Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
Один из таких ГОНов на рис. 122, б обведен штриховой линией. Он состоит из опорного источника света — лампочки накаливания JI, объектива 02 и фотоприемника Пр2. Свет от опорного источника фокусируется на поверхности растра в зоне, свободной
144
от изображения цели, модулируется пленко^ растра и воспринимается отдельным приемником, вырабатывающим сигнал, фаза которого жестко связана с положением растра.
Излучение цели фокусируется на поверхности растра объективом 0lf проходит через пленку растра и конденсором К направляется на приемник Прх.
Для измерения разности фаз сигнала ис и опорного напряжения «от Т- е. декодирования информации о положении цели в поле зрения, используются различные схемы фазовых детекторов, которые для фиксированного значения фазы называются также синхронными детекторами.
Принцип действия фазового детектора состоит в том, что сигнал переменного тока, подлежащий выпрямлению, поступает в нагрузку через сопротивление, величина которого с помощью опорного напряжения изменяется во времени синхронно с частотой изменения сигнала. В простейшем случае (схема на рис. 123) в качестве переменного сопротивления можно применить контакт /С, включенный последовательно с нагрузкой RH и управляемый генератором опорного напряжения (на схеме не показан) синхронно с частотой входного сигнала ис. Следовательно, действие ключа состоит в том, что он попеременно то замыкает цепь на время, равное половине периода сигнала переменного тока, то размыкает цепь на такое же время.
Таким образом, проводимость цепи g равна либо нулю, либо ]/Ru в зависимости от того, разомкнут или замкнут ключ. Временные графики, приведенные на рис. 123, позволяют понять принцип действия. На первом графике (кривая /) представлены положения контакта К и проводимость цени g: первую половину периода контакт замкнут (проводимость цепи g — 1 //?„), вторую — разомкнут (проводимость цепи g = 0). Кривые 2, 4, 6 показывают форму сигнала ис, вырабатываемого приемником излучения при различных (I, II, III) положениях изображения цели на ленте анализатора (иС[, иС[1, «Сш)- Кривые 3, 5, 7 показывают, как изменяется выходное напряжение фазового детектора мвых при отсутствии в схеме фильтра RC (сплошная кривая) и при наличии фильтра (штриховая линия) для тех же трех положений изображения цели — миыхг «11ЫХП, fWIH- Из графиков с очевидностью следует, что выходной сигнал фазового детектора представляет собой постоянное или пульсирующее напряжение, величина которого (среднее значение) зависит от соотношения между фазами входного сигнала и опорного напряжения.
Величину напряжения на выходе фазового детектора можно найти следующим образом. Обозначим проводимость цепи с клю-ч°м 1\ в схеме, представленной на рис. 123, через g и примем для простоты, что она изменяется по синусоидальному закону с частотой (о0, тогда
g = go (1 + sin ©of).
145
Если на входе схемы действует напряжение ис = «о sin (co0f + ф),
то ток в цепи равен
» = «eg = «ego bin (си+ ф) + sin (ci)0f f ф) X X sin w0/] = «0g-0 [sin (<o0f + ф) — 0,5 cos (2co0f -f- ф) +
+ 0,5 cos ф].
В полученном выражении первое слагаемое представляет собой исходное модулированное колебание с частотой о)0, второе —
к
Г——j----------< -Н
UcC
«и Сз
§ ^Разомкнут §?§ Замкнут Ucj
иШ}
, Проводимость цепи g
Г-—--------J.-------< -н?=>—р
и Пых у <
г/
/Л
&ШГ,
Рис. 123. Принципиальная схема и временные графики работы фазового детектора:
1—7 — номера кривых
имеет вдвое большую частоту, а третье — есть сигнал постоянного тока, величина которого зависит от разности фаз между входным напряжением и изменением проводимости цепи.
146
Если к выходным зажимам рассматриваемой схемы подключить простейший /^С-фильтр, то при со0/?С 1 высокочастот-
ными составляющими выходного сигнала можно пренебречь. Таким образом, выходное напряжение оказывается пропорциональным cos ф
«вых == iRn 0,5Wogo^?H COS tp = «вых0 COS ф,
причем отнишение мПых0/«о обычно называют коэффициентом передачи детектора, следовательно,
«вых = *д«о cos ф,
ГДе &д = «вых0/«о-
Если частота входного напряжения со отличается от частоты изменения проводимости цепи со0, то через /^С-фильтр проходят только составляющие разностной частоты Дсо = со — со0и коэффициент передачи оказывается зависящим от величины расстройки Дсо и постоянной времени фильтра т = RC, так что
К = kJW А®2 — 1 /т* )•
Это выражение совпадает с выражением для обычной резонансной кривой, в которой роль затухания играет величина 1/т. Следовательно, чем больше постоянная времени фильтра, тем острее «резонансная кривая» детектора. Так как максимум коэффициента передачи достигается, когда Дсо — 0, т. е. при синхронном режиме, фазовый детектор называют также синхронным.
При построении практических схем фазовых детекторов приходится решать ряд задач, связанных с симметрией и стабильностью отдельных ветвей и элементов схемы, так как обычно необходимо обеспечивать выполнение следующих основных условий:
выходное напряжение фазового детектора должно быть минимальным при отсутствии сигнала на входе, т. е. опорное напряжение не должно проходить через схему детектора;
