Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 [139] 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

вхЖ О--

VJDJ

Л" f.

Рис. 17.43. Схема фазового детектора


Точка изйона


Рис. 17.44. Векторная диаграмма напряжений в фазовом детекторе: а - при фазовом сдвиге между сравниваемыми напряжениями, равном нулю; б - при фазовом сдвиге, равном 90*"

Рис. 1Т.45. Зависимость выходного напряжения фазового детектора от фазового сдвига между входными напряжениями

Напряжение на выходе детектора пропорционально (приблизительно равно) разности модулей напряжений U\ и U-

Выходное напряжение зависит от разности фаз напряжений Vi и IJii. На рис. 17.44, а показана диаграмма напряжений, когда фазовый сдвиг между Ui и Uu равен нулю.

Векторная диаграмма напряжений Ui и IJ2 при фазовом сдвиге между Ul и Un, равном 90°, показана на рис. \7А4,б. В этом случае выходное напряжение равно нулю.

Зависимость выходного напряжения Ывых от фазового сдвига ф между сигнальным и «опорным» напряжениями показана на рис. 17.45. Эта зависимость имеет вид

Ueux = Vul + иЬ + 21 t/iiCOS ф- VUI + Uh -2UiUn СОЗф =

2 cos Ф I

(17.35)

Если Ui=Un = U, TO

Ueux = y2U (/1 -bCOS ф-yi -COS ф) =2f/

COS -~

(17.36)



Пусть одно из напряжений Vi, Un меньше другого в несколько раз. Тогда, обозначая меньшее из двух напряжений через U, из (17.35) получаем

Ueux2U С05Ц>. (17.37)

Фазовый детектор находит многочисленные применения в различных автоматических устройствах.

В качестве фазового детектора можно использовать схему дифференциального усилителя (см. § 10.3), в котором опорное напряжение подается на базу или затвор транзистора, являюшегося генератором стабильного тока. Напряжение, фаза которого сравнивается с опорным напряжением, подается на один из дифференциальных входов, а второй дифференциальный вход заземляется, либо сравниваемое напряжение подается на оба дифференциальных входа в противофазе.

В § 10.3 было показано, что согласно (10.10) приращение коллекторного тока одного плеча дифференциального усилителя

AHi=(/o/2)th(«a/2f/.),

где /о - ток генератора стабильного тока; «а - напряжение на дифференциальном входе относительно земли или разность напряжений на двух дифференциальных входах; Ur - тепловой потенциал транзистора, равный при комнатной температуре примерно 25 мВ.

При Ud<.Ur:

Мк1 = (/о/4) (ug/Ur); Мк2= -Мкх-Пусть

Ug=Umd COS (сО + ф) ; /o = /o= + /moCOS (ut.

Тогда

Лгк)= (1/41/) (/o=-b/mocoscu0t/maсоз(сй/-1-ф) =

= {\/4Ut) (/o=-b/moCOS 0)0 Umd (cOS CO/COS ф -sio (ut sin ф).

приращение постоянной составляющей коллекторного тока

A/k== il/8Ur)ImoUmd COS ф.

Следовательно, дифференциальный усилитель в этом случае выполняет роль фазового детектора. Приращение постоянной составляющей коллекторного тока создает приращение постоянной составляющей коллекторного напряжения, пропорциональное амплитуде сигнала на дифференциальных входах и косинусу сдвига фаз между напряжением сигнала и опорным напряжением, приложенным к входу генератора стабильного тока.

Разность напряжений между коллекторами пропорциональна разности приращения коллекторных токов:

Мк1-Мк2 = 2Мк1= {ll4Ur)IrnoUmacosip. (17.38)



Чтобы убрать высокочастотные составляющие, на выходе применяют фильтр нижних частот. С этой целью достаточно включить конденсатор между коллекторами дифференциального усилителя.

Одновременное фазовое детектирование двух напряжений (сигнала и помехи), теоретическое и экспериментальное, описано в [33]. Рассмотрен случай, когда помеха действует в обоих каналах и в одном из каналов фазового детектора. В последнем случае для улучшения отношения сигнал-шум желательно значительно повышать напряжение канала фазового детектора, где помеха отсутствует, по отношению к напряжению канала с помехой.

17.15. СИНХРОННОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ

Синхронным детектированием называется амплитудное детектирование высокочастотных (или низкочастотных) колебаний при одновременной подаче на детектор напряжения сигнала и опорного напряжения, совпадающих по частоте и фазе.

В § 17.10 рассматривалось одновременное детектирование двух напряжений. Было показано, что сильная помеха подавляет слабый сигнал. Применение синхронного детектирования позволяет добиться того, чтобы подавления сигнала помехой не было. При синхронном детектировании не сигнал, а помеха является меньшим напряжением, амплитуда которого равна амплитуде биений. Так как при синхронном детектировании амплитуда помехи на выходе равна амплитуде помехи на входе, а полезная модуляция сигнала не подавляется, отношение сигнал-помеха на выходе синхронного детектора равно отношению сигнал-помеха на его входе.

При синхронном детектировании выделение сигнала из помехи производится в основном после детектора. Выделяются постоянное напряжение или посылки постоянного тока, имеющие большую длительность, либо переменное напряжение с частотой модули-, рующего сигнала. В любом из этих случаев на выходе детектора помещается узкополосный фильтр или, что то же самое, производится длительное накопление сигнала после детектирования.

Без синхронного детектора такое накопление при сильной помехе неэффективно. Можно показать, что при синхронном детектировании (или при сильном сигнале) отношение сигнал-помеха по напряжению на выходе приемника в результате накопления увеличивается в число раз, пропорциональное величине АЦАР, где Д/ - полоса до детектора; AF - полоса после детектора. При приеме слабого сигнала без синхронного детектирования улучшение пропорционально величинеAf/AF. Например, при Д/=]0 и Д7=10- в первом случае увеличение отношения сигнал-помеха равно 10 а во втором - 30. Следовательно, в данном случае синхронное детектирование позволяет увеличить отношение сигнал-помеха по напряжению на выходе в 30 раз.

Главная трудность при синхронном детектировании заключается в получении синхронного с сигналом опорного напряжения,



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 [139] 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0015