
【电】 heterodyne frequency
【电】 heterodyne; heterodyning
frequency
【计】 F; frequency
【化】 frequency
【医】 frequency
【经】 frequency
在电子工程和通信领域,外差频率(Heterodyne Frequency) 指两个不同频率的信号通过非线性器件(如混频器)相互作用后,产生的差频(Difference Frequency) 或和频(Sum Frequency) 分量。其核心原理是利用频率转换实现信号处理或测量,常见于接收机、频谱分析仪等设备。
基本概念
外差指将输入信号与本振信号(Local Oscillator, LO)混合,生成中频信号(Intermediate Frequency, IF)。若输入信号频率为 (fs),本振频率为 (f{LO}),则外差频率主要体现为二者的差值或和值:
$$ f_{IF} = |fs pm f{LO}| $$
其中,差频 ( |fs - f{LO}| ) 是最常用的中频输出形式。
物理过程
混频器的非线性特性导致输入信号与本振信号相乘,产生新频率分量。例如:
输出包含 ( cos(2pi (fs + f{LO}) t) ) 和 ( cos(2pi |fs - f{LO}| t) ),后者经滤波后作为有效输出。
无线电接收机通过外差原理将高频信号转换为固定中频(如455 kHz或10.7 MHz),便于放大和滤波,提升选择性与灵敏度。
频谱仪利用扫频本振与输入信号混频,将不同频率分量依次转换到中频,再通过检波器分析幅度。
外差技术可精确测量微小频率变化,例如激光干涉仪中通过拍频信号检测位移或速度。
来源:
外差频率是通信和无线电技术中的核心概念,指两个不同频率信号通过非线性混合(如调制或混频)产生的新频率。以下是详细解释:
核心概念
外差频率源于两个不同频率信号(如射频信号和本地振荡器信号)的相互作用,通过混频器生成差频(差拍)。例如,频率为$f_1$和$f_2$的信号混合后,会产生$|f_1 - f_2|$的新频率。
超外差技术的延伸
在超外差系统中,外差频率被进一步处理为中频(IF),便于信号放大和滤波。例如,接收机将高频信号转换为固定中频(如100 kHz),以提升接收灵敏度。
频率转换
通过外差技术,可将高频信号转换为低频(或反之),简化信号处理。例如,收音机将射频信号转换为中频,便于解调音频信号。
抑制干扰
固定中频设计能有效滤除镜像频率等干扰,提升信号质量。
外差频率计算可表示为:
$$
f{text{外差}} = |f{text{信号}} - f{text{本振}}|
$$
其中,$f{text{信号}}$为输入信号频率,$f_{text{本振}}$为本地振荡器频率。
如需进一步了解技术细节(如镜像频率抑制),可参考通信工程教材或专业文献。
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