Курсовая работа: Основы построения и принципы систем радиолокации

6. Фазовый детектор

Фазовым детектором (ФД) называется устройство, напряжение на выходе которого зависит от разности фаз двух сравниваемых напряжений одной частоты или очень близких частот.

ФД применяется в широком диапазоне частот от нескольких десятков Гц до десятков МГц.

Электрическая схема ФД показана на рисунке 5.

Рисунок 5 - Электрическая схема фазового детектора

Напряжение на диоде VD1 равно , а на диоде VD2 .

Напряжение на выходе ФД пропорционально (приблизительно равно) разности модулей напряжений U₁ и U₂ :

Выходное напряжение зависит от разности фаз напряжений U₁ и U_II . На рисунке 6 показана диаграмма напряжений, когда фазовый сдвиг между U₁ и U_II равен нулю.

Векторная диаграмма напряжений U₁ и U₂ при фазовом сдвиге между U₁ и U_II , равном 90^○ , показана на рисунке 7. В этом случае выходное напряжение равно нулю.

Рисунок 6 - Векторная диаграмма напряжений в фазовом детекторе при фазовом сдвиге между сравниваемыми напряжениями, равно нулю

Рисунок 7 - Векторная диаграмма напряжений в фазовом детекторе при фазовом сдвиге, равно 90^○

Зависимость выходного напряжения u_вых от фазового сдвига между сигнальным и «опорным» напряжениями показана на рисунке 8.

Рисунок 8 - Зависимость выходного напряжения фазового детектора от фазового сдвига между входными напряжениями

Эта зависимость имеет вид

(6)

Если U_I = U_II = U, то

(7)

Пусть одно из напряжений U_I , U_II меньше другого в несколько раз. Тогда, обозначая меньшее из двух напряжений U, из формулы (6) получаем

(8)

В качестве ФД можно использовать схему дифференциального усилителя, в котором опорное напряжение подается на базу или затвор транзистора, являющегося 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.

Приращение коллекторного тока одного плеча дифференциального усилителя имеет вид

(9)

где,