RU9556U1 - Квадратурный фазовый детектор - Google Patents

Abstract

Квадратурный фазовый детектор, содержащий последовательно соединенные первый фазовращатель на π/2, первый перемножитель сигналов и первый сумматор, выход которого является первым выходом устройства, второй фазовращатель на π/2, второй перемножитель сигналов, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные третий перемножитель сигналов и второй сумматор, а также инвертор и четвертый перемножитель сигналов, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, выход которого является вторым выходом устройства, при этом первый вход второго перемножителя сигналов, первый вход третьего перемножителя сигналов и вход первого фазовращателя на π/2 объединены и подключены к первому входу устройства, второй вход первого перемножителя сигналов, второй вход третьего перемножителя сигналов и вход второго фазовращателя на π/2 объединены и подключены ко второму входу устройства, инвертор включен между выходом второго фазовращателя на π/2 и вторым входом второго перемножителя сигналов, выход второго фазовращателя на π/2 соединен со вторым входом четвертого перемножителя сигналов, первый вход которого соединен с выходом первого фазовращателя на π/2.

Description

КВАДРАТУРНЫЙ ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР

Полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться в приемопередающей аппаратуре и измерительных приборах, в частности, в системах квадратурной автокомпенсации фазовых искажений.

Известен фазовый детектор, состоящий из последовательно включенных перемножителя сигналов и фильтра нижних частот (см. Проектирование радиолокационных приемных устройств. Под ред. М.А. Соколова, М., Высшая щкола, 1984, стр. 32, 33). Недостаток этого устройства состоит в том, что поскольку напряжение на выходе фазового детектора должно определяться разностью фаз подводимых сигналов, то после перемножителя включается фильтр нижних частот для подавления колебаний с удвоенной частотой, что обуславливает инфционность фазового детектора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фазовый, детектор с датчиками Холла, представляющим собой линейный параметрический демод}лятор, в котором для подавления колебаний с удвоенной частотой применяют фазоразностный метод (см. Шахгильдян В.В., Ляховкин А.А. Системы фазовой автоподстройки частоты. М., Связь, 1972, сгр. 39), который содержит два фазовращателя на л/2, два перемножителя сигналов (датчики Холла) и сумматор. В результате суммирования сигналов с двух перемножителей (датчиков Холла) на выходе сумматора (выходе фазового детектора) образуется напряжение, определяемое только разностью фаз двух подводимых сигналов

ифд(1) КфдИ и2 с08Ф1 С08Ф2+ 8ШФ1 81ПФ2 КфдЦ и2СО8ф

где Кфд - коэффициент преобразования перемножителей, Ф1 и Ф2 - мгновенные фазы двух входных сигналов, Ф Ф1 - Ф2 - мгновенная разность фаз.

Такое устройство является безинерционным, так как в нем отсутствует фильтр нижних частот. Однако в рассмотренном устройстве-прототипе В1яходное напряжение пропорционально только косинусу разности фаз входных сигналов. В то же время в системах автоматического регулирования, использующих принцип квадратурного сложения радиосигналов, необходимо в качестве управляющих напряжений иметь одновременно сигналы, изменяющиеся как по закону косинуса разности фаз, так и по закону синуса разности фаз, что в известном устройстве-прототипе получить

М.Кл.4 - Н 03 С 3/38

Целью предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в фазовый детектор, содержащий последовательно соединенные первый фазовращатель на 11/2, первый перемножитель сигналов и первый сумматор, выход которого является первым выходом устройства, второй фазовращатель на я/2, второй перемножитель сигналов, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, введены последовательно соединенные третий перемножитель сигналов и второй сумматор, а также инвертор и четвертый перемножитель сигналов, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, выход которого является вторым выходом устройства, при этом пq)вый вход второго перемножителя сигналов, первый вход третьего перемножителя сигналов и вход первого фазовращателя на 71/2 объединены и подключены к первому входу устройства, второй вход первого перемножителя сигналов, второй вход третьего перемножителя сигналов и вход второго фазовращателя на 7t/2 объединены и подключены к ко второму входу устройства, инвертор включен между выходом второго фазовращателя на я/2 и вторым входом второго перемножителя сигналов, выход второго фазовращателя на ii/2 соединен со вторым входом четвертого перемножителя сигналов, первый вход которого соединен с выходом первого фазовращателя на 7t/2.

Предлагаемое техническое решение, по мнению заявителя, обладает существенными отличиями, так как при поиске не выявлены аналоги, содержащие признаки, сходные с отличительными.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого квадратурного фазового детектора.

Квадратурный фазовый детектор содержит последовательно соединенные первый фазовращатель на 7с/2 ФВ1, пфвый перемножитель сигналов ПС2 и первый сумматор СУМЗ, выход которого является первых выходом устройства, второй фазовращатель на 11/2 ФВ4, второй перемножитель сигналов ПС5, выход которого соединен со вторым входом первого СУМЗ, последовательно соединенные третий перемножитель сигналов ПС6 и второй сумматор СУМ7, инвертор ИНВ8 и четвертый перемножитель сигналов ПС9. При этом первый вход второго ПС5, пqpвый вход третьего ПС6 и вход первого ФВ1 объединены и подключены к первому входу устройства, второй вход первого ПС2, второй вход третьего ПС6 и вход второго фазовращателя ФВ4 объединены и подключены ко второму входу устройства, инвертор ИНВ8 включен между выходом второго ФВ4 и вторым входом второго ПС5, выход второго ФВ4 соединен со вторым

вторым входом второго ПС5, выход второго ФВ4 соединен со вторым входом четвертого ПС 9, первый вход которого соединен с выходом первого ФВ1.

Квадратурный фазовый детектор работает следующим образом.

На первый сигнальный вход устройства поступает напряжение

UBXI UicosCcoot + ф), а на второй - ивх2 U2coscoot. После первого фазовращателя на л:/2 ФВ1 образуется сигнал ui Uisin(coot + ф), а после второго ФВ4 - U2 U2sin(ot. После инвертора ИНВ8 формируется сигнал из -Ujsincoot. В результате перемножения входных сигналов на выходе третьего ПС6 получается щ UBXI ивх2 Ui U2Cos(cDot + ф) cos coot, а на выходе второго ПС5 из UBXI -из -Ui U2cos(o)ot + ф) sincoot. Соответственно на выходе первого ПС2 формируется сигнал U6 ui ивх2 Ui U2 sin(a)ot + ф) coscoot, a на выходе четвертого перемножителя ПС9 и ui -ui UiU2 sin(ff)ot +ф)sinroot. В результате линейного суммирования на выходе первого СУМЗ Us U5 +U6 Ui U2 sin(a)ot +ф) cos root - cos(a)ot + ф) sincoot

Ul U2 В1Пф.

Ha выходе второго сумматора СУМ образуется сигнал U9 щ +U7 UiU2 cos(coot +ф) cosoot -ь sin(fuot +ф) sincoot UiU2 cosф.

Таким образом, на выходах предложенного квадратурного фазового детектора одновременно получаются напряжения, пропорциональные косинусу и синусу сдвига фаз, при этом функциональные возможности его значительно расширены. К тому же это устройство является безинерционным и может работать в любом частотном диапазоне.

Доказательством возможности существования предлагаемого устройства является то, что вводимые блоки типовые и могут быть выполнены с использованием широко известных микросхем. Перемножитель сигналов может быть выполнен на микросхемах 174ПС1, инвертор на высокочастотном инвертирующем усилителе, сумматоры могут быть выполнены пассгюными на резисторах. Фазовращатель на п/2 представляет собой резонансную цепь (например, контур), в которой подбором реактивных элементов (L, С) достигается фазовый сдвиг на 7t/2 выходного сигнала относительно входного.

Таким образом, предлагаемый безинерционный квадратурный фазовый детектор с расщиренными функциональными возможностями может найти широкое применение в различных устройствах, использующих принцип квадратурного преобразования сигналов, в частности в системах квадратурной автокомпенсации фазовых искажений.

Claims (1)

1. Квадратурный фазовый детектор, содержащий последовательно соединенные первый фазовращатель на π/2, первый перемножитель сигналов и первый сумматор, выход которого является первым выходом устройства, второй фазовращатель на π/2, второй перемножитель сигналов, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные третий перемножитель сигналов и второй сумматор, а также инвертор и четвертый перемножитель сигналов, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, выход которого является вторым выходом устройства, при этом первый вход второго перемножителя сигналов, первый вход третьего перемножителя сигналов и вход первого фазовращателя на π/2 объединены и подключены к первому входу устройства, второй вход первого перемножителя сигналов, второй вход третьего перемножителя сигналов и вход второго фазовращателя на π/2 объединены и подключены ко второму входу устройства, инвертор включен между выходом второго фазовращателя на π/2 и вторым входом второго перемножителя сигналов, выход второго фазовращателя на π/2 соединен со вторым входом четвертого перемножителя сигналов, первый вход которого соединен с выходом первого фазовращателя на π/2.