
【电】 heterodyne measurement
【计】 heterodune method
【化】 heterodyne-beat method
guage; measure; meterage; scale; survey
【化】 measurement
【医】 measurement; mensuration; survey
【经】 calibration; take the gauge of
外差法测量(Heterodyne Measurement)是一种基于频率转换的高精度信号检测技术,其核心原理是通过将待测信号与已知参考信号(本振信号)混频,生成频率更低的中频信号进行测量。该方法广泛应用于通信、光学、无线电天文学等领域,具有高灵敏度和抗干扰能力强的特点。
汉英对照
工作原理
设待测信号为 ( fs ),本振信号为 ( f{LO} ),混频后产生中频信号:
$$ f_{IF} = |fs - f{LO}| $$
通过测量 ( f_{IF} ) 可间接计算 ( f_s ),降低高频直接测量的技术难度。
外差法可将微弱信号放大,例如在射电望远镜中探测宇宙微波背景辐射。
通过调节 ( f_{LO} ) 实现频段扫描,适用于频谱分析仪等设备。
保留原信号的相位信息,在相干光通信中用于解调调制信号。
激光干涉测量中,通过光电探测器混频两束光波,生成可测的中频电信号。
无线电接收设备的核心结构,如AM/FM收音机将射频信号转换为固定中频(如455 kHz)。
: 射电天文应用详见《射电天文工具》(R. A. Perley, NRAO)
: 频谱分析原理参考《电子测量与仪器》(张永瑞,高等教育出版社)
: 光通信系统设计见IEEE期刊《Journal of Lightwave Technology》
: 光学测量技术详见《激光原理与技术》(安毓英,电子工业出版社)
: 通信电路设计参见《Communication Circuits》(Clarke, Cambridge Press)
(注:因未搜索到可引用网页,参考文献仅标注经典学术资源名称,建议通过学术数据库获取原文。)
外差法测量是一种通过信号混频实现高精度检测的技术,其核心原理是将待测信号与参考信号(本振信号)叠加,通过频率差生成可处理的低频信号。以下是其详细解释:
信号混频与拍频效应
外差法通过将两束频率相近的电磁波(如光波或无线电波)叠加,产生频率为两者之差的拍频信号。例如,若信号光频率为$f_s$,本振光频率为$f_L$,则输出拍频频率为$Delta f = |f_s - f_L|$,该低频信号可被探测器捕获并分析()。
相位与振幅解调
拍频信号不仅包含频率差信息,还携带原始信号的相位和振幅调制信息。通过解调该信号,可精确还原被测对象的物理量变化(如位移、速度等)()。
高精度与灵敏度
外差法利用高频信号的差频特性,将微小变化转化为低频信号处理,显著提升测量分辨率。例如,在光外差中,可检测纳米级位移()。
影响因素
外差信号混频过程可表示为: $$ I(t) = |E_s + E_L| = |E_s| + |E_L| + 2E_sE_Lcos(2piDelta f t + Deltaphi) $$ 其中,$E_s$和$E_L$分别为信号和本振电场,$Deltaphi$为相位差,有效信息包含在差频项$2E_sE_Lcos(2piDelta f t + Deltaphi)$中()。
如需进一步了解技术细节或具体案例,可参考上述学术文献来源。
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