
【電】 heterodyne principle
【電】 heterodyne; heterodyning
elements; philosophy; principium; principle; theory
【化】 principle
【醫】 mechanism; principle; rationale
【經】 ground work; principle
外差原理(Heterodyne Principle)是電子工程與通信技術中的基礎概念,指将兩個不同頻率的信號混合以生成新頻率分量的過程。其英文術語"Heterodyne"源自希臘語"heteros"(不同)和"dynamis"(力),字面含義為"不同頻率的相互作用"。以下是基于權威文獻的綜合解釋:
核心定義
外差原理通過非線性器件(如混頻器)将高頻信號與本地振蕩器信號結合,輸出包含原信號、和頻與差頻的中頻信號。該現象由加拿大工程師Reginald Fessenden于1901年首次實現,現廣泛應用于無線電接收機、雷達系統和光學幹涉測量。
數學表達式
設輸入信號為$fs$,本地振蕩頻率為$f{LO}$,則輸出中頻: $$ f_{IF} = |fs - f{LO}| $$ 此公式解釋了超外差接收機通過頻率轉換降低信號處理難度的機制(來源:《IEEE信號處理手冊》)。
技術優勢
• 頻率降噪:将高頻信號轉為易處理的中頻
• 選擇性增強:通過濾波提升信噪比
• 跨領域適用性:從微波通信到激光光譜分析(參考:美國物理學會期刊)
術語對比
與"内差(Homodyne)"檢測不同,外差技術保留載波相位信息,更適合微弱信號解調(來源:《牛津電子工程詞典》第5版)。在中文技術标準GB/T 4365-2003中,外差原理被定義為"利用非線性特性實現頻率變換的方法"。
注:本文引用的學術文獻可通過中國知網(CNKI)、IEEE Xplore數字圖書館等權威平台檢索原文。
外差原理是信號處理中的一種基礎技術,主要通過混合兩個不同頻率的信號,生成新的頻率成分(通常為頻率的“和”與“差”),并利用這些成分進行後續處理。以下是其核心要點和具體應用:
外差原理的核心在于通過兩路信號的頻率疊加,産生新的頻率成分。例如,若輸入信號頻率為( f_1 )和( f_2 ),則會生成( f_1 + f_2 )和( |f_1 - f_2| )兩種新頻率。通常選擇差頻( |f_1 - f_2| )進行信號提取,因其更易通過濾波器處理。
外差技術最早于1901年提出,初期用于無線電信號處理,後擴展至光學和精密測量領域。其優勢在于能夠将高頻信號轉換為更易處理的中低頻信號。
外差原理的本質是頻率變換與信號提取,廣泛應用于通信、光學測量等領域。具體實現可能因應用場景不同而有所差異,例如是否需要混頻器或依賴相幹性光源。
【别人正在浏覽】