Détection synchrone

La détection synchrone est une technique de traitement du signal hétérodyne permettant d'extraire des signaux de faible amplitude, mais à bande étroite, noyés dans du bruit important, à large bande, par multiplication du signal par un signal sinusoïdal de fréquence proche de celle de la fréquence moyenne à détecter. Dite aussi démodulation cohérente, elle peut s'analyser comme un changement de fréquence opéré sur une porteuse à fréquence intermédiaire. Elle se fait au moyen d'un instrument appelé amplificateur à détection synchrone (en anglais Lock-in amplifier). Hétérodyne La détection synchrone utilise la propriété d'orthogonalité des fonctions sinusoïdales. Soit un signal de la forme et une porteuse sinusoïdale de la forme . En multipliant ces deux fonctions, il vient compte tenu de l'identité trigonométrique : avec déphasage entre le signal et la porteuse, et . Si le signal ainsi multiplié par la porteuse est alors intégré sur une période T très supérieure à celle du signal ou de la porteuse, la valeur résultante ne sera non nulle que si et que la phase du signal n'est pas aléatoire, la valeur continue obtenue étant alors égale à . Du fait du caractère aléatoire de la phase d'une composante quelconque du bruit, seule la composante du signal « utile » de fréquence sera extraite par ce procédé. Si le signal est à basse fréquence, il pourra être préalablement modulé à la fréquence fp par un dispositif approprié, de façon à s'affranchir du bruit en 1/f. Un amplificateur à détection synchrone (en anglais : lock-in amplifier) permet de mettre en œuvre les principes de la détection synchrone. Le signal est amplifié en entrée, puis multiplié avec celui de la porteuse, qui peut soit venir d'un oscillateur interne, soit d'une source externe. Un filtre passe-bas, de fréquence de coupure variable permet alors de réaliser l'intégration. La majorité des détections synchrones actuelles est basée sur une haute performance de traitement numérique du signal (DSP).