Основные характеристики ФД

1. Амплитудно-фазовая характеристика - зависимость амплитуды выходного напряжения от разности фаз, т.е.

Uвых= F(jс-jо)= F(j)

2. Крутизна характеристики ФД - производная выходного напряжения по фазовому углу при заданных значениях Uc и Uo

Sфд=dUвых/dj

3. Коэффициент передачи ФД - отношение величины выходного напряжения к величине входного сигнала при заданных значениях j_с и j₀

Кфд= Uвых/ Uвх

Рассмотрим работу балансного фазового детектора (рис.3.78).

VD1

Uс(t) Uс Uz2 Uвых

Uс

VD2 Uz1

Рис.3.78. Фазовый детектор.

ФД состоит из двух амплитудных диодных детекторов, включенных по балансной схеме, на входы которых с помощью резонансных трансформаторов приложены сигнальное Uc(t) и опорное Uo(t) напряжения. При этом одно из напряжений, например сигнальное, действует на первый и второй амплитудные детекторы в противофазе, а другое - опорное, приложено синфазно.

Найдём аналитическое выражение для амплитудно-фазовой характеристики: К диоду VD1 приложено напряжение

U_vd1= U₀cosw₀t + U_ccos(w₀t +j) (1)

К диоду VD2 приложено напряжение

U_vd2= U₀cosw₀t – U_ccos(w₀t +j) (2)

Построим векторную диаграмму, используя теорему косинусов.

U_vd1= (3)

U_vd1=

С учётом этого напряжение на выходе ФД определяется равенством:

U_вых =U_¹1+ U_¹2= (U_g1+ U_g2)K_g (4)

Обозначим (Uc/Uo)=m, получим

U_вых=КgU₀( - ) (5)

возможны два случая: m =1; m << l

В случае, когда m =1, то выражение 5 преобразуется к виду:

U_вых=КgU₀( - )=КgU₀(cos(j/2)-sin(j/2)) (6)

В случае, когда m << 1, справедливо следующее приближенное выражение:

U_вых=2КgU₀( - )

Разложив квадратный корень в биноминальный ряд и ограничившись ввиду малого первыми двумя членами ряда, получим:

U_вых=2КgU₀cosj (7)

АФХ рассчитанные по формулам 6 и 7 графически представлены на рис.3.79.

Рис.3.79. АФХ фазового детектора.

В случае m =1 АФХ отличается повышенной линейностью. Однако мах. крутизна АФХ выше при m << 1.

Поскольку АФХ переходит через ноль при разности фаз сравниваемых колебаний, равной p /2, имея при этом максимальную крутизну, то исходный сдвиг сравниваемых колебаний выбирается равным. Коэффициент передачи ФД зависит от коэффициентов передачи амплитудных детекторов, входящих в его состав.

При больших сопротивлениях нагрузки предельное значение коэффициента передачи ФД равно 2.

К_фд=К_g1+К_g2=2

Постоянная времени RС цепочки выбирается из условия:

RC=1/2p f _мв

где: fмв - заданная верхняя частота фильтра.

В этом случае обеспечивается минимальное искажение формы выходного напряжения и требуемое быстродействие.

Ёмкость С выбирается из условия С ³ 10... 20Сак, а величина сопротивления R должна быть R>>Rig и выбирается из условия R Sg >>100....... 1000, где Sg- крутизна вольтамперной характеристики диода. Балансный ФД имеет высокую линейность и крутизну АФХ.

Вывод: Приемная система радиолокационной станции выполненная по схеме супергетеродинного приемника обладает высокими характеристиками и широко используется в радиолокационных станциях ЗРК.