Расчет фазового детектора (стр. 3 из 3)
Рис.16
Амплитуды результирующих напряжений
можно определить графически с помощью векторных диаграмм рисунок (16).Результирующий фазовый угол φ между векторами
определяются равенством φ= 
С помощью диограмм можно получить получить значение результирующих амплитуд напряжений, приложенных к диодам
(8); 
(9);Напряжение
детектируется на нагрузках амплитудных детекторов возникнут напряжения 
где 
коэффициент передачи амплитудного детектора.Результирующее выходное напряжение фазового детектора:
Это выражение представляет собой уравнение импульсно-фазовой характеристики балансного фазового детектора. Крутизну характеристики балансного фазового детектора можно найти, дифференцируя уравнение его импульсно-фазовой характеристики:
(10);Уравнение () можно упростить, разложив каждое слагаемое в степенной ряд и ограничившись первыми членами разложения
(11);При этом
по-прежнему определяется выражением (10). Если амплитуда одного из входных напряжений существенно больше амплитуды другого (например 
) уравнение характеристики оказывается еще более простым: 
(12);При этом
(13);Основное уравнение импульсно-фазовой характеристики (9) является симметричным относительно амплитуд входных сигналов
.Поэтому с точки зрения работы схемы безразлично какой из входных сигналов будет являться опорным.Для балансного фазового детектора характерно, что его входное напряжение зависит от соотношения амплитуд входных напряжений :(см.рис)
(14);Амплитудно-фазовые характеристик, приведенные на данном рисунке построены по формуле(11) для различных значений h. По оси ординат отложим обобщенные значения
. Анализ приведенных графиков позволит сделать следующие выводы. При 
характеристика практически считается линейной, крутизна ее согласно (10) будет равна: 
(15);Если
то характеристика приближается косинусоидальной, а крутизна детектора стремится к своему максимально возможному значению(13).Предельное значение обобщенной величины y=2 свидетельствует о том, что максимальное напряжение на выходе детектора не может превышать удвоенной величины наименьшего йз входных напряжений (при условии
). Предельное значение коэффициента передачи напряжения будет равно 
.При выполнении неравенства
величина максимального значения 
выходного напряжения зависит практически только от наименьшего из входных напряжений, в данном случае от
. Следовательно, если требуется, чтобы 
оставалось неизменным при работе фазового детектора в условиях изменения амплитуды одного сигналов, необходимо обеспечить постоянство амплитуды наименьшего из двух входных напряжений. Например, при постоянной амплитуде опорного напряжения ( 
) для сохранения неизменным входного напряжения пи колебаниях амплитуды напряжения входного сигнала ( 
) необходимо, чтобы всегда выполнялось условие 
.Оценим приближенно порядок входных сопротивлений балансного фазового детектора. Если внутреннее сопротивление диода, намного меньше сопротивления нагрузки, то входное сопротивление последовательного диодного детектора при достаточно больших входных напряжениях приближенно равно
.Следовательно, входное сопротивление балансного фазового детектора с стороны первого входа, пересчитанное по вторичной обмотке трансформатора
смотри рисунок(15) , будет равно сумме двух входных сопротивлений амплитудных диодных детекторов то есть: 
(16);Со стороны второго входа входное сопротивление, приведенное ко вторичной обмотке трансформатора
, будет складываться на двух параллельно включенных входных сопротивлений диодных детекторов, следовательно: 
(17);Заметим, что для упрощения все входные напряжения и сопротивления в схеме рассматривались проведенными ко вторичным обмоткам трансформаторов
. Очевидно эти величины можно легко пересчитать к первичным обмоткам, то есть непосредственно на оба входа схемы фазового детектора.Рассмотрим некоторые соотношения между элементами нагрузки балансного фазового детектора. Как уже отмечалось, величину резистора R выбирают на условии
. Постоянная времени нагрузки RC должна быть, с одной стороны такой, чтобы выполнялось известное из теории амплитудных детекторов неравенство : 
(18);где
-минимальная частота входных напряжений детектора. С другой стороны, чтобы при 
не искажалось форма выходного напряжения и таким образом и таким образом обеспечивалась требуемое быстродействие, должно выполнятся условие 
(19);Последнее неравенство, очевидно, теряет свой смысл, когда ω1 = ω2 . В этом случае верхняя граница постоянной времени RCбудет определяться возможной максимальной скоростью изменения фазового угла ω0 = ω1 – ω2 между сравниваемыми напряжениями.
Заключение
При практическом использовании фазовых детекторов (особенно в системе фазовой автоподстройки частоты) предъявляются весьма высокие требования к фильтрации отличных от ω1- ω2 комбинационных частот на выходе детектора, неизбежно образующихся в процессе детектирования. Эти побочные комбинационные составляющие отрицательно сказываются и на работе системы автоподстройки и могут привести к значительным ошибкам. В тех случаях, когда предъявляются высокие требования к фильтрации указанных комбинационных составляющих, прибегают к использованию более сложных (например, кольцевых) фазовых детекторов. Хорошие результаты могут быть также получены при использовании коммутаторных фазовых детекторов.
Достоинства: Большая линейность характеристики, если U0=Uc/2, то будет максимум области линейности характеристики; большая крутизна; характеристика проходит через ноль.
Недостаток: более сложное построение.
Список литературы
1. Проектирование радиоприёмных устройств: Учебное пособие для вузов под редакцией А.П. Сиверса - М.: Советское радио, 1976 .
2. Радиоприёмные устройства: Учебник для вузов под редакцией
Н.Н. Фомина - М.: Радио и связь, 1996.
3.Радиоприемные устройства: О.В. Головин - М.: Высшая Школа, 1997
4. Разработка структурной схемы радиоприёмного устройства: Учебное пособие по курсовому проектированию. Сидоров В.М. -М.: типография ВЗЭИС, 1988.
5. Горшков Б.И. Элементы радиоэлектронных ус