Фазовый детектор Советский патент 1989 года по МПК H03D13/00 G01R25/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для сравнения фаз двух взаимно независимых электрических колебаний.

Цель изобретения - повышение точности, т.е. расширение диапазона однозначного измерения разности фаз до JtlSO при сохранении высокой крутизны характеристики измерителя.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - зависимости напряжения в различных точках предлагаемого устройства от разности фаз входных напряже-

НИИ.

Фазовый детектор содержит ограничители 1-1 и 1-2, сумматоры 2-1 - 2-2 радиосигналов, вычитатели 3-1 и 3-2 радиосигналов, детекторы 4-1 - 4-4, вычитатели 5-1 и 5-2, фазовращатель 6 на 90°, сумматор 7, источник 8 фиксированного напряжения, перемножитель 9, пороговый блок 10.

На фиг.2 обозначены Y, - напря- жение на выходе вычитателя 5-1 ; Уг - напряжение на выходе вычитателя 5-2; Y 3 - напряжение на выходе сумматора 7; Y4 - напряжение на выходе порогового блока 10; Y5 - напряжение на выходе перемножителя 9.

Устройство содержит два ограничителя 1-1 и 1-2, выходы ограничителя 1-1 соединены с первыми входами сумматоров 2-1 и 2-2 радиосигналов, а также первыми входами вычитателей 3-1 и 3-2 радиосигналов, выход ограничителя 1-2 соединен с вторыми входами сумматора 2-1 радиосигналов и вычитателя 3-1 радиосигналов, а так- же через фазовращатель 6 на 90 соединен с вторыми входами сумматора 2-2 радиосигналов и вычитателя 3-2 радиосигналов. Выход сумматора 2-1 радиосигналов подключен к входу де- тектора 4-1. Выход вычитателя радиосигналов подключен к входу детектора 4-2. Выходы детекторов 4-1 и 4-2 соединены с входами вычитателя 5-1. Выход сумматора 2-2 радиосигналов под- ключей к входу детектора 4-3. Выход вычитателя 3-2 радиосигналов подклю чен к входу детектора 4-4. Выходы детекторов 4-3 и 4-4 соединены с входами вычитателя 5-2. Выход вычитате- ля 5-1 соединен с одним входом сумматора 7. Источник 8 фиксированного напряжения подключен к другому входу сумматора 7. Выход сумматора 7 соединен с одним входом перемножителя 9. Выход вычитателя 5-2 подключен к входу порогового блока 10, выход которого соединен с другим входом премножителя 9, выход которого являеся выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

На входы подаются синусоидальные напряжения одной частоты

U, A,cos(ОС + q, ), U2 А2cos (cot +( ).

После ограничения по амплитуде в ограничителях 1-1 и 1-2 они становяся одинаковой амплитуды

U, A cos(«t + q, ); Ue A cos (cot ),

где А - уровень ограничения.

Амплитуда напряжения на выходе сумматора 2-1 радиосигналов равна

+ Аг +

2А cos(q, )

Амплитуда напряжения на выходе вычитателя 3-1 радиосигналов равна

Au -jA4 + А2-- 2A2cos(tp,- )

Эти амплитуды выделяются детекторами 4-1 и 4-2, на выходе вычитателя 5-1 получаем напряжение Y«

Y4 АЈ, V ) . , q, - чч Л sln()J,

За счет сдвига на 90 одного из входных напряжений фазовращателем 6 амплитуда напряжения на выходе сумматора 2-2 радиосигналов равна

А2 -д|2А + (4, 90°)

Амплитуда напряжения на выходе вычитателя 3-2 радиосигналов равна

Ай ч|2А4 - 2A2cos(Cp, + 90е) .

Эти амплитуды выделяются детекторами 4-3 и 4-4, на выходе вычитателя 5-2 получаем напряжение

Y2 - A4ft - Агг (- + 45°), Ср,-1Рг А ,,0ч - cos(+ 45 )

Напряжение Y, однозначно связано с разностью фаз (ср, - (fг ) лишь в пределах изменения разности фаз от 0 до п, а напряжение Y - в пределах от -If/2 до1Г/2. Зависимость напряжений Y, и Y от разности фаз (ср, - ср2 ) показана на фиг.2 а, б, Последующая часть схемы устраняет эту неоднозначность. Напряжение Y поступает на сумматор 7, где оно суммируется с постоянным напряжением от источника 8 фиксированного напряжения, равным -2А. Результирующее напряжение Y (Y, - 2А) (фиг.2 в) поступает на один вход перемножителя 9. На другой вход перемножителя 9 поступает стандартное напряжение (равное, например il), знак которого определяется знаком напряжения Y2. Это стандартное напряжение ,2 г) вырабатывается пороговым блоком 10, порог которого устанавливается на нулевом уровне

8результате на выходе перемножителя

9формируется напряжение Y, пропорциональное разности фаз входных напряжений в диапазоне ±180° (фиг.2 д)

Техническим преимуществом предлагаемого устройства является расширение диапазона однозначного измерения разности фаз до -ilSO0 при сохранении высокой крутизны детекторной характеристики. За счет этого точность измерения разности фаз повышается в среднем по диапазону однозначного измерения на 25%. Формула изобретения

Фазовый детектор, содержащий два ограничителя, входы которых являются входами фазового детектора, сумматор радиосигналов и вычитатель радиосигналов, входы которых попарно объ- единены и подключены к выходам ограничителей, два детектора, подключенные соответственно к выходам сумматора радиосигналов и вычитателя радиосигналов, вычитатель, входы ко0 ,торого подключены к выходам детекто ров, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены фазовращатель на 90 , второй сумматор радиосигналов и вто5 рой вычитатель радиосигналов, первые входы которых соединены с выходом первого ограничителя, а вторые входы соединены с выходом второго ограничителя через фазовращатель на 90 ,

0 второй вычитатель, третий и четвертый детекторы, входы которых подключены соответственно к выходам второго сумматора радиосигналов и второго вычитателя радиосигналов, а выходы

5 соединены с входами второго вычита- теля, а также введен пороговый блок и последовательно соединенные источник фиксированного напряжения, сумматор и перемножитель, причем

0 второй вход сумматора соединен с выходом первого вычитателя, вход порогового блока соединен с выходом второго вычитателя, а выход порогового блока подключен к второму входу пере35

множителя, выход которого является выходом фазового детектора.

Изобретение относится к области радиотехники. Целью изобретения является повышение точности за счет расширения диапазона однозначного измерения при сохранении высокой крутизны характеристики. Указанная цель достигается за счет введения в известное устройство, содержащее два ограничителя 1-1 и 1-2, вычитатель 3-1 и сумматор 2-1 радиосигналов, два детектора 4-1 и 4-2 и вычитатель 5-1, фазовращателя на 90° 6, сумматора 2-2 и вычитателя 3-2 радиосигналов, двух детекторов 4-3 и 4-4 и вычитателя 5-2, при помощи которых формируется детекторная характеристика с высокой крутизной с другим характером неоднозначности нежели у основного измерителя, а также порогового блока 10, источника 8 фиксированного напряжения, сумматора 7 и перемножителя 9, которые устраняют неоднозначность измерителя. 2 ил.