
【電】 heterodyne measurement
【計】 heterodune method
【化】 heterodyne-beat method
guage; measure; meterage; scale; survey
【化】 measurement
【醫】 measurement; mensuration; survey
【經】 calibration; take the gauge of
外差法測量(Heterodyne Measurement)是一種基于頻率轉換的高精度信號檢測技術,其核心原理是通過将待測信號與已知參考信號(本振信號)混頻,生成頻率更低的中頻信號進行測量。該方法廣泛應用于通信、光學、無線電天文學等領域,具有高靈敏度和抗幹擾能力強的特點。
漢英對照
工作原理
設待測信號為 ( fs ),本振信號為 ( f{LO} ),混頻後産生中頻信號:
$$ f_{IF} = |fs - f{LO}| $$
通過測量 ( f_{IF} ) 可間接計算 ( f_s ),降低高頻直接測量的技術難度。
外差法可将微弱信號放大,例如在射電望遠鏡中探測宇宙微波背景輻射。
通過調節 ( f_{LO} ) 實現頻段掃描,適用于頻譜分析儀等設備。
保留原信號的相位信息,在相幹光通信中用于解調調制信號。
激光幹涉測量中,通過光電探測器混頻兩束光波,生成可測的中頻電信號。
無線電接收設備的核心結構,如AM/FM收音機将射頻信號轉換為固定中頻(如455 kHz)。
: 射電天文應用詳見《射電天文工具》(R. A. Perley, NRAO)
: 頻譜分析原理參考《電子測量與儀器》(張永瑞,高等教育出版社)
: 光通信系統設計見IEEE期刊《Journal of Lightwave Technology》
: 光學測量技術詳見《激光原理與技術》(安毓英,電子工業出版社)
: 通信電路設計參見《Communication Circuits》(Clarke, Cambridge Press)
(注:因未搜索到可引用網頁,參考文獻僅标注經典學術資源名稱,建議通過學術數據庫獲取原文。)
外差法測量是一種通過信號混頻實現高精度檢測的技術,其核心原理是将待測信號與參考信號(本振信號)疊加,通過頻率差生成可處理的低頻信號。以下是其詳細解釋:
信號混頻與拍頻效應
外差法通過将兩束頻率相近的電磁波(如光波或無線電波)疊加,産生頻率為兩者之差的拍頻信號。例如,若信號光頻率為$f_s$,本振光頻率為$f_L$,則輸出拍頻頻率為$Delta f = |f_s - f_L|$,該低頻信號可被探測器捕獲并分析()。
相位與振幅解調
拍頻信號不僅包含頻率差信息,還攜帶原始信號的相位和振幅調制信息。通過解調該信號,可精确還原被測對象的物理量變化(如位移、速度等)()。
高精度與靈敏度
外差法利用高頻信號的差頻特性,将微小變化轉化為低頻信號處理,顯著提升測量分辨率。例如,在光外差中,可檢測納米級位移()。
影響因素
外差信號混頻過程可表示為: $$ I(t) = |E_s + E_L| = |E_s| + |E_L| + 2E_sE_Lcos(2piDelta f t + Deltaphi) $$ 其中,$E_s$和$E_L$分别為信號和本振電場,$Deltaphi$為相位差,有效信息包含在差頻項$2E_sE_Lcos(2piDelta f t + Deltaphi)$中()。
如需進一步了解技術細節或具體案例,可參考上述學術文獻來源。
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