Детектор продукта - Product detector

Детектор продукт представляет собой тип демодулятора используется для AM и SSB сигналов. Вместо преобразования огибающей сигнала в декодированную форму волны, как детектор огибающей, детектор произведения принимает произведение модулированного сигнала и гетеродина , отсюда и название. Детектор продукта - это частотный смеситель .

Детекторы продукта могут быть разработаны для приема входных сигналов ПЧ или РЧ . Детектор продукта, который принимает сигнал ПЧ, будет использоваться в качестве блока демодулятора в супергетеродинном приемнике , а детектор, предназначенный для ВЧ, может быть объединен с усилителем ВЧ и фильтром нижних частот в приемник прямого преобразования .

Простой детектор продукта

Самая простая форма детектора продукта смешивает (или гетеродинно) сигнал RF или IF с локально производной несущей (осциллятор частоты биений, или BFO) для создания копии звуковой частоты исходного звукового сигнала и продукта микшера с удвоенной исходной RF или частота ПЧ. Затем этот высокочастотный компонент можно отфильтровать, оставив исходный сигнал звуковой частоты.

Математическая модель простого детектора продукта

Если m ( t ) - исходное сообщение, можно показать, что сигнал AM

${\ Displaystyle \, Икс (Т) = (С + м (т)) \ соз (\ Омега т).}$

Умножение AM-сигнала x ( t ) на генератор на той же частоте и в фазе с несущей дает

${\ Displaystyle \, Y (T) знак равно (С + м (т)) \ соз (\ омега т) \ соз (\ омега т),}$

который можно переписать как

${\ Displaystyle \, Y (T) = (C + m (t)) \ left ({\ tfrac {1} {2}} + {\ tfrac {1} {2}} \ cos (2 \ omega t) \право).}$

После фильтрации высокочастотной составляющей на основе cos (2ω t ) и постоянной составляющей C исходное сообщение будет восстановлено.

Недостатки простого детектора продукта

Хотя этот простой детектор работает, у него есть два основных недостатка:

• Частота гетеродина должна быть такой же, как частота несущей, в противном случае выходное сообщение будет постепенно увеличиваться и исчезать в случае AM, или будет сдвигаться по частоте в случае SSB.
• Как только частота согласована, должна быть получена фаза несущей, иначе демодулированное сообщение будет ослаблено, но шум не будет.

Частоту несущей AM можно точно определить с помощью петли фазовой автоподстройки частоты , но для SSB единственным решением является создание высокостабильного генератора.

Другой пример

Есть также много других видов детекторов продуктов, которые можно использовать, если у вас есть доступ к оборудованию цифровой обработки сигналов . Например, можно умножить входящий сигнал на несущую, умножив на квадрат другой несущей, сдвинутой по фазе на 90 ° с ней. Это создаст копию исходного сообщения и другой сигнал AM на четвертой гармонике с помощью тригонометрического тождества.

${\ displaystyle \ sin ^ {2} \ theta \ cos ^ {2} \ theta = {\ frac {1- \ cos 4 \ theta} {8}}}$

Высокочастотная составляющая снова может быть отфильтрована, оставив исходный сигнал.

Математическая модель детектора

Если m ( t ) - исходное сообщение, можно показать, что сигнал AM

${\ Displaystyle \, Икс (Т) = (С + м (т)) \ соз (\ Омега т).}$

Умножение сигнала AM на новый набор частот дает

${\ Displaystyle \, Y (T) = (C + m (t)) \ sin ^ {2} (\ omega t) \ cos ^ {2} (\ omega t)}$

${\ Displaystyle = (С + м (т)) {\ гидроразрыва {1- \ соз 4 \ омега т} {8}}}$

${\ displaystyle = {\ frac {(C + m (t))} {8}} - {\ frac {(C + m (t)) \ cos 4 \ omega t} {8}}.}$

После фильтрации компонента на основе cos (4ω t ) и компонента постоянного тока C исходное сообщение будет восстановлено.

Более совершенный детектор продукта

Более сложный детектор продукта может быть построен так же, как однополосный модулятор. Создаются две копии модулированных входных сигналов. Первая копия смешана с гетеродином и фильтруется нижними частотами . Вторая копия микшируется с копией осциллятора, сдвинутой по фазе на 90 °, и выходной сигнал этого микшера также сдвигается по фазе на 90 ° и затем фильтруется нижними частотами. Затем эти копии объединяются для создания исходного сообщения. Эта операция аналогична операции, выполняемой двухфазным синхронным усилителем . Пример: демодулятор IQ

Преимущества и недостатки

Демодулятор продукта имеет некоторые преимущества перед детектором огибающей для приема AM-сигнала.

• Демодулятор продукта может декодировать перемодулированные AM и AM с подавленной несущей.
• Сигнал, демодулированный детектором произведения, будет иметь более высокое отношение сигнал / шум, чем тот же сигнал, демодулированный детектором огибающей.

С другой стороны, детектор огибающей - это простая и относительно недорогая схема, которая может обеспечить более высокую точность воспроизведения, поскольку нет возможности ошибочной настройки гетеродина.

Детектор продукта (или эквивалент) необходим для демодуляции сигналов SSB.