Схемы металлоискателей MD4U

argo."В случае применения синхронного детектора ( у которого полоса пропускания несколько герц)"
Сам по себе синхронный детектор-это обычный перемножитель(если хотите смеситель) и его роль в детекторе перенести спектральную область отклика цели в низкочастотную область ,те мы получаем на выходе два сигнала верхней боковой(сумма спектров) и нижней боковой(разница спектров).И уже на выходе синхронного детектора стоит фильтр ,который и определяет полосу пропускания.В нашем случае выделяется низкочастотная спектральная составляющая(спектральная разница ).

Из-за того, что в качестве опорного сигнала используются прямоугольные импульсы следующие с частотой ТХ, для балансного перемножителя:
1. - детектирует гармоники с коэффициентами передачи 1/3-для 3й, 1/5-для 5й... и т.д.
2. - детектирует шумы по функции sin(x)/x в полосе пропускания (около 30% шумов за счет прямоугольности опорного сигнала)

Следует отличать ключевой режим работы синхронного детектора от гармонического режима.
Пример конкретного случая работы СД:

Вот, то же ключевой детектор -> http://jre.cplire.ru/win/sep07/2/text.html , но при этом гармоники улетают далеко в высокие частоты и снижаются шумы в полосе пропускания...

argo.Прямоугольник от синуса отличается только спектром.Это значит,что при смешивании прямоугольника с синусом Вы получите смесь гармонического с гармониками прямоугольника.Это можно глянуть осциллографом на выходе синхронного детектора -там будут вертикальные места с большой скоростью нарастания-это и есть проникший на выход спектр от Вашего прямоугольника.А полоса пропускания определяется фильтром на выходе.Посмотрите сигнал на выходе(в данном случае ключевого) синхронного детектора и все станет на свои места.В Вашем примере четко указана постоянная времени детектора-это и есть полоса фильтра за самим детектором .В металлодетекции полоса фильтра 0-200 Гц(учитывая статику),и соответственно полоса будет -200-+200 Гц от основной частоты.

Все правильно, но есть одно маленькое НО .. Синхронный детектор накапливает на ФНЧ сигнал не бесконечное время, чтобы считать опорный сигнал бесконечным во времени "меандром", с одиночными по частоте спектром. Т.е. по факту синусоидальный образ входного сигнала (одночастотный) перемножается на прямоугольный образ опорного сигнала. Спектр одночастотного сигнала - это одна частотная "палка", а спектр прямоугольного импульса - функция sin(x)/x, т.е на выходе перемножителя _в полосе пропускания_ получаем полосу частот результатов перемножения вида sin(x)/x. От такого "прямоугольника" получаем лишние шумы (~30%) из-за несовпадения формы синусоидального и прямоугольного сигналов. Квазиоптимальный перемножитель по ссылке, как раз и уменьшает это расхождение, что снижает шумы _в полосе пропускания_. Аналогом реализации этого процесса может служить - Дискретное Преобразование Фурье...

Прочитав написанное , можно прийти к выводу, что синхронный детектор ни на что не пригоден и абсолютно не применим в металлоискателях. Ибо получаем смесь всяких гармоник, полос частот и увеличение "лишних шумов". Короче ужас.
Однако , на самом деле синхронный детектор успешно применяется в металлоискателях, поскольку позволяет уловить сигналы , лежащие НИЖЕ УРОВНЯ ШУМОВ, отстроится от помех и тем самым повышает чувствительность МД. Такая вот реальность.

Есть предел возможностей (в определенный этап времени), но нет пределов совершенства...

argo.Основное свойство по которому синхронные детекторы применяются в металлоискателях-это их фазовая чувствительность.Благодаря этому мы реализуем как подавление грунта,так и дискриминацию.А остальное-это уже просто бонус.

А собственно в чём проблема ? Если у нас сигнал синусоидальный , а опорный сигнал прямоугольник - то достаточно будет поставить в цепь сигнала фильтр ( полосовой или ФНЧ ) , который подавляет все гармоники синуса , кроме первой . Тогда получится , что гармоники подавит этот фильтр , а всё остальное ( кроме полезного сигнала ) подавит сам синхронный детектор - и никакой разрухи ...

Конечно, гармоники излучаемого сигнала можно давить как со стороны ТХ, так и со стороны RX полосовыми фильтрами. Шум, кратный гармоникам, так же поступает на СД. Чем выше добротность фильтра - тем сильнее задавятся гармоники. Чем больше порядок входного полосового фильтра - тем больше будет подавление гармонических составляющих. Сам СД гармоники давит неохотно...
Шумы же _в полосе пропускания_ - СД практически не давит. Реализация устойчивого высокодобротного контура по полосе сравнимого с СД - не представляется возможным.
Квазиоптимальный перемножитель кратно отодвигает гармонические каналы приема по частоте, что способствует их большему подавлению и уменьшает шум _в полосе пропускания_

Вы можете отключить эти сообщения.

Можно конечно по-всякому , но - есть нюанс ... дело же в том , что если мы подавим гармоники синуса на передаче - то на приёме их не будет тоже , но на приёме , при использовании прямоугольной "опоры" - останутся "дырки" ( кратные гармоникам ) , они не будут никак подавлены , и туда полезут шумы и эфирные помехи . Если же мы давим гармоники на приёме , то этот фильтр сделает двойную работу - подавит как гармоники TX , так и шумы из эфира на RX ...




Вообще-то , шумы в полосе пропускания никакой детектор не давит , даже оптимальный . Собственно , перемножитель+интегратор , который часто используется - это же и есть оптимальный приёмник ( коррелятор ) , и лучше него никто работать не может . Любой , даже самый лучший контур или многоконтурный фильтр на входе приёмника - всё равно даст подавление шумов и помех , равное подавлению синхронного детектора при той же полосе пропускания - просто у синхронного детектора ( коррелятора ) эта полоса определяется полосой последетекторного фильтра . Применение же фильтров до детектора может быть оправдано не теоретическими , а чисто техническими соображениями - то есть , такой фильтр "подчистит" сигнал от эфирных помех , которые - при большом уровне - могут просто перегрузить наш синхронный детектор по входу . Ну а если перегрузки нет - тогда последетекторный фильтр ничем не хуже входного контура , а в реализации ещё и более удобный , да притом и фазу не крутит , и не требует настройки ....

Потом ещё надо понимать , что на самом деле синхронный детектор даёт преимущество в 3 дБ сигнал-шум по отношению к обычному амплитудному детектору при прочих равных условиях ( та же полоса и форма АЧХ ) - просто потому , что синхронный детектор фазочувствительный , и подавляет сдвинутые на 90 град. составляющие шумов во входном сигнале , а обычный амплитудный детектор , при наличии перед ним фильтра с той же полосой частот - их не подавляет . И никакой фильтр на входе их подавить не может - так как они находятся в той же полосе ... собственно , это используется , например , в более дорогих АМ приёмниках - там есть функция "синхронный детектор" , и при переходе на него - качество приёма в плохих условиях заметно улучшается ...

Давить не давит, но компенсирует при суммировании и усреднении !!!

Треть этих шумов не относится к синусоидальной форме сигнала... Хорошо бы их тоже отсечь квазиоптимальным перемножителем...

Схему нарисуйте, пожалуйста, с указанием номинала деталей.

Например, так ->

Можно подробнее об этой детали и о её цифрах, особенно о 8F ?

любой октавный делитель, например 561ИЕ10...
Частота задающего генератора в 8 раз больше рабочей частоты аппарата...

Выходит, либо частоту генератора Тх надо умножать в 8 раз, а после отправлять на Ваш октавный делитель, либо высокую частоту генератора делить на 8 и после буфера и усиления отправлять в катушку Тх ? И Вы думаете что после всех этих преобразований пропадут все гармоники и шумы исчезнут ?

Сергей, а что это за схема, как работает, в чем преимущество?

Я так понял, что через мультиплексор 8в1 один такт подается прямой сигнал, второй такт - инвертированый (-1), третий такт - умноженный на магическое 1.867 и т.д., но зачем это делать, и как это поможет для сигнал/шум - совершенно не понятно. Если это классическая схема, буду признателен, если дадите линк с описанием.Я ничего подобного не смог нагуглить

Есть же описание по ссылке на статью...А как реализовать?.., да как угодно... Я, просто, привел пример (может быть где-то и ошибся в рисовании). Для представлении на основе чего рисовалась схема, вот еще картинка (серым - опорная псевдоСинусоида, коэффициенты из статьи...)

Ну да , обычная аппроксимация синусоиды ступеньками ... другое дело , что на практике удобнее не усиливать сигнал в 1,86 раз , а заранее усилить , насколько нужно - а потом просто делить резисторами . Тогда схема сводится только к одному инвертору на ОУ на входе , линейке резисторов и коммутатору со счётчиком ... и да , кстати лучше разбивать полупериод не на 4 такта , а на 8 и счётчик делать с реверсом ( 8 тактов туда и 8 обратно ) . Тогда синусоида в результате получается более "гладкая" - потому что ступеньки поменьше

Квазиоптимальный перемножитель кратно отодвигает гармонические каналы приема по частоте, что способствует их большему подавлению и уменьшает шум _в полосе пропускания_[/quote ]

Ну, допустим, что каким -то чудом, с помощью квазиоптимального перемножителя, вы уменьшили шумы до величины теплового шума резистора и конденсатора RC-фильтра синхронного детектора. И что, это повысит глубину обнаружения цели в грунте? Устранит отклик грунта, превышающий сигнал от цели?

Кому-то и в песочке поковыряться в радость менее шумящим приборчиком, не обязательно по мусоркам шариться...