8.9.1 Фазовые детекторы коммуникационного типа

Для коммуникационных ФД изменение параметров цепи является характерным признаком, а векторное сложение сигнального и опорного сигналов – не обязательно, т.е. они могут действовать в различных точках схемы ФД. При этом ФД подобен преобразователю частоты, в котором сигнальное и гетеродинное напряжения прикладывается к различным электродам преобразовательного элемента (или к различным активным приборам, образующим сложный преобразовательный элемент).

Различия между векторомерным и коммуникационным ФД проявляются только при воздействии сложных сигналов, так как они обладают различными нелинейными свойствами.

В состав ФД входят два коммутирующих элемента К1 и К2, включенные таким образом, что опорное напряжение U₀ подается на них синфазно и не вызывает появления напряжения на выходе ФД при отсутствии сигнала на входе схемы (рис. 8.17).

Роль ключей могут играть полевые или биполярные транзисторы, а роль источника питания выполняет источник опорного напряжения, который должен обладать необходимой мощностью. Опорное напряжение может выполнять роль управляющего напряжения и подаваться в этом случае на бестоковый (или малотоковый) электрод коммутирующего элемента (например, второй затвор полевого транзистора). Обычно опорное напряжение U₀ представляет собой квадратную волну напряжения, сформированную из синусоиды той же частоты.

Рис. 8.17. Структурная схема ФД коммуникационного типа

Работу коммутационного ФД можно пояснить с помощью эпюра напряжения. В случае, когда сдвиг фаз между опорным и сигнальными напряжениями равен нулю, имеет место синхронное детектирование сигналов (рис. 8.18 а).

Осциллограммы напряжений приведены для одного плеча, так как напряжения в другом плече формируются аналогичным образом и имеют противоположный знак. Ключи пропускают на нагрузку лишь часть исходного напряжения. За счет емкость нагрузки осуществляется выделение постоянной составляющей, которая и является эффектом детектирования.

Если начальная разность фаз между опорным и сигнальными напряжениями равна /2, то постоянная составляющая на выходе одного из каналов равна напряжению смещения, так как отрезок синусоиды, который прошел на выход детектора имеет постоянную составляющую равную нулю. Сдвиг сигнального напряжения по фазе относительно опорного приводит к появлению постоянной составляющей (последняя может быть как положительная так и отрицательная в зависимости от фазового сдвига). Таким образом, изменение фазы приводит к изменению постоянной составляющей, выделяемой на нагрузке детектора.

а) =0 б) =/2

Рис. 8.18. Эпюры напряжений

Применение двухканальной системы, представленной на рис. 8.17, обеспечивает напряжение на выходе ФД равное 0 при сдвиге фаз между опорным и сигнальным напряжениями равным /2.

Отклонение фазы от этого значения в ту или иную сторону приводит к изменению выходного напряжения либо в положительную либо в отрицательную сторону. Балансные схемы ФД обладают высокой линейностью характеристик вблизи нуля.