Фазовый детектор Советский патент 1976 года по МПК H03D3/04 

Фазовый детектор содержит диулвходовые схемы совпадений 1-4, трехвходоеые схемы совпадений 5-8, логические элементы ИЛИ 9, 10, усилитеЛИ 11 и 12, вычитающее устройство 13, фильтр 14 нижНих частот, источник 15 исследуемого сИГнала, источниа-с 16 квадратурного сигнала и источник 17 оиор-ного сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Источники сигналов 15-17 формируют ирямоугольные Импульсы в виде равноплечих меандров. Фазовый сдвиг между опорным и измеряемым сигналами может изменяться от О до 360°. Фазовый сдвиг между измеряемым и квадратурным сигналами постоянный и равен 90°.

Расомотри:м случай, коода опорный сигнал опережает исследуемый юигнал на 90°. В этом случае схемы сойпадения закрыты, TaiK как в моменты совпадений намеряемого 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 входы вычитающего устройства сигналы не поступают и выходное напрялсение фазового детектора равно нулю.

Рассмотрим случай, когда опорный сигнал опережает измеряемый сигнал на угол меньщий 90°, но больщий нуля. В этом случае на выходе элемента 9 формируются импульсы, длительность -которых определяется схемами совпадения 5 и 6. Длительность указанных импульсов может изменяться от нуля до одной четверти периода повторения входных сипналов, а частота повторения имтульсов равна удвоенной частоте входного сигнала.

Выходной 1сигнал фазового детектора вырабатывается путем выделения постоянной составляющей выходного сигнала вычитающего устройства при помощи фильтра нижних частот.

Если опорный сигнал отстает от измеряемого сигнала на угол меньщий 90°, но больщий нуля, схема фазового детектора работает аналогично, но только в этом случае работают схемы 7, 8, 10 и выходной сигнал имеет обратную поляриость.

Если опорный сигнал опережает измеряемый сигнал на угол больший 90°, но меньще 180°, то формируются импульсы на входах обоих элементО(В ИЛИ 9 и 10, причем выходной сигнал имеет максимальную длительность. Сигнал на выходе фазового детектора определяется разностью постоянных составляющих выходных сигналов и элементов 9 и 10.

В случае если опорный сигнал отстает от измеряемого сигнала на угол больщий 90°, но меньщий 100°, то работа фазового детектора происходит аналогично.

Таким образом предлагаемый детектор реализует треугольную характеристику с линейным участком ±90°.

Предлагаемый фазовый детектор при одинаковых коэффициентах усиления усилителей и вычитающего устройства позволяет реализовать вдвое больщий по сравнению с известным устройством коэффициент передачи фазового детектора и полностью подавить цифровыми средствами первую гармонику входных сигналов. Это достипнуто благодаря тому, что на входы усилителей 11 и Г2 поступают сигналы, имеющие частоту повторения вдвое больщую, чем в известном устройстве, вследствие чего увеличивается уровень постоянной составляющей и отсутствует в юпектре выходного сигнала первая гармоника входного сигнала.

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 фильтров, что позволяет улучшить динамические свойства системы.

Формула изобретения

Фазовый детектор, содержащий источники измерительного, опорного и квадратурного сигналов, две трехвходовые схемы совпадения, два усилителя, подключенных ко входам вычитающего устройства, выход которого соединен с фильтром нижних частот, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических свойств системы за счет подавления пер1вой гармоники частоты входных сигналов и увеличения коэффициента передачи, в него введены две дополнительные трехвходовые схемы совпадения, четыре двухвходовые схемы совпадения, два логических элемента ИЛИ, причем, источник опорного сигнала подключен к прямым входам первой и третьей трехвходовых схем совпадения и к инверсным 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 совладения, 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 инфармадии, принятый во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3659196, кл. 3 Ш-83, 16.03.70.