Детектор продукта

Детектор продукта — это тип демодулятора, используемый для AM и SSB сигналов . Вместо того, чтобы преобразовывать огибающую сигнала в декодированную форму волны, как детектор огибающей , детектор продукта принимает произведение модулированного сигнала и гетеродина , отсюда и название. Детектор продукта представляет собой смеситель частот .

Детекторы продуктов могут быть спроектированы так, чтобы принимать входные сигналы ПЧ или ВЧ частот. Детектор продукта, который принимает сигнал ПЧ, будет использоваться в качестве блока демодулятора в супергетеродинном приемнике , а детектор, предназначенный для ВЧ, может быть объединен с ВЧ-усилителем и фильтром нижних частот в приемник прямого преобразования .

Простой детектор продуктов

Простейшая форма детектора продукта смешивает (или гетеродинирует) радиочастотный или ПЧ-сигнал с локально полученной несущей (генератор частоты биений или BFO) для создания копии звуковой частоты исходного аудиосигнала и продукта микшера с удвоенной частотой исходного радиочастотного сигнала. или частота ПЧ. Затем эту высокочастотную составляющую можно отфильтровать, оставив исходный сигнал звуковой частоты.

Математическая модель простого детектора продуктов

Если m ( t ) является исходным сообщением, можно показать, что сигнал AM

$\,x(t)=(C+m(t))\cos(\omega t).$

Умножение AM-сигнала x ( t ) на генератор на той же частоте, что и несущая, и в фазе с ней дает

$\,y(t)=(C+m(t))\cos(\omega t)\cos(\omega t),$

который можно переписать как

$\,y(t)=(C+m(t))\left({\tfrac {1}{2}}+{\tfrac {1}{2}}\cos(2\omega t)\right).$

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

Недостатки простого детектора продуктов

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

• Частота гетеродина должна быть такой же, как частота несущей, иначе выходное сообщение будет постепенно появляться и исчезать в случае AM или смещаться по частоте в случае SSB.
• Как только частота согласована, необходимо получить фазу несущей, иначе демодулированное сообщение будет ослаблено, но шум не будет.

Гетеродин можно синхронизировать с несущей с помощью системы фазовой автоподстройки частоты в схеме синхронного детектора . Для SSB единственным решением является создание высокостабильного генератора.

Другой пример

Существует также много других типов детекторов продуктов, которые практичны, если у вас есть доступ к оборудованию цифровой обработки сигналов . Например, можно умножить входящий сигнал на несущую, умноженную на квадрат другой несущей, сдвинутой по фазе с ней на 90°. Это создаст копию исходного сообщения и еще один AM-сигнал на четвертой гармонике посредством тригонометрического тождества .

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

Высокочастотную составляющую снова можно отфильтровать, оставив исходный сигнал.

Математическая модель детектора

Если m ( t ) является исходным сообщением, можно показать, что сигнал AM

$\,x(t)=(C+m(t))\cos(\omega t).$

Умножение AM-сигнала на новый набор частот дает

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

$=(C+m(t)){\frac {1-\cos 4\omega t}{8}}$

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

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

Более сложный детектор продуктов

Более сложный детектор продуктов может быть сконструирован по принципу однополосного модулятора. Создаются две копии модулированных входных сигналов. Первая копия микшируется локальным генератором и фильтруется низкими частотами . Вторая копия микшируется с копией генератора, сдвинутой по фазе на 90°, и выходной сигнал этого микшера также смещается по фазе на 90°, а затем фильтруется низкими частотами. Затем эти копии объединяются для создания исходного сообщения. Эта операция аналогична той, которую выполняет двухфазный синхронный усилитель . Пример: демодулятор IQ

Преимущества и недостатки

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

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

С другой стороны, детектор огибающей представляет собой простую и относительно недорогую схему, и он может обеспечить более высокую точность, поскольку нет возможности расстройки гетеродина.

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