Фазовый детектор — это устройство, сравнивающее фазы двух сигналов равных или близких частот. Фазовый детектор формирует напряжение, пропорциональное разности фаз.
Для определения фазы неизвестного колебания требуется точка отсчета, которая будет определять начало координат. Обычно в качестве такой точки отсчета выступает опорное синусоидальное колебание, вырабатываемое местным генератором (гетеродином). При этом для выделения фазы можно воспользоваться тригонометрическим тождеством:
(1)
При условии равенства частот принимаемого сигнала и гетеродина формула преобразуется к виду:
(2)
Напряжение с удвоенной частотой принимаемого сигнала (удвоенной промежуточной частотой) на выходе фазового детектора легко подавляется фильтром низких частот и в дальнейшем анализе не учитывается:
(3)
Учитывая, что синус малого угла равен значению самого угла, на выходе аналогового умножителя сигналов присутствует напряжение, пропорциональное фазе принимаемого сигнала. Иначе говоря, в качестве фазового детектора может выступать аналоговый умножитель сигналов, к одному из входов которого подключен генератор с частотой, равной частоте принимаемого сигнала.
К сожалению, из той же формулы напряжения на выходе умножителя сигналов видна зависимость выходного напряжения от амплитуды входного сигнала и сигнала местного генератора (гетеродина). Поэтому перед детектированием фазомодулированного сигнала в фазовом детекторе напряжение входного сигнала должно быть ограничено по амплитуде.
В ряде схем фазовых детекторов в результате ограничения или по ряду других причин (синтезатор частот, умножитель тактовой частоты) применяются сигналы с логическими уровнями. В этом случае в качестве цифрового фазового детектора можно применить схему "исключающего или".
Структурная схема фазового детектора, реализованная по описанному выше принципу, приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Структурная схема фазового детектора
Форма напряжения на выходе ограничителя амплитуды приближается к прямоугольной форме сигнала со скважностью равной двум. Напряжение (или ток) на выходе местного генератора (гетеродина) тоже стараются получить прямоугольной формы. Для более точного формирования прямоугольного сигнала гетеродина с равной длительностью положительного и отрицательного значения достаточно часто применяют генератор с удвоенной частотой. Затем понижают ее на двоичном делителе (T-триггере). В результате формула (3) преобразуется к следующему виду:
(4)
Линейный участок передаточной характеристики фазового детектора в результате применения прямоугольных колебаний расширяется
до диапазона 
. Пример передаточной характеристики фазового детектора AD9901 приведен на рисунке 2.
Рисунок 2. Передаточная характеристика фазового детектора AD9901
Отклонение передаточной характеристики от линейного закона в микросхеме вызвано ее конечным быстродействием.
Дата последнего обновления файла 16.12.2017
