質問: ホモダイン検出ってどういうものですか? ある光学系の本でホモダイン検出というものが出てきたのですが、これってどういうものなのでしょうか? 検索してみると何となくロックイン検出と同じもののように思えるのですが、どう違うのでしょうか? 出来ればヘテロダイン検出との違いも含めて教えて下さい。
回答: またお呼びですね。判りにくい説明で申し訳ありません。m(__)m 1、については、入力信号の周波数を f とすると、局部発信で作る周波数は、f + 455khz、(もしくは、f - 455khz) を作ります。 そうすると、f ± (f + 455khz)の二つの混合された信号が出来ます。 低い方が、(f + 455khz)- f = 455khz 高い方が、(f + 455khz) + f = 2f + 455khz です。 これを、低い方の周波数(つまり455khz)の同調回路を通すと、高い方(つまり 2f + 455khz)は除去(正しくは減衰)されて、455khz の搬送波で、元の f に含まれていた変調波が入ってる信号が出てきます。 搬送波が455khzになってるので、この後ろの同調回路は全て455khzで固定になります。 この中間周波増幅回路に流れ込む信号は、局部発振回路の信号そのままではない事に注意してください。 局部発振回路は、混合回路で、元の信号と混ぜられて、元の信号と局発の周波数の和と差の二つの周波数信号となって混合回路から出力され、それが中間周波増幅回路に入ります。 質問2は、上記を勘違いされている結果起こります。 最初に受信してる信号は、f であって、455khz ではありません。 最初の同調回路で、455khz はある程度除去されています。 問題になるのは、最初の同調回路から出てきた 455khz の残党ではなくて、電波として空中を飛んでる物が、直接中間周波増幅回路に飛び込んで来るものです。 この飛び込み電波は 455khz ならば混信(イメージ混信)になりますし、例えば、456khz だったりすると、中間周波の搬送波、455khz と混ざって、その差、1khz の音声信号が発生し、1khz の「ピー」という雑音が発生します。 これをビート混信(妨害)といいます。 これをダブルやトリプルにすると防げる理由は、中間周波増幅回路は前後に同調回路があるので、その出力比を大きくする事が出来るのと、中間周波数をもう一度変えるダブルやトリプルならば、最初にもっと高い周波数(よく使われるのは10.7mhz)にして、二度目を455khz にする事で、最初の段に飛び込む周波数では二段回目以後は周辺の混信や妨害は起きないからです。 当然ですが、最初の中間周波増幅に飛び込んで来る、外来の中間周波数はシールドなどでしっかり遮断しないと一回混信してしまった信号は分離できません。 3、直流増幅の難しさは、回路の実装にあります。 回路自体はおっしゃるように現在は高精度のicが沢山出回ってるので、昔のようにオフセット(つまり入力電圧に対する、増幅回路で使われる各種電源電圧の直流誤差の回り込み分)などを殆ど気にしなくても簡単に作れます。 昔はこれが大変だったことですが、ic化でほぼ解決されてます。 #今でも入力信号が非常に小さい場合は、オフセットが問題になり、オフセット調整が必要な場合が多いです。 もう一点、実装上の問題は、交流信号の増幅ではコンデンサーで直流成分をカットする事で、直流信号が重積していても、出力される交流信号に影響が出ないようにする事が簡単に出来ます。 しかし、直流増幅では、直接直流のまま増幅してしまうと、特に信号源インピーダンスが高い(つまり信号から供給できる電流が少ない)時に、迷走電流という、静電気や外部の電圧言からの漏れ電流などによる電圧誤差を含めて増幅してしまいます。 その為、ガードリング電極だとか、インピーダンス変換、シールドケーブルの使用、シールドケーブルは片側のみアースにして、グランドループを作らない事、ハイインピーダンス(ガラスエポキシ)基盤、最短距離アース、回路に外部の磁力線が侵入しないように磁気シールド、静電気による回路内の電位変動を防ぐ静電シールド、迷走電流を防ぐ為のフラックス除去など、設計よりも製作に非常に技術を要する部分が多いのです。 1.5ボルトを100倍にする回路なら簡単に作れますが、1.5ミリボルトを150ミリボルトにする回路は、直流増幅では大変な技術を要します。 回路自体は同じでも、実装技術で全く使い物にならない物が出来てしまいます。 直流のマイクロボルトの増幅では、もはや職人芸の世界です。 4、まずはこのあたりをご理解ください。 http://www.zea.jp/audio/icr2/icr2_01.htm http://ja.wikipedia.org/wiki/%e5%8f%97%e4%bf%a1%e6%a9%9f