátora (heteroodín) je viditeľný. Preto pred detekciou fázového modulovaného signálu vo fázovom detektore musí byť vstupné napätie obmedzené amplitúdou.

V mnohých schémach fázových detektorov, v dôsledku limitu alebo z viacerých iných dôvodov (frekvenčný syntetizátor, multiplikátor frekvencie hodín), sa používajú signály s logickými úrovňami. V tomto prípade, ako môžete použiť.

Bloková schéma fázového detektora, implementovaného podľa princípu opísaného vyššie, je znázornená na obrázku 1.

Obrázok 1. Konštrukčný diagram fázového detektora

Forma napätia na produkte obmedzovača amplitúdy sa blíži obdĺžnikovú formu signálu s povinnosťou rovným dvom. Napätie (alebo prúd) na produkte lokálneho generátora (Heteroodine) sa tiež snaží získať obdĺžnikový tvar. Pre presnejšie vytvorenie pravouhlého signálu heterodyne s rovnakým trvaním pozitívnej a zápornej hodnoty sa často používa generátor dvakrát frekvencie. Potom ho spustite na binárnom delič (T-Trigger). V dôsledku všeobecného vzorca (3) prevedeného na nasledujúci formulár:

(4)

Lineárna časť prenosových charakteristík fázového detektora v dôsledku použitia obdĺžnikových oscilácie sa rozširuje do rozsahu. Príklad prenosovej charakteristiky fázového detektora AD9901 je znázornený na obrázku 2.

Obrázok 2. Charakteristika prenosu Fázového detektora AD9901

Odchýlka prenosovej charakteristiky z lineárneho zákona v čipe je spôsobená jeho konečnou rýchlosťou.

Dátum aktualizácie súboru 12/16/2017

Literatúra:

"Návrh rozhlasových prijímačov" ED. A.p. Sivers M., "Vyššia škola" 1976 s. 37 ... 110
"Rádiové prijímače" ED. Zhukovsky M. "Sov. Rádio" 1989 s. 8 ... 10
Palshkov V.V. "Rádiové prijímače" - M.: Rádio a komunikácia 1984 s. 12 ... 14

Spolu s článkom "fázový detektor (demodulátor)" Prečítajte si:

Projekt kurzu

"Výpočet detektora fázy"

Úvod

1. Klasifikácia fázových detektorov

2. Analýza schém pre konštrukčné fázové detektory

2.1 Vyvážený detektor fázy

2.2 Fázový detektor na logických diskrétnych prvkoch

2.3 Detektora jednotlivých diód

2.4 Detektor spínacej fázy

3. Výber a odôvodnenie schémy detektora fázy

Záver

Bibliografia

Úvod

Radiálne telegrafové pripojenie pomocou fázovej manipulácie (často sa nazýva fázový telegraf) je perspektívny typ telegrafovho väzby, pretože jeho hluková imunita je významne hluková imunita frekvenčného telegrafu a amplitúda telegrafu. Analýza hlukovej imunity komunikácie s manipuláciou s fázou ukazuje, že prechod z frekvenčnej manipulácie s najčastejším nekoherentným príjmom signálov FM do fázy ekvivalentu zvýšeniu výkonu vysielača 3-4 krát. Tieto výhry sú kvôli možnosti zúženia dvakrát šírky pásma prijímača v porovnaní s FM a vzhľad fázovej selektivity, ktorá poskytuje dodatočné oslabenie zložiek rušenia, sa nezhodujú vo fáze so signálnymi impulzmi. Aplikácia fázovej manipulácie vám umožňuje prenášať niekoľko binárnych správ pri jednej frekvencii bez rozširovania frekvenčného pásma.

Prenos signálnych prvkov sa uskutočňuje v najjednoduchšom prípade zmenou fázy oscilácie rovnakej frekvencie. Všeobecný princíp prijímajúcich signálov s manipuláciou s fázou spočíva v porovnaní s fázovým detektorom fáz prijímaných signálov s fázou oscilácie lokálneho heterodyne. Frekvencia a fáza týchto oscilácie musia presne zhodovať s frekvenciou a fázou jedného zo základných signálov. Pri náhode fázy oscilácie heterodyne a elementárneho signálu pri výkone fázového detektora sa získa pozitívny pulz polarity; Fázy sa líšia, vydáva sa negatívny polaritný impulz.

Bloková schéma prijímača signálov fázového modulačného modulácie je znázornená na obr. (1)

Celkový rádio prijímača (ORT) vykonáva konvenčné výberové funkcie, zisk a konverziu frekvencie prijatého signálu. Na rozdiel od prijímačov signálov AM a FM, prijímač signálov FN robí požiadavky na zvýšenú presnosť frekvencie a vyššiu lineárnosť fázových charakteristík.

Amplifikačná dráha a tvorba telegrafových impulzov sa tiež nelíšia od obvyklých blokov používaných pri prijímačov rádiových telegrafických signálov. Hlavnými špecifickými prvkami okruhu sú fázové detektor a synchrónne heterodyne, ktoré riešia problém transformácie rádiových signálov s manipuláciou s fázou do plusov s priamym prúdom, ktorých polarita sa líši v závislosti od fázy elementárnych signálov.

Hlavnou ťažkosťou v praktickej realizácii metódy fázovej telegrafov je získať referenčné napätie, frekvenciu a fázu, ktorej presne sa zhoduje s frekvenciou a fázou jedného zo základných signálov. Vyriešiť úlohu použitia autonómneho miestneho heterodyne

je to nemožné, pretože sa vyžaduje prakticky nerealizovateľná stabilita jeho frekvencie. Okrem toho, taký heterodyne nemôže monitorovať zmeny frekvencie a signálnu fázu v komunikačnom kanáli. Výber z oscilácie FM Spectrum s nosnou frekvenciou na použitie ako referenčné napätie nie je možné, pretože spektrum signálu, keď

FM neobsahuje zložku s frekvenciou a v skutočnom spektre je silne oslabená. Preto sa používajú heterodynes referenčných oscilácií, ktorých fáza je kontinuálne nastavená signálom, alebo referenčné napätie je vytvorené po niekoľkých nelineárnych konverzii z prijatého signálu.

Moderné rádiové prijímače široko používajú analógové a digitálne implementáciu jednotlivých funkčných uzlov,

Vrátane detektorov, preto by sa mali rozlišovať digitálne obvody, ktoré môžu buď zopakovať princípy analógovej detekcie, alebo implementovať algoritmy, ktoré sa líšia od analógu, široko používané v praxi.

V literatúre neexistuje zriadený názov zariadení, ktoré vykonávajú porovnávaciu operáciu a súčasne transformujú jeden typ signálu do druhého. V závislosti od aplikácie sa používajú koncepty: rozvetočný, diskriminátor, demodulátor, detektor.

Fázové detektory sú široko používané v rôznych fázových zariadeniach vo frekvenčných systémoch automatického nastavenia, v sledovaní úzkych pásových filtrov, ktoré sú schopné automaticky obnoviť, keď sa zmení frekvencia prijatého signálu, ako aj na detekciu fázovými modulovanými a phasenapulovanými signálmi.

Fázový detektor (PD) je zariadenie, ktorých výstup je určený fázovým rozdielom v oscilácii dodávaných na jeho vstupy. Okamžitá hodnota výstupného napätia fázového detektora:

Upd.fd \u003d UFD.MAXF () (1)

kde f () je normalizované vlastnosti fázového detektora; -Mong rozdielne fázy vstupných napätí.

1. Klasifikácia fázových detektorov

Rôzne schémy fázového detektora na princípe účinku môžu byť rozdelené do dvoch veľkých skupín: nelineárny vektor a parametrické. Klasifikácia fázových detektorov je znázornená na obrázku na vektorové vzory sa týkajú fázových detektorov, v ktorých je výstupné napätie UPF (T) vytvorené porovnaním amplitúd prvého súčtu a rozdielu oscilácie U 1 (T) a U 2 T) použitím nelineárnych prvkov a následnú detekciu výsledného signálu.

Detektory (diskriminátori) tejto skupiny sa používajú pri vysokých frekvenciách. Najčastejšie diskriminátory tohto typu sú vyvážené a prstencové. Vyvážená fázová detektor s kvadratickou amplitou detektormi je ekvivalentná multiplikátorom vstupných oscilácie s následným filtrovaním vysokofrekvenčných zložiek.

Parametrické detaily sú detektory, v ktorých sa signálna transformácia signálnych fáz na výstupné napätie vykonáva pomocou lineárnych obvodov s variabilnými parametrami. Parametre lineárnych obvodov možno hladko zmeniť alebo skočiť. Detektory fázy parametrov sa často nazývajú prepínaním. Pri detektoroch spínania fázy sa jedna z oscilácie, nazývaná referencia, pravidelne mení parametre elektrických obvodov. Ako spínač (kľúč) sa používajú mechanické prerušenia; Elektronické a tranzistorové schémy. Detektory spínacej fázy sa zvyčajne používajú pri relatívne nízkych frekvenciách (až do stoviek Kilohertu). V niektorých prípadoch, vrátane, keď sa vyžaduje špeciálne vlastnosti fázového detektora, napríklad v digitálnych frekvenčných syntetizátoroch sa používajú diskriminátory pulznej fázy.

Ako už bolo uvedené vyššie, detektor fáz sa nazýva zariadenie určené na vytvorenie napätia úmerného fázového rozdielu medzi signálom a referenčným osciláciou. Ak napätie pôsobí na vstup fázového detektora: U VH \u003d U B COS, potom chránené napätie

E d \u003d do PD.

Pretože v spektre napätia na produkte fázového detektora, sú tu frekvenčné zložky, ktoré neboli v UH spektre, nie je možné použiť lineárnu schému s konštantnými parametrami na implementáciu fázového detektora. Detekcia fázy sa nedá vykonať pomocou jednoduchého rasyless nelineárneho systému. Napríklad konštantná zložka prúdu detektora diódu závisí od amplitúdy vstupného napätia a nezávisí od fázovej a frekvenčnej ego. Preto môže byť fázový detektor uskutočniť na základe lineárneho systému s variabilnými parametrami.

Bloková schéma fázového detektora je znázornená na obrázku (3);

V tejto schéme sa frekvencia heteredínu (referenčné napätie))

Pod pôsobením referenčného napätia U 0 sa mení aktívny parameter obvodu, je to zvyčajne cool S.

Výstupné napätie s koeficientom prenosu na D:

Podľa obrázku 5 závisí napätie ED na vstupe fázového detektora na vstupnom signáli; Forma závislosti E D je určená pomerom U VX / U 0. Vo všeobecnosti je detekčná charakteristika výrazne odlišná od kosínu.

Ak u w\u003e u 0 potom

S malými amplitúdami vstupného signálu má teda charakteristika detekcie detektora jednotačnej diódovej fázy kozínu. Ak potom

v tomto prípade je detekčná charakteristika cykloidná postava 5 veľmi odlišná od kosínu.

2. Analýza schém pre konštrukčné fázové detektory

2.1 Vyvážený detektor fázy

Vyvážený fázový detektor je dvomi detektormi sporov s diódou, z ktorých každý pracuje na jeho zaťažení.

V dôsledku toho pri vstupe do každého ramena fázového detektora vytvárajú napätie protipolarity . Vstupné napätie je zhrnuté až do diód v opačnej polarite, preto sa fáza napätia Urh "líši od fázy URH"

Referenčné napätie sa aplikuje na diódy v tej istej fáze, \\ t

Teda,

V detektore kruhového fázy sa zlepšuje dva vyvážené fázové detektor, zatiaľ čo je zlepšená symetrická charakteristika detekcie a koeficient detektora sa zvýši.

Charakteristika detekcie ramien a všetkých PD

Závery: 1. Detektor fázy bilancie je kombináciou dvoch detekčných detektorov jednej zdvihov, z ktorých každý pracuje na jeho zaťažení a vytvára vzájomne protiľahlé napätie; Rozdiel týchto napätí určuje predpokladané napätie na vstupe vyváženého fázového detektora. Polarita vstupných signálov na diódach je inverzná, referenčné napätie je rovnaké.

2. Charakteristika detekcie detektora fázy vyváženia v porovnaní s jedným symetrickým a prechádza nulou.

2.2 Fázový detektor na logických diskrétnych prvkoch

Bloková schéma fázy podobného detektora je znázornená na obrázku (8)

Formačné zariadenie konvertuje analógový harmonický signál do pulzného napätia.

Možný implementácia obvodu takéhoto fázového detektora je znázornená na obrázku (8). Detektor má dva vchody: Prvá je FM - oscilácia (obr. 9, A), na druhom referenčnom napätí (obr. 9, b). Ako UV 1 a UV 2 (obr. 11) boli použité komparátory s hysterézou DA 1 IDA2. Schémy napätia U1 a U 2 na produkte UV 1 a UV 2 sú znázornené na obr. (9, b, d). Napätie U1 a U 2 sa privádza do reťazca a ktorý používa dva logické prvky, a nie DD1.3 a DD1.4. Napätie u na výstupe reťazca a je vytvorený len pri súčasnom pôsobení stresu U 1 a U 2. Diagram napätia pri výkone reťaze a je znázornený na obrázku (9, e). Low-pass filter vyberie konštantnú zložku napätia E D \u003d U 0 | π - φ | / 2 π \u003d 0,5 U 0 | 1 - φ / π | (štyri);

Podľa (4) je napätie E lineárne závisí od fázy φ. Charakteristika detekcie FD je znázornená na obr. (12)

Ak na obrázku (10) namiesto reťazca a použije reťaz na báze prvkov s výnimkou a nie obr. (11), detekčná charakteristika sa stáva 2-krát strmším a s rovnakými fázami vstupného a referenčného napätia E D \u003d 0.

Napätie u na výstupe reťaze a pozostávajúce z prvkov a nevyskytuje sa, keď sa súčasne prezentuje alebo absencia stresu U1 a U 2.

Záver: V PD na logických diskrétnych prvkoch sa FM - oscilácia prevedie na pulzné napätie, ktorých wellness závisí od fázy vstupného signálu. PULSE PD je implementovaný v integrálnom vykonávaní.

2.3 Jednotná dióda PD

Na detekciu fáz sa na diódu aplikuje vstupný signál a referenčné napätie; Napätie ED na výstupe FD je určené výrazom získaným za predpokladu, že u nx<

Charakteristiky detekcie diódy PD podľa tohto výrazu sú blízko sinusoidu.

Zásada pôsobenia takejto FD je možné vysvetliť tým, že ju považuje za ako parametrický reťazec, ale ako systém s detekciou amplitúdy súčtu dvoch harmonických oscilácií (U BX a U 0).

Pri vstupe, takýto krvný tlak pôsobí celkové napätie:

u σ \u003d u in + u 0 \u003d u bx cos (Ω 0 t +) + u 0 cos ω 0 t. (päť);

Tieto dve oscilácie majú rovnakú frekvenciu, ale rôzne fázy. V dôsledku prídavku vektora dvoch napätí sa získa napätie tej istej frekvencie, ale ďalšia fáza. Amplitúda celkových výkyvov:

2.4 Detektor SWITTERNTER

Takýto fázový detektor je vyrobený vo forme vyváženého viacnásobného zariadenia s diferenciálnym vstupom. Vstupný signál U 1 sa privádza do tranzistora Base T1, signál U 2 riadiaci napätie je dodávaný priamo na uzávierku tranzistora T3. Ten pracuje ako atenuátor riadený napätím s nulovým posunom na mieste zdroja. Vzhľadom k súvahu jednosmerného obvodu, riadiace napätie aplikované na priehradu na T 3 mení len odolnosť poľa tranzistorov poľa bez ovplyvnenia prenosu konštantných posunov v reťazci. Pri použití uvažovaného súvahového okruhu, ryža (14), multiplikátor v produkčnom spektre spektra je možné výrazne oslabiť frekvenčnú zložku 2 a všetky kombinačné zložky, s výnimkou ω 2 ± Ω 1. Zložky frekvencie ω 1 nie sú vylúčené zo spektra. Avšak pri vykonávaní stavu ω 1 -Ω 2 ≤Ω 1, jeho účinok takmer neovplyvňuje, pretože bude potlačený filtrom, ktorý stojí po fázovom detektore. Pripustiť, že graf uzáveru -Canal má imperatívnu odolnosť a že amplitúda napätia u 1 je významne nižšia ako cut-off napätie tranzistora poľa, môže byť preukázané, že koeficient prenosu fázového detektora prenosu prenosu pre symetrický výstup môže byť vyjadrené takto:

Kde S NACH je počiatočná strmosť tranzistora T3 at (U z \u003d 0);

U Zi.otz - Napätie oddelení T3;

R n je odpor zaťaženia každého ramena okruhu;

U 2 je amplitúda ovládacieho napätia na bráne.

Vstupná odolnosť okruhu pri frekvencii signálu je určená večierkou rôznych odporov R 1 R2 a má poriadok .

Maximálny možný koeficient takéhoto fázového detektora za podmienok U 2 \u003d 0,5U Zi.ot je určený výrazom:

3. Výber a odôvodnenie schémy fázového detektora

Zvážte vyvážený PD. Takýto detektor pozostáva z dvoch uvažovaných detektorov amplitúdy, zaťaženie sú v rovnakom čase rezistory a kondenzátory. Jeden zo vstupných napätí je zhrnutý na diagram pomocou

transformátor so stredom tak, že zložky tohto napätia mali rovnakú amplitúdu a pôsobili na rečové diódy a vstupné napätie cez transformátor sa dodáva na diódy s jednou fázou. Na každom z diód je teda súčet dvoch napätí kondenzátorov pre frekvenčné prúdy predstavujú skrat:

Amplitúdy výsledných napätí môže byť definované graficky s použitím vektorových diagramov obrázku (16).

Výsledná fázová uhol φ medzi vektormi je určená rovnosťou φ \u003d

Používanie číslic, môžete získať hodnotu výsledného amplitúdy napätia pripojených k diódam

Napätie sa deteguje na zaťažení detektorov amplitúdy Existujú napätie, kde prenosový koeficient detektora amplitúdy.

Výsledný výstupný detektor fázy napätia:

Tento výraz je rovnica pulzných fázových charakteristík vyváženého fázového detektora. Charakteristiky vyváženého fázového detektora možno nájsť, rozlišovať rovnicu svojej charakteristiky impulznej fázy:

Rovnica () môže byť zjednodušená, ktorá sa rozkladá každý termín v riadku energie a obmedzuje prvých členov rozkladu

Stále je určená výrazom (10). Ak je amplitúda jedného zo vstupných napätí výrazne väčšia ako amplitúda druhého (napríklad) charakteristických rovníc je ešte jednoduchšia: (12);

(13);

Hlavná rovnica charakteristiky pulznej fázy (9) je symetrická o amplitách vstupných signálov. V pohľade na schému je schéma ľahostajná, ku ktorej budú referencie vstupných signálov.

V prípade detektora fázy súvahy je charakteristické, že jeho vstupné napätie závisí od pomeru amplitúdov vstupných napätí: (pozri krízu)

Charakteristiky fázy amplitúdy znázornené na tomto obrázku sú konštruované vzorcom (11) pre rôzne hodnoty H. Na osi osi postpone generalizované hodnoty . Analýza nasledujúcich grafov umožní nasledujúce závery. Charakteristika je prakticky považovaná za lineárnu, strmosť podľa (10) sa bude rovnať:

(15);

Ak sa charakteristika približuje k kosínusu a strmosť detektora má tendenciu k svojej maximálnej možnej hodnote (13).

Limitná hodnota generalizovanej hodnoty Y \u003d 2 označuje, že maximálne napätie na produkte detektora nemôže prekročiť dvojitú hodnotu najmenšieho vstupného napätia YZ (za predpokladu). Limitná hodnota koeficientu prenosu napätia sa rovná

Pri vykonávaní nerovnosti, hodnota maximálnej hodnoty

výstupné napätie závisí takmer len od najmenších vstupných napätí, v tomto prípade. Preto, ak sa vyžaduje, aby fázová detektor zostala nezmenená pri zmene amplitúdy jedného signálov, je potrebné zabezpečiť amplitúdu najmenších dvoch vstupných stresov. Napríklad s trvalú amplitúdu referenčného napätia () na udržanie vstupného napätia vstupného napätia sa musia vždy implementovať výkyvy amplitúdy vstupného signálu ().

Odhadujeme približné poradie vstupného odporu vyváženého fázového detektora. Ak je vnútorný odpor diódy oveľa nižší ako odolnosť voči zaťaženiu, vstupná odolnosť sekvenčného diódového detektora pri dostatočne veľkých vstupných napätiach je približne rovnaká.

V dôsledku toho vstupná odolnosť vyváženého detektora fázy zo strany prvého vstupu, ktorý sa prepočíta na sekundárne vinutie transformátora, pozri obrázok (15), sa bude rovnať súčtu dvoch vstupných odporov amplitúdových diód detektorov, ktoré je:

Z druhej vstupnej strany sa vstupná odolnosť voči sekundárnemu vinutiu transformátora zloží na dvoch paralelných vstupných odporových rezistentných detektoroch diód, teda:

(17);

Upozorňujeme, že na zjednodušenie všetkých vstupných napätí a odolnosti v schéme boli považované za sekundárne vinutie transformátorov. Samozrejme, že tieto hodnoty sa dajú ľahko previesť na primárne vinutia, ktoré sú priamo na oboch vstupoch diagramu fázového detektora.

Zvážte určité pomery medzi nosnými prvkami vyváženého fázového detektora. Ako už bolo uvedené, veľkosť rezisie R je zvolená na stav. Trvalý čas zaťaženia RC musí byť na jednej strane, aby sa vykonala z teórie nerovnosti detektorov amplitúdy:

(18);

kde -Mimálna frekvencia vstupného napätia detektora. Na druhej strane Forma výstupného napätia nie je skreslená, a teda a tým zabezpečila požadovanú rýchlosť, by sa mal vykonať podmienka.

Posledná nerovnosť zjavne stráca svoj význam, keď ω 1 \u003d Ω 2. V tomto prípade je horná hranica časového limitu určiť možnú maximálnu rýchlosť výmeny fázového uhla Ω \u003d ω 1 - ω2 medzi porovnávanými napätiami.

Záver

S praktickým využitím fázových detektorov (najmä v systéme frekvenčného fázy systému) sa vysoko vysoké požiadavky na filtrovanie líšia od ω 1 - Ω 2 kombinačné frekvencie pri výkone detektora sú nevyhnutne generované počas detekčného procesu. Tieto bočné kombinované zložky nepriaznivo ovplyvňujú prevádzku systému automatického nastavenia a môžu viesť k významným chybám. V prípadoch, keď sú prezentované vysoké požiadavky na filtrovanie špecifikovaných kombinačných zložiek, uchyľujú sa na použitie komplexnejších (napríklad kruhových) detektorov fázy. Dobré výsledky možno získať aj pomocou detektorov šporky.

Výhody: Veľké linearity charakteristiky, ak u 0 \u003d u c / 2, potom bude existovať maximálna charakteristika linearity; Veľká strmosť; Charakteristika prechádza nulou.

Nevýhoda: komplexnejšia konštrukcia.

Bibliografia

1. Návrh rozhlasových prijímačov: učebnica pre univerzity upravené A.p. Sievers - M.: Sovietsky rádio, 1976.

2. Rádiové prijímače: Učebnica pre Univerzity Upravené

N.N. Fomina - M.: Rádio a komunikácia, 1996.

3. Rádiové prijímače: O.V. Golovin - M.: Vyššia škola, 1997

4. Vývoj blokovej schémy zariadenia rádiového zariadenia: výcvikový manuál pre dizajn kurzu. Sidorov V.M. -M.: Typografia Piseis, 1988.

5. GORSHKOV B.I. Prvky rádiových elektronických zariadení. Adresár. M: "Rádio a komunikácia", 1988 - 316 p.

6. Bobrov N.V., Maksimov G.V., Michurin V.N. Výpočet rádiových prijímačov. M: MILIVDAT, 1971.

V bode 7.4 sa zvažovali digitálne syntetizátory s nepriamou frekvenčnou syntézou, jeden z hlavných prvkov, ktoré môžu byť nazývané fázové diskriminátor. Podobné zariadenia sa používajú v akýchkoľvek digitálnych systémoch zdvíhania frekvencie použitého ako pre syntéza Oscilácie s konštantnou frekvenciou a frekvenciou alebo fázou modulácie a demodulácie RF signály. Parametre fázového diskriminátora určujú najvyššiu prevádzkovú frekvenciu alebo frekvenciu porovnávania PLG slučky, ako aj také základné indikátory, ako je napríklad šírka zachytávacieho pásu a zadržiavacích pásov PLG slučky.

V systéme digitálnych prel používajú najmä tieto typy fázových diskriminátorov:

· Fázový detektor (FD) na logickom prvku "s výnimkou alebo";

· Fázový detektor na spúšť RS alebo JK spúšť;

· Detektor digitálnej fázy fázy (CFD).

Prvé dva typy detektorov sú charakterizované skutočnosťou, že na ich produkte je konštantné napätie, úmerné posunu fáz s rovnakou frekvenciou vstupných a referenčných signálov a Beyon, ktorého frekvencia závisí od rozdielu vo frekvenciách týchto signálov, ak tieto frekvencie nie sú rovnaké. V tomto prípade môže existovať konštantná zložka v určitom rozsahu čalúnení v určitom rozsahu, čo vedie PLG slučku na konci, aby sa zachytili frekvenciu vstupného signálu, ale s dostatočne veľkou frekvenčnou poruchou Beyon sa stal prakticky harmonické A frekvenčný zachytenie už nie je možný. Je jasné, že zároveň zachytáva systém systém už drží pás. Obrázok 7.7.1 ilustruje proces frekvenčného zachytávania s PHF systémom s PD na logickom prvku "s výnimkou alebo" (závislosť výstupného napätia FD z času získaného simuláciou diela slučky PLG na počítače). V tomto prípade je počiatočná porucha hunovej frekvencie taká veľká, že údery výstupného napätia FD sú čisto harmonické a ich konštantná zložka je nulová, t.j. PD nemá montáž účinok na pištoľ (ľavá časť obrázku). Externý riadiaci účinok sa podáva na pištole, pomaly posunutím jej frekvencie na hodnotu, v ktorej je možná jeho frekvencia slučky FAPC; Súčasne sa tvar úderov výstupného oscilácie FD začína líšiť od harmonických, zdá sa, že konštantná zložka, ktorá ovplyvňuje priemernú hodnotu frekvencie pištole (stredná časť obrázku). V určitom okamihu, frekvencia pištole spadá do závesu parákovej slučky - a zachytáva: po krátkom prechodovom procese sa vytvorí konštantné napätie, proporcionálny rozdiel fáz referenčného oscilácie a oscilácie pištole za vstup do PD ( Správna časť vzoru).

Na rozdiel od fázových detektorov, na detektore frekvenčnej fázy, s akýmikoľvek frekvenčnými poruchami na výstupe, nie sú žiadne údery, ale je tu konštantné napätie, ktoré nastavuje nastaviteľný generátor tak, aby sa znížilo toto odpojenie. Výstupné napätie CFD je teda funkcia ako fázový rozdiel (v synchrónnom režime) a frekvenčných rozdieloch (v neprítomnosti synchronizovaných) výkyvy k nemu prichádzajú. Vďaka tomu, v systéme FAPC obsahujúceho detektora digitálnej fázy, sa pásový pás je rovnaký ako držadlo.

Obr. 7.7.2 znázorňuje štruktúru najjednoduchšej digitálnej CFD postavenej na dvoch D-spúšťače. Štáty ich výstupov určujú prevádzku tranzistorových kľúčov VT1, VT2 nasledovne.

Q1 \u003d 1, Q2 \u003d 1 - Prvok "Logický a" DD3 vystavuje na svojom výstupnom logickom 1, ktorý je privádzaný na vstupy CLR spúšťaním cez oneskorené zariadenie, hádzať ich výstupy na 0.

Q1 \u003d 0, Q2 \u003d 0 - obe kľúče sú otvorené, výstup FDM - v treťom stave.

Q1 \u003d 1, Q2 \u003d 0 - Key VT1 je zatvorený, VT2 sa otvorí, pri vzniku napätia CFD, v blízkosti napájacieho napätia, čo zodpovedá logickému napätiu.

Q1 \u003d 0, Q2 \u003d 1 - Key VT1 je otvorený, VT2 je uzavretý, pri vzniku napätia CFD, v blízkosti nulovej, čo zodpovedá logike 0.

Zvážte správanie okruhu v prípade, keď je frekvencia signálu na prívode 1 vyššia ako vstup 2, obr. 7.7.3A. Zo obrázku je vidieť, že jednotka na výstupu CFD sa zobrazí častejšie ako 0 (spúšťače sa spúšťajú pozitívnym predným na synchronizácii) a frekvencia pištole sa sprísnila vyššie, k frekvencii generátora podpory (IT predpokladá, že zbraň je vyrobená pomocou varikap). Bude pokračovať, kým sa frekvencia nestane rovnou, čo povedie k zachytávaniu frekvencie pištole. V prípade, keď v počiatočnom stave je frekvencia pištole výrazne vyššia ako frekvencia podporného generátora, 0 prevláda pri vzniku CFD, zníženie frekvencie pištole až do jeho zachytávania FAPC slučky.

Moderné víly sú k dispozícii vo forme IC a môžu pracovať pri frekvenciách až do 200 MHz, čo im umožňuje používať pri prenose rádiových prenosových zariadení moderných komunikačných štandardov. Majú prostriedky na odstránenie necitlivosti zóny podľa fázy nachádzajúcej sa v strede fázových charakteristík. Príklad moderného CHFD čipu môže slúžiť ako AD9901, ktorej štruktúra je znázornená na obr. 7.7.4. Z tých, o ktorých sa diskutuje (obr. 7.7.2) je zásadne odlišné od tých, ktoré sú uvedené vyššie (obr. 7.7.2) prítomnosť vstupných frekvenčných rozdielov na frekvenciu signálu na D-spúšťače. Poskytujú fázový diskriminátor vykonaný na "s výnimkou alebo" prvku, obdĺžnikové oscilácie, aby sa zlepšila jeho prevádzka, a tiež posunúť necitlivosti z oblasti fázy charakteristického centra na jeho hrany.

Typ charakteristík takejto núdzovej situácie je znázornený na obr. 7.7.5, kde sú viditeľné zóny necitlivosti a nelinearity v závislosti od prevádzkovej frekvencie detektora. Všimnite si, že pri frekvenciách v stovkách KHz má táto charakteristika lineárna časť s dĺžkou celého 360 °.

Existujú dva typy CHFD, ktoré sa líšia v spôsobe budovania svojich víkendových kaskád: CHFD s výstupom napätia (obr. 7.7.4) a CFD s prúdovým výstupom; Posledná možnosť sa častejšie nazýva diagram nabíjania alebo "Charge čerpadlo" (alebo CP - nabitia čerpadlo), ktorá je už uvedená v bode 7.4 v systéme LOOP PRC. Nahradenie tranzistorov VT1 a VT2 na obr. 7.7.2 Na bežných zdrojoch, ako je znázornené na obr. 7.7.6, Získame schému CFD nabíjania čerpadla vo všeobecnosti.

Na ktorých impulzoch - prúd alebo napätie - vytvára systém CFD, typ slučkového filtra pripojeného k vzniku je deeted; V súlade s tým sa charakteristiky celej PHF slučky líšia. Na obr. 7.7.7 K dispozícii sa často vyskytujú možnosti pre slučkové filtre pre "aktuálne" a "potenciálne" verzie existencie výstupných kaskád CFD. Na zlepšenie vlastností filtra filtra filtra s ohľadom na intražovanie impulzov, preniknutím do vzniku CFD na vstup na riadenie pištole, sa niekedy používa dodatočný filtračný spoj (DFZ), ktorých prvky sú zvýraznené na spodnom vzore bodkovaný vzor. Prevádzkový zosilňovač obsiahnutý medzi slučkovým filtrom a kontrolným vstupom pištole slúži ako pufrová kaskáda, ktorá znižuje zaťaženie na strane lietadla zbrane. Operačný zosilňovač musí mať minimálny vstupný prúd (PICAMOS) a nízku úroveň vlastného hluku. Pripomeňme (pozri bod 7.4 a obr. 7.4.3), že únikové prúdy vznikajúce v prvkach (kontajnery) filtra slučky alebo záťažového prúdu z kontrolného vchodu do hun vedú k prenikaniu nežiaducich zložiek s frekvenciou porovnania a jeho harmonický v spektre gongu.

Samostatne by sa malo povedať o práci PLG slučky, ktorá používa CFD s prúdovým výstupom "nabitia čerpadla", načítané na filter slučky, ktorý obsahuje dokonalý integračný odkaz. V bode 7.4 sa už poznamenalo, že v tomto prípade LEPG LOOOP nadobúda majetok apošatamizmu, t.j. Fázová chyba v stabilnej synchrónnom režime nezávisí od počiatočnej frekvencie odkazu na hun v porovnaní s osciláciou podporného generátora a v ideálnom prípade vždy sa usiluje o nulu. Ukážme to na príklad schémy znázornenej na obr. 7.7.6.

Nechajte lapch slučku mať najjednoduchšiu štruktúru podobnú štruktúru, ktoré sú uvedené na obr. 7.7.3; To neznižuje komunitu našich úvah. Na prívode 1 chorálu, tam je oscilácia nosného generátora s konštantnou frekvenciou w od \u003d pj op (kde p \u003d D / dt je operátor diferenciácie, J OP je lineárne zvyšujúca plnú fázu nosnej oscilácie). Pri vstupe do 2 CFD je zase, oscilácia hun s frekvenciou v závislosti od EPR (P) - riadiaci účinok CFD prenášaného cez slučkový filter:

w gun \u003d rj hung \u003d w gun sv. - 2ps zbraň e up (p),

kde J Gung je plná fáza oscilácie gongu, w zbrane St. - Hodnota frekvencie pištole bez kontrolnej expozície z CFD ("Free", s pištoľou - strmosť lineárnej časti statickej modulačnej charakteristiky pištole.

Ak chcete zvýrazniť informácie obsiahnuté vo fáze zmene
používajú sa fázové detektory. Vo fáze detektory pre fázovú kompenzáciu
Špeciálne generované harmonické referenčné oscilácie sa používa s frekvenciou rovnajúcou sa hlavnou frekvenciou signálu a informačnej zložky.
. Táto počiatočná fáza sa môže líšiť v špecifických aplikáciách. Typ detektorových charakteristík fázových detektorov závisí od mnohých parametrov: amplitúdy signálu a referenčného napätia, charakteristiky nelineárnych alebo parametrických použitých prvkov, spôsobov podávania referenčného napätia a schémy detektora fáz.

Podľa posledných dvoch funkcií, fázové detektory zdieľajú:

- na fázové detektory vektora typu;

- detektory spínania typu;

- Detektory matematických typov.

V prvom prípade je vytvorená vektorová súčet referenčného a signálového napätia. Výsledné napätie, z ktorých amplitúda závisí od fázového posunu medzi referenčnými a signálnymi napätiami, je podrobený detekcii amplitúdy, v dôsledku čoho sa informačná zložka signálnej fázy uvoľňuje (s určitými deformáciami), ak referenčné napätie) Má dostatočnú stabilitu fázy A, preto a frekvenčná stabilita.

Poznamenávame, že počiatočná fáza podporného napätia je nula a fáza signálu, ktorá sa počíta z fázy referenčného napätia - .

Potom môžete nahrávať

Predpokladajme, že stav sa vykonáva, v ktorom detektor amplitúdy vždy zostáva lineárny a nekontrolovateľný s koeficientom prenosu detektora rovnocenného Na D. Detekcia fázy je vždy presvedčená, že amplitúda referenčného napätia je oveľa väčšia ako amplitúda signálu (
).

Berúc do úvahy vyššie uvedené, môžete získať:

Charakteristiky detektora detektora fáz zodpovedajúce vyššie uvedenej expresii je znázornené na obr. 8.13.

Obr. 8.13. Detektorové charakteristiky fázového detektora

Ako je možné vidieť z daných charakteristík detektora, táto závisí od vzťahu U. z / U. 0. V blízkosti uhlov  / 2 a 3 / 2 sa môže izolovať relatívne priame časti vhodné na detekciu signálov modulovaných fázou. Detektor charakteristická pre fázový detektor je periodický s obdobím 2 °.

Najjednoduchšia fázová fázová fáza sa nerozlišuje vysoko kvalitnými indikátormi - strmosť a lineárnosť charakteristického detektora. Preto sa vyvážené fázové detektory používajú, konštruované podľa schémy a princíp podobných vyvážených frekvenčných meničov (obr. 8.14).

Obr. 8.14. Schematický diagram vyváženého fázového detektora

Diódy Vd.1 a Vd.2 Detektory amplitúdy sú zahrnuté unipolly a prichádzajú záťaže. Výstupné napätie U. Výstup je vytvorený ako rozdiel stresu vytvorených každej amplitúdy detektora.

Napätie signálu sa aplikuje na diódy anti-fázy a odkaz je indikátor. Zodpovedajúce vektorové diagramy sú uvedené na obr. 8.15.

Obr. 8.15. Vektorové signálové napätia grafy

Výsledné charakteristiky detektora vyváženého fázového detektora má vzhľad uvedený na obr. 8.16.

Pre \u003d  / 2 (3/2) Detekčné charakteristiky sú lineárne a prechádzajú cez nulu, čo je veľmi dôležité pri použití fázového detektora v automatických frekvenčných a fázových regulátoroch.