
【电】 heterodyne principle
【电】 heterodyne; heterodyning
elements; philosophy; principium; principle; theory
【化】 principle
【医】 mechanism; principle; rationale
【经】 ground work; principle
外差原理(Heterodyne Principle)是电子工程与通信技术中的基础概念,指将两个不同频率的信号混合以生成新频率分量的过程。其英文术语"Heterodyne"源自希腊语"heteros"(不同)和"dynamis"(力),字面含义为"不同频率的相互作用"。以下是基于权威文献的综合解释:
核心定义
外差原理通过非线性器件(如混频器)将高频信号与本地振荡器信号结合,输出包含原信号、和频与差频的中频信号。该现象由加拿大工程师Reginald Fessenden于1901年首次实现,现广泛应用于无线电接收机、雷达系统和光学干涉测量。
数学表达式
设输入信号为$fs$,本地振荡频率为$f{LO}$,则输出中频: $$ f_{IF} = |fs - f{LO}| $$ 此公式解释了超外差接收机通过频率转换降低信号处理难度的机制(来源:《IEEE信号处理手册》)。
技术优势
• 频率降噪:将高频信号转为易处理的中频
• 选择性增强:通过滤波提升信噪比
• 跨领域适用性:从微波通信到激光光谱分析(参考:美国物理学会期刊)
术语对比
与"内差(Homodyne)"检测不同,外差技术保留载波相位信息,更适合微弱信号解调(来源:《牛津电子工程词典》第5版)。在中文技术标准GB/T 4365-2003中,外差原理被定义为"利用非线性特性实现频率变换的方法"。
注:本文引用的学术文献可通过中国知网(CNKI)、IEEE Xplore数字图书馆等权威平台检索原文。
外差原理是信号处理中的一种基础技术,主要通过混合两个不同频率的信号,生成新的频率成分(通常为频率的“和”与“差”),并利用这些成分进行后续处理。以下是其核心要点和具体应用:
外差原理的核心在于通过两路信号的频率叠加,产生新的频率成分。例如,若输入信号频率为( f_1 )和( f_2 ),则会生成( f_1 + f_2 )和( |f_1 - f_2| )两种新频率。通常选择差频( |f_1 - f_2| )进行信号提取,因其更易通过滤波器处理。
外差技术最早于1901年提出,初期用于无线电信号处理,后扩展至光学和精密测量领域。其优势在于能够将高频信号转换为更易处理的中低频信号。
外差原理的本质是频率变换与信号提取,广泛应用于通信、光学测量等领域。具体实现可能因应用场景不同而有所差异,例如是否需要混频器或依赖相干性光源。
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