Способ фазового детектирования

290398 боюз СоветскиХ Социалистических Респтблик( 1334683,18 ПК Н 031 Каеитет по де изобретений и аткрыти при Савете Министрае СССРуб чиковано 22 11,1970, Бюллетень2за 1971 я описния 4.111.197 ДК 621,376.4 (088.8 Да иуоликовав Авторыизобретения В, Попов, И. А Шилов и В. Ь, Болкон К,Заявител СЕСС:"ОЗНА Я СОБ ФАЗОВОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ овышение порного и с присоединением заявкиР 1 риоритет Изобретение относится к ооласти фазометрии и может быть использовано в фазовых светодальномерах.Измерение разности фаз между опорным и Гринимаемым сиГналом, прошедшим измер 51- 5 емое расстояние, в светодальномерах с использовашем сверхвысоких частот (СВЧ)основном производят ио нулевым точкам сигнала на выходе фотоприемной системы (экстремальный метод). В этих точках разность 10 фаз опорного и принимаемого сигналов сосзавляет 0,2 л, 4;т и т, д, Точность фиксации нулевых точек этим способом не является вы.сокой, так как крутизна изменения сигнала на выходе фотоприемной системы в этих точ ках не велика.Для повышения точности фиксации пулевых точек прибегают к коммутации фазы опорного электрического сигнала в приемном тракте дальномера или коммутации фазы х 10- 20 дулированного излучения на 180 в передающей части дальномера. Такая коммутация )азы приводит к появлению нулевых точек при разности фаз, равной н - " (п=-1,3,5,), что да 2 25 ет более высокую точность фиксации нулевых точек из-за увеличения крутизны изменения сигнала в этих точках.Целью изобретения является пточности измерегия разности фаз о 30 принимаемого сигналов в фазовом светодальиомере, работающем без коммутатора фазы,в котором в качестве фазового детекториспользуется фотоэлектрический усилите.ь(ФЭУ) с внешним модулируОщим устройством (например, СВЧ-резонатором),Это осуцествляется благодаря тому, ч гоОПОрное Высокочастотное напряжение иодОтиспрерыВИО на фо Оэлектри еский ирис)иики дополнительно модулируот низсо астонмсигналом напряжение для Высокочастотнонмодуляции источник излучения.На фиг. 1 изображена олок-схема светодальномера, реализуопего предлагаемыйспособ; на фиг. 2 - эиюры сигнала н ыходе фотоэлектрического усилггеля, где:а - .:нгенсивносгь светового потока, иадаОная на фотокатод фогоириемник, нри100%-иой глубине модуляции;б - фототок н выходе ФЭУ ири отсутствииСВЧ ОИОРИОГО наир 51 жения;6 - фототок, соотВетству 10 щии сдВИГу фаз .ме)кду опорным и принимаемым сигналом,равным 0;сдвигу рз г - фототок, соответствующш 2 д - фототок, соотВетстВу ющии сдигу )аз1) = л,Светодальномер содержит источник излучения 1, модулятор излучения 2, источник 3 постоянного напряжения, генератор 4 низкойчастоты, генератор СВЧ б, управляемый полупроводниковый или ферритовый СВс 1-вентиль б, оптическую приемную систему 7, отражатель света 8, фотоприемнпк (ФЭУ свнешним модулпрующцм устройством) 9, усилитель низкой частоты 10, сцнхродетектор 11с индикатором, оптическую передающую систему 12.К модулятору излучения 2 или к самомуисточнику 1 (в случае использования полупроводникового излучателя) подводится модулированное низкочастотным сигналом отгенератора Нс 1 4 напряжение СВЧ, а к фотоприемнику 9 подводится непрерывное опорное СВс 1-напряжение.В качестве фотоприемшг ка используетсяФЭУ, работающий в режиме фазового дегектировацця, Работа ФЭУ в таком режиме возможна В том слу 1 яе, сслц Опорное пяпряжецие, воздействуя па фототок ФЭУ, приводит1; добавочной модуляции фототока.Для подведения опорного напряжения вдиапазоне к УКВ используется внешнее модулирующее устройство в виде шайбы, сегкц,пслудиска ц т, д укрецл 51 емой па торцевойповерхности колбы ФЭУ.В СВЧ-диапазоне для этой цели используютСВЧ-резонаторы, таким образом, чтобы электрическое поле этого резонатора, к которомуподводится опорный СВЧ-сцгпягг, пронизывалофотокатод. В этом случае происходит добавочная модуляция фоготока, и средний фототокна выходе ФЭУ будет определяться следующим выражением:1 ф.т= - (1+0,бает сов р),где 1 р., - средний фототок при отсутствииэлектрического поля во внешнеммодулирующем устройстве (приотсутствии опорного сигнала),т - коэффициент глубины модуляцииизлучения;р - сдвиг фаз между опорным и принимаемым сигналом.Рассмотрим работу фазового детектора,когда излучение модулцровано цмпульсямцСВЧ.В этом случае излучение источника междуимпульсами СВЧ-напряжения постоянно иопределяется рабочей точкой модулятора излучения цлц рабочей точкой самого источника (при работе с полупроводниковым источником излучения), а средний фототок ФЭУ1 оравен - , так как между импульсами СВЧ-гл 2бина модуляции равна нулю (т=0).Этот средний фототок ФЭУ определяет некоторый отсчегцый уровень.Модулированное излучение источника,пройдя измеряемое расстояние, возвращаетсяи попадает на фотокатод приемника,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 При одновременном воздействии на фотокатод опорного и модулированного излучениясредний фототок на выходе ФЭУ зависит отсоотношения фаз между сигналами.При изменении разности фаз происходитодинаковое увеличение пгп уменьшение сцнала ца выходе ФЭУ относительно отсчетцого1 оуоовця равного - . Таким образом из выра 12жепця (1) и опор сигналов ца выходе ФЭУ(см. фцг. 2) следует, что пулевая точка соответствует наибольшей крутизне пзмецешгясигнала прц разности фаз равной гг - "2(гг = 1 3,5), а это позволяет производигьфиксацию пулевых точек с высокой точпостыл.При такой схеме питания модулятора цзлучсцця (или самого источника цзлучешя) ифотоприемника то шость фиксации разностифяз нс зявпси 1 ОГ сгяопльпостн раоочей точкц модулятор плп истоцпкя пзлученп 51,кяк смещение рабочей точки модулятора приводит только к смегцеццю отсчетцого уровняо- относительно которого происходит одина 2ковос увеличение цлц уменьшение низкочастотного сигнала в зависимости от соотношения фаз опорного и принимаемого сигнала.Кроме того, такая схема построешя приемного тракта предотвращает появление ложных сигналов от внешних засветок, так кяквнешние засветки являются постоянными иприводят также только к смещению отсчетцого уровня, а регистрация фазового сдвигапроисходит по низкочастотному сигналу, который содержится в модулированном свете.В случае подачи на модулятор излученияи на фотоприемник непрерывного СВЧ-сигнала регистрация фазового сигнала производплясь бы по экстремальному методу.В качестве модулятора СВЧ-напряженияможет слу 5 кить полупроводниковый илц феррцтовый вецпЛь. Усилитель низкой частоты10 необходим для усиления низкочастотнойсоставляющей продстектп ров апцого излучения, Сццхродетектор 11 применяется для увеЛ 11 чеция точности фазовых измерений, Низкочастотный генератор 4 управляет вентилем иявляется источником опорного напряжениясинхродетектора,По предлагаемой блок-схеме была собранаустановка, на которой произведена оценкаточности измерения фиксированного сдвигафаз кратного нечетному числу - , Погреш 2ность измерения фиксированного сдвига фаз,цри частоте модуляции 600 Мгг 1 це превышала 3 угл. миц. Предмет изобретения Способ фазового детектирования в фотоэлектрическомм приемнике, работающем в режиме гетеродинировацпя по фотокатоду, отета Типография, пр. Сапунова,личаюиийся тем, что, с целью повышения точности измерения разности фаз между опорным и принимаемым сигналами, опорное высокочастотное напряжение подают непрерывно на фотоэлектрический приемник и дополнительно модулируют низкочастотным сипилом напряжение для высокочастотной модуляции источника излучения,