Detector de productos

Tipo de demodulador

Un detector de producto es un tipo de demodulador utilizado para señales AM y SSB . En lugar de convertir la envolvente de la señal en la forma de onda decodificada como un detector de envolvente , el detector de producto toma el producto de la señal modulada y un oscilador local , de ahí el nombre. Un detector de producto es un mezclador de frecuencia .

Los detectores de producto pueden diseñarse para aceptar entradas de frecuencia de FI o RF . Un detector de producto que acepta una señal de FI se utilizaría como un bloque demodulador en un receptor superheterodino , y un detector diseñado para RF se puede combinar con un amplificador de RF y un filtro de paso bajo en un receptor de conversión directa .

Un detector de productos sencillo

La forma más simple de detector de producto mezcla (o heterodina) la señal de RF o IF con un portador derivado localmente (el oscilador de frecuencia de batido o BFO) para producir una copia de frecuencia de audio de la señal de audio original y un producto mezclador al doble de la frecuencia de RF o IF original. Este componente de alta frecuencia se puede filtrar, dejando la señal de frecuencia de audio original.

Modelo matemático del detector de producto simple

Si m ( t ) es el mensaje original, se puede demostrar que la señal AM es

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

Al multiplicar la señal AM x ( t ) por un oscilador de la misma frecuencia y en fase con la portadora se obtiene

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

que puede reescribirse como

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

Después de filtrar el componente de alta frecuencia basado en cos(2ω t ) y el componente de CC C , se recuperará el mensaje original.

Desventajas del detector de producto simple

Aunque este sencillo detector funciona, tiene dos inconvenientes importantes:

• La frecuencia del oscilador local debe ser la misma que la frecuencia de la portadora, de lo contrario el mensaje de salida aparecerá y desaparecerá gradualmente en el caso de AM, o se desplazará en frecuencia en el caso de SSB.
• Una vez ajustada la frecuencia, se debe obtener la fase de la portadora, o de lo contrario el mensaje demodulado se atenuará, pero el ruido no.

El oscilador local se puede sincronizar con la portadora mediante un bucle de enganche de fase en una disposición de detector sincrónico . Para SSB, la única solución es construir un oscilador altamente estable.

Otro ejemplo

Existen también otros tipos de detectores de productos que resultan prácticos si se dispone de equipos de procesamiento de señales digitales . Por ejemplo, es posible multiplicar la señal entrante por la portadora, por el cuadrado de otra portadora desfasada 90° con respecto a ella. Esto producirá una copia del mensaje original y otra señal AM en el cuarto armónico, mediante la identidad trigonométrica.

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

El componente de alta frecuencia se puede filtrar nuevamente, dejando la señal original.

Modelo matemático del detector

Si m ( t ) es el mensaje original, se puede demostrar que la señal AM es

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

Al multiplicar la señal AM por el nuevo conjunto de frecuencias se obtiene

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

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

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

Después de filtrar el componente basado en cos(4ω t ) y el componente de CC C, se recuperará el mensaje original.

Un detector de productos más sofisticado

Se puede construir un detector de producto más sofisticado de una manera muy similar a un modulador de banda lateral única. Se crean dos copias de las señales de entrada moduladas. La primera copia se mezcla con un oscilador local y se filtra con un filtro de paso bajo . La segunda copia se mezcla con una copia del oscilador con desplazamiento de fase de 90° y la salida de este mezclador también se desplaza en fase de 90° y luego se filtra con un filtro de paso bajo. Luego, estas copias se combinan para producir el mensaje original. Esta operación es similar a la que realiza un amplificador de bloqueo de fase dual . Ejemplo: demodulador IQ

Ventajas y desventajas

El demodulador de producto tiene algunas ventajas sobre un detector de envolvente para la recepción de señales AM.

• El demodulador de producto puede decodificar AM sobremodulada y AM con portadora suprimida.
• Una señal demodulada con un detector de producto tendrá una relación señal-ruido mayor que la misma señal demodulada con un detector de envolvente.

Por otro lado, el detector de envolvente es un circuito simple y relativamente económico, y puede proporcionar una mayor fidelidad, ya que no hay posibilidad de desintonizar el oscilador local.

Se necesita un detector de producto (o equivalente) para demodular señales SSB.