要恢復(fù)圖1中的信號(hào)，您只需設(shè)計(jì)窄帶帶通濾波器，以去除其它頻率信號(hào)僅保留目標(biāo)頻率信號(hào)，然后測(cè)量信號(hào)的幅度。在實(shí)踐中，設(shè)計(jì)具有分立組件的極窄(高Q)帶通濾波器非常具有挑戰(zhàn)性。如果規(guī)格要求極窄的濾波器，則更不可能辦到。此外，您可以使用同步解調(diào)將已調(diào)制的信號(hào)移回直流，同時(shí)濾除與參考信號(hào)不同步的其他信號(hào)。運(yùn)用此技術(shù)的儀器稱作鎖相放大器。

要簡單介紹鎖定放大器，不妨首先描述圖2中所示的應(yīng)用。一個(gè)調(diào)制為1 kHz的光源照亮測(cè)試表面，一個(gè)光電二極管測(cè)量表面反射的光量，反射光量與累積的污染量成正比。假設(shè)參考信號(hào)和測(cè)量均為正弦波(頻率和相位均相同，但是幅度不同)。假設(shè)參考信號(hào)以固定的幅度驅(qū)動(dòng)光電二極管，則測(cè)量的幅度會(huì)隨著反射的光量而變化(在其他應(yīng)用中，這與測(cè)量的物理參數(shù)相對(duì)應(yīng))。

將兩個(gè)正弦波相乘的結(jié)果是頻率組分在兩個(gè)輸入正弦波之和以及之差上的一個(gè)信號(hào)。在此情況下，兩個(gè)正弦波具有相同的頻率，公式1顯示的結(jié)果表明一個(gè)直流信號(hào)，另一個(gè)信號(hào)是原始頻率兩倍(負(fù)號(hào)指示180°的相移)。低通濾波器會(huì)移除信號(hào)直流組分以外的所有組分。

如果您考慮噪雜的輸入信號(hào)，則運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)會(huì)非常明顯。多乘法級(jí)輸出仍會(huì)導(dǎo)致只有調(diào)制頻率下的信號(hào)才會(huì)移回到直流，所有其他頻率組分會(huì)移至其他非直流頻率。例如，圖3介紹了具有50 Hz和2.5 kHz強(qiáng)噪聲源的系統(tǒng)，以及使用1 kHz正弦波調(diào)制的非常弱的目標(biāo)信號(hào)。