Heterodyne

योजनाबद्ध आरेखों में प्रयुक्त आवृत्ति मिक्सर प्रतीक

एक हेटेरोडाइन एक सिग्नल फ्रीक्वेंसी है जो हेटेरोडाइनिंग नामक [[ संकेत आगे बढ़ाना ]] तकनीक का उपयोग करके दो अन्य आवृत्तियों के संयोजन या मिश्रण द्वारा बनाई गई है, जिसका आविष्कार कनाडा के आविष्कारक-इंजीनियर रेजिनाल्ड फेसेन्डेन ने किया था।^[1]^[2]^[3] हेटेरोडाइनिंग का उपयोग संकेतों को एक आवृत्ति रेंज से दूसरे में स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है, और यह मॉडुलन और demodulation की प्रक्रियाओं में भी शामिल होता है।^[2]^[4] दो इनपुट आवृत्तियों को एक रैखिक सर्किट सिग्नल-प्रोसेसिंग डिवाइस जैसे वेक्यूम - ट्यूब , ट्रांजिस्टर, या डायोड में संयोजित किया जाता है, जिसे आमतौर पर आवृत्ति मिक्सर कहा जाता है।^[2]

सबसे आम अनुप्रयोग में, आवृत्तियों पर दो संकेत $f 1$ और $f 2$ मिश्रित होते हैं, दो नए सिग्नल बनाते हैं, एक दो आवृत्तियों के योग पर $f 1 + f 2$ , और दूसरा दो आवृत्तियों के बीच के अंतर पर $f 1 - f 2$ .^[3]नई सिग्नल फ्रीक्वेंसी को हेटेरोडाइन्स कहा जाता है। आमतौर पर, केवल एक हेटेरोडाइन की आवश्यकता होती है और दूसरा सिग्नल मिक्सर के आउटपुट से फ़िल्टर (सिग्नल प्रोसेसिंग) होता है। हेटेरोडाइन आवृत्तियाँ ध्वनिकी में बीट (ध्वनिकी) की घटना से संबंधित हैं।^[2]^[5]^[6] हेटेरोडाइन प्रक्रिया का एक प्रमुख अनुप्रयोग सुपरहेटरोडाइन रिसीवर सर्किट में है, जिसका उपयोग लगभग सभी आधुनिक रेडियो रिसीवरों में किया जाता है।

इतिहास

फेसेन्डेन का हेटेरोडाइन रेडियो रिसीवर सर्किट। क्रिस्टल डायोड डिटेक्टर में आने वाली रेडियो फ्रीक्वेंसी और लोकल ऑसिलेटर फ्रीक्वेंसी मिक्स।

1901 में, रेजिनाल्ड फेसेन्डेन ने एक प्रत्यक्ष-रूपांतरण रिसीवर | प्रत्यक्ष-रूपांतरण हेटेरोडाइन रिसीवर या बीट रिसीवर को निरंतर तरंग रेडियो टेलीग्राफी संकेतों को श्रव्य बनाने की एक विधि के रूप में प्रदर्शित किया।^[7] फेसेन्डेन के रिसीवर को इसके स्थानीय ऑसिलेटर की स्थिरता की समस्या के कारण ज्यादा आवेदन नहीं मिला। एक स्थिर लेकिन सस्ता स्थानीय ऑसिलेटर तब तक उपलब्ध नहीं था जब तक ली डे फॉरेस्ट ने ट्रायोड ऑसिलेटर का आविष्कार नहीं किया।^[8] 1905 के एक पेटेंट में, फेसेन्डेन ने कहा कि उनके स्थानीय ऑसिलेटर की आवृत्ति स्थिरता प्रति हजार एक भाग थी।^[9]

रेडियो टेलीग्राफी में, टेक्स्ट संदेशों के पात्रों को छोटी अवधि के डॉट्स और मोर्स कोड की लंबी अवधि के डैश में अनुवादित किया जाता है जो रेडियो सिग्नल के रूप में प्रसारित होते हैं। रेडियो टेलीग्राफी सामान्य टेलीग्राफी की तरह ही थी। समस्याओं में से एक दिन की तकनीक के साथ उच्च शक्ति ट्रांसमीटरों का निर्माण कर रहा था। शुरुआती ट्रांसमीटर स्पार्क गैप ट्रांसमीटर थे। एक यांत्रिक उपकरण एक निश्चित लेकिन श्रव्य दर पर चिंगारी पैदा करेगा; चिंगारी ऊर्जा को एक गुंजयमान सर्किट में डाल देगी जो तब वांछित संचरण आवृत्ति (जो 100 kHz हो सकती है) पर बजेगी। यह रिंगिंग जल्दी से क्षय हो जाएगी, इसलिए ट्रांसमीटर का आउटपुट अवमंदित तरंगों का उत्तराधिकार होगा। जब इन अवमंदित तरंगों को एक साधारण डिटेक्टर द्वारा प्राप्त किया गया था, तो ऑपरेटर को एक श्रव्य भिनभिनाहट सुनाई देगी जिसे अल्फा-न्यूमेरिक वर्णों में वापस स्थानांतरित किया जा सकता है। 1904 में चाप कनवर्टर रेडियो ट्रांसमीटर के विकास के साथ, रेडियोटेलीग्राफी के लिए निरंतर तरंग (CW) मॉड्यूलेशन का उपयोग किया जाने लगा। सीडब्ल्यू मोर्स कोड सिग्नल आयाम संशोधित नहीं हैं, बल्कि साइनसोइडल वाहक आवृत्ति के फटने से मिलकर बनता है। जब AM रिसीवर द्वारा CW सिग्नल प्राप्त होते हैं, तो ऑपरेटर को ध्वनि सुनाई नहीं देती है। निरंतर तरंग रेडियो-आवृत्ति संकेतों को श्रव्य बनाने के लिए प्रत्यक्ष-रूपांतरण (हेटेरोडाइन) डिटेक्टर का आविष्कार किया गया था।^[10] हेटेरोडाइन या बीट रिसीवर में एक स्थानीय ऑसिलेटर होता है जो प्राप्त होने वाले आने वाले सिग्नल की आवृत्ति के करीब होने के लिए समायोजित एक रेडियो सिग्नल उत्पन्न करता है। जब दो संकेतों को मिलाया जाता है, तो दो आवृत्तियों के बीच के अंतर के बराबर एक बीट फ्रीक्वेंसी बनाई जाती है। स्थानीय थरथरानवाला आवृत्ति को सही ढंग से समायोजित करना बीट आवृत्ति को ऑडियो संकेत रेंज में रखता है, जहां ट्रांसमीटर सिग्नल मौजूद होने पर इसे रिसीवर के ईरफ़ोन में एक स्वर के रूप में सुना जा सकता है। इस प्रकार मोर्स कोड डॉट्स और डैश बीपिंग साउंड के रूप में श्रव्य हैं। यह तकनीक अभी भी रेडियो टेलीग्राफी में उपयोग की जाती है, स्थानीय ऑसिलेटर को अब बीट फ्रीक्वेंसी ऑसिलेटर या बीएफओ कहा जाता है। फेसेन्डेन ने हेटेरोडाइन शब्द ग्रीक मूल हेटेरो-अलग, और डायन-पावर (cf. विक्षनरी: δύναμις|δύναμις या डुनामिस) से गढ़ा।^[11]

सुपरहेटरोडाइन रिसीवर

एक विशिष्ट सुपरहेटरोडाइन अभिग्राही का ब्लॉक आरेख। <अवधि शैली = रंग: लाल; >लाल भाग वे होते हैं जो आने वाली रेडियो फ्रीक्वेंसी (RF) सिग्नल को संभालते हैं; <अवधि शैली = रंग: हरा; >हरा वे हिस्से हैं जो मध्यवर्ती आवृत्ति (IF) पर काम करते हैं, जबकि नीला भाग मॉडुलन (ऑडियो) आवृत्ति पर कार्य करते हैं।

हेटेरोडाइन तकनीक का एक महत्वपूर्ण और व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला अनुप्रयोग सुपरहेटरोडाइन रिसीवर (सुपरहेट) में है, जिसका आविष्कार 1918 में अमेरिकी इंजीनियर एडविन हॉवर्ड आर्मस्ट्रांग द्वारा किया गया था। विशिष्ट सुपरहेट में, ऐन्टेना से आने वाली माध्यमिक आवृत्ति सिग्नल मिश्रित (हेटेरोडाइन) होती है। एक स्थानीय दोलक (एलओ) से एक निम्न निश्चित आवृत्ति संकेत उत्पन्न करने के लिए एक संकेत जिसे मध्यवर्ती आवृत्ति (आईएफ) संकेत कहा जाता है। IF सिग्नल को प्रवर्धित और फ़िल्टर किया जाता है और फिर एक डिटेक्टर (रेडियो) पर लगाया जाता है जो ऑडियो सिग्नल निकालता है; ऑडियो अंततः रिसीवर के लाउडस्पीकर को भेजा जाता है।

सुपरहेटरोडाइन रिसीवर के पिछले रिसीवर डिज़ाइनों पर कई फायदे हैं। एक फायदा आसान ट्यूनिंग है; ऑपरेटर द्वारा केवल RF फ़िल्टर और LO को ट्यून किया जाता है; निश्चित-आवृत्ति IF को कारखाने में ट्यून (संरेखित) किया जाता है और समायोजित नहीं किया जाता है। [[ट्यून्ड आकाशवाणी आवृति रिसीवर]] (TRF) जैसे पुराने डिज़ाइनों में, रिसीवर के सभी चरणों को एक साथ ट्यून करना पड़ता था। इसके अलावा, चूंकि IF फिल्टर फिक्स-ट्यून किए गए हैं, रिसीवर की चयनात्मकता रिसीवर के पूरे फ्रीक्वेंसी बैंड में समान है। एक अन्य लाभ यह है कि आने वाले रेडियो सिग्नल की तुलना में IF सिग्नल बहुत कम आवृत्ति पर हो सकता है, और यह IF एम्पलीफायर के प्रत्येक चरण को अधिक लाभ प्रदान करने की अनुमति देता है। पहले ऑर्डर करने के लिए, एक एम्पलीफाइंग डिवाइस में एक निश्चित लाभ-बैंडविड्थ उत्पाद होता है। यदि डिवाइस में 60 मेगाहर्ट्ज का गेन-बैंडविड्थ उत्पाद है, तो यह 20 मेगाहर्ट्ज के आरएफ पर 3 का वोल्टेज लाभ या 2 मेगाहर्ट्ज के आईएफ पर 30 का वोल्टेज लाभ प्रदान कर सकता है। कम IF पर, समान लाभ प्राप्त करने के लिए कम लाभ वाले उपकरणों की आवश्यकता होगी। पुनर्योजी रेडियो रिसीवर ने सकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग करके एक लाभ उपकरण से अधिक लाभ प्राप्त किया, लेकिन इसे ऑपरेटर द्वारा सावधानीपूर्वक समायोजन की आवश्यकता थी; उस समायोजन ने पुनर्योजी रिसीवर की चयनात्मकता को भी बदल दिया। सुपरहेटरोडाइन बिना परेशानी समायोजन के एक बड़ा, स्थिर लाभ और निरंतर चयनात्मकता प्रदान करता है।

सुपीरियर सुपरहीटरोडाइन प्रणाली ने पहले के टीआरएफ और पुनर्योजी रिसीवर डिजाइनों को बदल दिया, और 1930 के दशक से अधिकांश वाणिज्यिक रेडियो रिसीवर सुपरहीटरोडाइन्स रहे हैं।

अनुप्रयोग

हेटेरोडाइनिंग, जिसे आवृत्ति रूपांतरण भी कहा जाता है, संचार इंजीनियरिंग में नई आवृत्तियों को उत्पन्न करने और एक आवृत्ति चैनल से दूसरे में जानकारी स्थानांतरित करने के लिए बहुत व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। लगभग सभी रेडियो और टेलीविजन रिसीवरों में पाए जाने वाले सुपरहेटरोडाइन सर्किट में इसके उपयोग के अलावा, इसका उपयोग रेडियो ट्रांसमीटर, मोडम , उपग्रह संचार और सेट-टॉप बॉक्स, राडार, रेडियो दूरबीन , टेलीमेटरी सिस्टम, सेल फोन, केबल टेलीविजन कनवर्टर बॉक्स और केबल में किया जाता केबल टेलीविजन हेडेंड, माइक्रोवेव रिले, मेटल डिटेक्टर, परमाणु घड़ियां और सैन्य इलेक्ट्रॉनिक प्रतिउपाय (जैमिंग) सिस्टम।

ऊपर और नीचे कन्वर्टर्स

बड़े पैमाने पर दूरसंचार नेटवर्क जैसे कि टेलीफोन नेटवर्क ट्रंक, माइक्रोवेव रिले नेटवर्क, केबल टेलीविजन सिस्टम और संचार उपग्रह लिंक, बड़े बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) क्षमता लिंक को कई अलग-अलग संचार चैनलों द्वारा अलग-अलग सिग्नल की आवृत्ति को स्थानांतरित करने के लिए विषमता का उपयोग करके साझा किया जाता है। विभिन्न आवृत्तियों तक, जो चैनल साझा करते हैं। इसे आवृत्ति विभाजन बहुसंकेतन (FDM) कहा जाता है।

उदाहरण के लिए, केबल टेलीविजन सिस्टम द्वारा उपयोग की जाने वाली एक समाक्षीय केबल एक ही समय में 500 टेलीविजन चैनल ले जा सकती है क्योंकि प्रत्येक को एक अलग आवृत्ति दी जाती है, इसलिए वे एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप नहीं करते हैं। केबल स्रोत या केबल टेलीविजन हेडेंड पर, इलेक्ट्रॉनिक अप-परिवर्तक प्रत्येक आने वाले टेलीविजन चैनल को एक नई, उच्च आवृत्ति में परिवर्तित करते हैं। वे टेलीविजन सिग्नल फ्रीक्वेंसी, f को मिलाकर ऐसा करते हैं_CHबहुत अधिक आवृत्ति पर एक स्थानीय दोलक के साथ $f LO$ , योग पर एक हेटेरोडाइन बनाना $f CH + f LO$ , जिसे केबल में जोड़ा जाता है। उपभोक्ता के घर पर, केबल सेट टॉप बॉक्स में एक डाउन कन्वर्टर होता है जो इनकमिंग सिग्नल को फ्रीक्वेंसी पर मिलाता है $f CH + f LO$ एक ही स्थानीय दोलक आवृत्ति के साथ $f LO$ हेट्रोडाइन आवृत्ति में अंतर पैदा करना, टेलीविजन चैनल को वापस उसकी मूल आवृत्ति में परिवर्तित करना: $(f CH + f LO) - f LO = f CH$ . प्रत्येक चैनल को एक अलग उच्च आवृत्ति पर ले जाया जाता है। सिग्नल की मूल निचली बुनियादी आवृत्ति को बेसबैंड कहा जाता है, जबकि उच्च चैनल को इसे पासबैंड कहा जाता है।

एनालॉग वीडियो टेप रिकॉर्डिंग

कई एनालॉग वीडियोटेप सिस्टम अपने सीमित बैंडविड्थ में रंग जानकारी रिकॉर्ड करने के लिए डाउन-कनवर्टेड कलर सबकैरियर पर भरोसा करते हैं। इन प्रणालियों को हेटेरोडाइन सिस्टम या कलर-अंडर सिस्टम कहा जाता है। उदाहरण के लिए, NTSC वीडियो सिस्टम के लिए, VHS (और S-VHS) रिकॉर्डिंग सिस्टम कलर सबकैरियर को NTSC मानक 3.58 MHz से ~629 kHz में बदल देता है।^[12] PAL VHS कलर सबकैरियर समान रूप से डाउन-कनवर्ट (लेकिन 4.43 मेगाहर्ट्ज से) है। अब अप्रचलित 3/4 यू-मैटिक सिस्टम NTSC रिकॉर्डिंग के लिए विषम ~688 kHz सबकैरियर का उपयोग करते हैं (जैसा कि सोनी का बेटामैक्स करता है, जो इसके आधार पर U-मैटिक का 1/2″ उपभोक्ता संस्करण है), जबकि PAL U-मैटिक डेक दो पारस्परिक रूप से असंगत किस्मों में आए, विभिन्न सबकैरियर आवृत्तियों के साथ, जिन्हें हाई-बैंड और लो-बैंड के रूप में जाना जाता है। हेटेरोडाइन रंग प्रणालियों के साथ अन्य वीडियोटेप प्रारूपों में वीडियो-8 और Hi8 शामिल हैं।^[13] इन मामलों में हेटेरोडाइन प्रणाली का उपयोग क्वाडरेचर चरण-एन्कोडेड और आयाम मॉड्यूलेटेड साइन तरंगों को प्रसारण आवृत्तियों से 1 मेगाहर्ट्ज बैंडविड्थ से कम में रिकॉर्ड करने योग्य आवृत्तियों में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है। प्लेबैक पर, रिकॉर्ड की गई रंग जानकारी टीवी पर प्रदर्शन के लिए और अन्य मानक वीडियो उपकरणों के साथ इंटरचेंज के लिए मानक सबकैरियर आवृत्तियों पर वापस आ जाती है।

कुछ यू-मैटिक (3/4″) डेक में 7-पिन मिनी-डीआईएन कनेक्टर होते हैं, जो रूपांतरण के बिना टेप की डबिंग की अनुमति देते हैं, जैसा कि कुछ औद्योगिक वीएचएस, एस-वीएचएस और हाय8 रिकॉर्डर करते हैं।

संगीत संश्लेषण

थेरेमिन, एक इलेक्ट्रॉनिक संगीत वाद्ययंत्र, पारंपरिक रूप से एक या एक से अधिक एंटीना के आसपास संगीतकार के हाथों की गति के जवाब में एक चर ऑडियो आवृत्ति का उत्पादन करने के लिए हेटेरोडाइन सिद्धांत का उपयोग करता है, जो कैपेसिटर प्लेट के रूप में कार्य करता है। एक निश्चित रेडियो फ्रीक्वेंसी ऑसीलेटर का आउटपुट एक ऑसीलेटर के साथ मिश्रित होता है जिसकी आवृत्ति एंटीना और संगीतकार के हाथ के बीच परिवर्तनीय क्षमता से प्रभावित होती है क्योंकि इसे पिच नियंत्रण एंटीना के पास ले जाया जाता है। दो थरथरानवाला आवृत्तियों के बीच का अंतर ऑडियो रेंज में एक स्वर पैदा करता है।

रिंग न्यूनाधिक एक प्रकार का फ्रीक्वेंसी मिक्सर है जिसे कुछ सिंथेसाइज़र में शामिल किया जाता है या स्टैंड-अलोन ऑडियो प्रभाव के रूप में उपयोग किया जाता है।

ऑप्टिकल विषमता

ऑप्टिकल हेटेरोडाइन का पता लगाना (सक्रिय अनुसंधान का एक क्षेत्र) उच्च (दृश्यमान) आवृत्तियों के लिए हेटेरोडाइनिंग तकनीक का विस्तार है। गुएरा^[14] (1995) ने सबसे पहले परिणामों को प्रकाशित किया, जिसे उन्होंने ऑप्टिकल विषमता का एक रूप कहा, जिसमें 50 एनएम पिच झंझरी द्वारा प्रकाश पैटर्न को 50 एनएम पिच की दूसरी झंझरी से रोशन किया गया, जिसमें कोणीय राशि द्वारा एक दूसरे के संबंध में घुमाए गए झंझरी की आवश्यकता थी। आवर्धन प्राप्त करें। हालांकि प्रबुद्ध तरंग दैर्ध्य 650 एनएम था, 50 एनएम झंझरी आसानी से हल हो गई थी। इसने 232 एनएम की अब्बे रिज़ॉल्यूशन सीमा पर लगभग 5 गुना सुधार दिखाया जो संख्यात्मक एपर्चर और तरंग दैर्ध्य के लिए सबसे छोटा होना चाहिए था। ऑप्टिकल विषमता के माध्यम से इस सुपर-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपिक इमेजिंग को बाद में संरचित रोशनी माइक्रोस्कोपी के रूप में जाना जाने लगा।

सुपर-रिज़ॉल्यूशन ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी के अलावा, ऑप्टिकल हेटरोडाइनिंग ऑप्टिकल न्यूनाधिक में काफी सुधार कर सकती है, जिससे प्रकाशित तंतु द्वारा की गई जानकारी की घनत्व बढ़ जाती है। लेजर बीम की आवृत्ति को सीधे मापने के आधार पर इसे अधिक सटीक परमाणु घड़ियों के निर्माण में भी लागू किया जा रहा है। ऐसा करने के लिए एक प्रणाली पर शोध के विवरण के लिए NIST उपविषय 9.07.9-4.R देखें।^[15]^[16] चूंकि ऑप्टिकल आवृत्तियाँ किसी भी व्यवहार्य इलेक्ट्रॉनिक सर्किट की हेरफेर क्षमता से बहुत दूर हैं, सभी दृश्य आवृत्ति फोटॉन डिटेक्टर स्वाभाविक रूप से ऊर्जा डिटेक्टर हैं जो विद्युत क्षेत्र डिटेक्टरों को दोलन नहीं करते हैं। हालाँकि, चूंकि ऊर्जा का पता लगाना स्वाभाविक रूप से स्क्वायर-लॉ डिटेक्टर है। स्क्वायर-लॉ डिटेक्शन, यह डिटेक्टर पर मौजूद किसी भी ऑप्टिकल आवृत्तियों को आंतरिक रूप से मिलाता है। इस प्रकार, विशिष्ट ऑप्टिकल आवृत्तियों का संवेदनशील पता लगाने के लिए ऑप्टिकल हेटेरोडाइन पहचान की आवश्यकता होती है, जिसमें प्रकाश के दो अलग-अलग (निकट-पास) तरंग दैर्ध्य डिटेक्टर को रोशन करते हैं ताकि दोलनशील विद्युत उत्पादन उनकी आवृत्तियों के बीच के अंतर से मेल खाता हो। यह बेहद संकीर्ण बैंड डिटेक्शन (किसी भी संभावित रंग फिल्टर की तुलना में बहुत संकरा हो सकता है) के साथ-साथ एक संदर्भ प्रकाश स्रोत के सापेक्ष चरण और आवृत्ति के सटीक माप की अनुमति देता है, जैसा कि एक लेजर डॉपलर वाइब्रोमेटर में होता है।

इस फेज सेंसिटिव डिटेक्शन को हवा की गति के डॉपलर मापन और घने मीडिया के माध्यम से इमेजिंग के लिए लागू किया गया है। पृष्ठभूमि प्रकाश के प्रति उच्च संवेदनशीलता LIDAR का के लिए विशेष रूप से उपयोगी है।

ऑप्टिकल केर प्रभाव (ओकेई) स्पेक्ट्रोस्कोपी में, ओकेई सिग्नल के ऑप्टिकल हेटरोडाइनिंग और जांच सिग्नल का एक छोटा सा हिस्सा जांच, हेटेरोडाइन ओकेई-जांच और होमोडाइन ओकेई सिग्नल से मिलकर एक मिश्रित सिग्नल उत्पन्न करता है। जांच और होमोडाइन ओकेई संकेतों को फ़िल्टर किया जा सकता है, पहचान के लिए हेटेरोडाइन आवृत्ति संकेत छोड़कर।

हेटेरोडाइन डिटेक्शन का उपयोग अक्सर इंटरफेरोमेट्री में किया जाता है, लेकिन आमतौर पर वाइडफील्ड इंटरफेरोमेट्री के बजाय सिंगल पॉइंट डिटेक्शन तक ही सीमित होता है, हालांकि, वाइडफील्ड हेटेरोडाइन इंटरफेरोमेट्री एक विशेष कैमरे का उपयोग करके संभव है।^[17] इस तकनीक का उपयोग करके, जो एक एकल पिक्सेल से एक संदर्भ संकेत निकाला जाता है, पिस्टन चरण घटक को हटाकर एक अत्यधिक स्थिर वाइडफ़ील्ड हेटेरोडाइन इंटरफेरोमीटर बनाना संभव है। ऑप्टिकल घटकों या वस्तु के microphonics या कंपन के कारण होता है।^[18]

गणितीय सिद्धांत

Heterodyning त्रिकोणमितीय पहचान पर आधारित है:

\sin \theta _{1}\sin \theta _{2}={\frac {1}{2}}\cos(\theta _{1}-\theta _{2})-{\frac {1}{2}}\cos(\theta _{1}+\theta _{2})

बायीं ओर का गुणनफल एक साइन लहर के गुणन (मिश्रण) को दूसरी साइन लहर के साथ दर्शाता है। दाहिने हाथ की ओर से पता चलता है कि परिणामी संकेत दो sinusoidal शब्दों का अंतर है, एक दो मूल आवृत्तियों के योग पर, और एक अंतर पर, जिसे अलग संकेत माना जा सकता है।

इस त्रिकोणमितीय पहचान का उपयोग करते हुए, दो साइन तरंग संकेतों को गुणा करने का परिणाम $\sin(2\pi f_{1}t)\,$ और $\sin(2\pi f_{2}t)\,$ विभिन्न आवृत्तियों पर $f_{1}$ और $f_{2}$ गणना की जा सकती है:

\sin(2\pi f_{1}t)\sin(2\pi f_{2}t)={\frac {1}{2}}\cos[2\pi (f_{1}-f_{2})t]-{\frac {1}{2}}\cos[2\pi (f_{1}+f_{2})t]\,

नतीजा दो साइनसोइडल संकेतों का योग है, एक योग पर $f 1 + f 2$ और एक अंतर पर $f 1 - f 2$ मूल आवृत्तियों का।

मिक्सर

फ्रीक्वेंसी मिक्सर नामक डिवाइस में दो सिग्नल संयुक्त होते हैं। जैसा कि पिछले अनुभाग में देखा गया है, एक आदर्श मिक्सर एक ऐसा उपकरण होगा जो दो संकेतों को गुणा करता है। कुछ व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले मिक्सर सर्किट, जैसे कि गिल्बर्ट सेल, इस तरह से काम करते हैं, लेकिन वे कम आवृत्तियों तक सीमित होते हैं। हालांकि, कोई भी रैखिक सर्किट इलेक्ट्रॉनिक घटक भी इसके लिए लागू संकेतों को गुणा करता है, इसके आउटपुट में हेटेरोडाइन आवृत्तियों का उत्पादन करता है - इसलिए विभिन्न प्रकार के गैर-रैखिक घटक मिक्सर के रूप में काम करते हैं। एक अरेखीय घटक वह होता है जिसमें आउटपुट करंट या वोल्टेज उसके इनपुट का एक रैखिक कार्य होता है। संचार सर्किटों में अधिकांश सर्किट तत्वों को रैखिक सर्किट के रूप में डिजाइन किया गया है। इसका अर्थ है कि वे अध्यारोपण सिद्धांत का पालन करते हैं; अगर $F(v)$ के इनपुट के साथ एक रैखिक तत्व का आउटपुट है $v$ :

F(v_{1}+v_{2})=F(v_{1})+F(v_{2})\,

तो अगर दो साइन तरंग आवृत्तियों पर संकेत देती हैं $f 1$ और $f 2$ एक रैखिक डिवाइस पर लागू होते हैं, आउटपुट केवल आउटपुट का योग होता है जब दो सिग्नल अलग-अलग उत्पाद शर्तों के बिना लागू होते हैं। इस प्रकार, समारोह $F$ मिक्सर उत्पादों को बनाने के लिए अरैखिक होना चाहिए। एक संपूर्ण गुणक केवल योग और अंतर आवृत्तियों पर मिक्सर उत्पादों का उत्पादन करता है $(f 1 \pm f 2)$ , लेकिन अधिक सामान्य गैर-रैखिक कार्य उच्च क्रम मिक्सर उत्पादों का उत्पादन करते हैं: $n \cdot f 1 + m \cdot f 2$ पूर्णांकों के लिए $n$ और $m$ . कुछ मिक्सर डिज़ाइन, जैसे कि डबल-संतुलित मिक्सर, कुछ उच्च क्रम के अवांछित उत्पादों को दबा देते हैं, जबकि अन्य डिज़ाइन, जैसे हार्मोनिक मिक्सर उच्च क्रम के अंतर का फायदा उठाते हैं।

मिक्सर के रूप में उपयोग किए जाने वाले गैर-रैखिक घटकों के उदाहरण हैं वैक्यूम ट्यूब और कटऑफ के पास बायस्ड ट्रांजिस्टर (कक्षा सी एम्पलीफायर), और डायोड। संतृप्ति (चुंबकीय) में संचालित चुंबकीय कोर प्रेरकों का उपयोग कम आवृत्तियों पर भी किया जा सकता है। गैर रेखीय प्रकाशिकी में, ऑप्टिकल हेटेरोडाइन डिटेक्शन बनाने के लिए लेज़र लाइट बीम को मिलाने के लिए नॉनलाइनियर विशेषताओं वाले क्रिस्टल का उपयोग किया जाता है।

मिक्सर का आउटपुट

गणितीय रूप से प्रदर्शित करने के लिए कि कैसे एक गैर-रेखीय घटक संकेतों को गुणा कर सकता है और हेटेरोडाइन आवृत्तियों को उत्पन्न कर सकता है, गैर-रैखिक कार्य $F$ एक शक्ति श्रृंखला (मैकलॉरिन श्रृंखला) में विस्तारित किया जा सकता है:

F(v)=\alpha _{1}v+\alpha _{2}v^{2}+\alpha _{3}v^{3}+\cdots \,

गणित को सरल बनाने के लिए, उपरोक्त उच्च क्रम की शर्तें $α 2$ दीर्घवृत्त ( . . . ) द्वारा दर्शाए जाते हैं और केवल प्रथम पद दिखाए जाते हैं। दो साइन तरंगों को आवृत्तियों पर लागू करना $ω 1 = 2 π f 1$ और $ω 2 = 2 π f 2$ इस डिवाइस के लिए:

v_{\text{out}}=F(A_{1}\sin \omega _{1}t+A_{2}\sin \omega _{2}t)\,

v_{\text{out}}=\alpha _{1}(A_{1}\sin \omega _{1}t+A_{2}\sin \omega _{2}t)+\alpha _{2}(A_{1}\sin \omega _{1}t+A_{2}\sin \omega _{2}t)^{2}+\cdots \,

v_{\text{out}}=\alpha _{1}(A_{1}\sin \omega _{1}t+A_{2}\sin \omega _{2}t)+\alpha _{2}(A_{1}^{2}\sin ^{2}\omega _{1}t+2A_{1}A_{2}\sin \omega _{1}t\sin \omega _{2}t+A_{2}^{2}\sin ^{2}\omega _{2}t)+\cdots \,

यह देखा जा सकता है कि ऊपर दिए गए दूसरे पद में दो साइन तरंगों का गुणनफल है। त्रिकोणमितीय पहचान के साथ सरलीकरण:

{\begin{aligned}v_{\text{out}}={}&\alpha _{1}(A_{1}\sin \omega _{1}t+A_{2}\sin \omega _{2}t)\\&{}+\alpha _{2}\left({\frac {A_{1}^{2}}{2}}[1-\cos 2\omega _{1}t]+A_{1}A_{2}[\cos(\omega _{1}t-\omega _{2}t)-\cos(\omega _{1}t+\omega _{2}t)]+{\frac {A_{2}^{2}}{2}}[1-\cos 2\omega _{2}t]\right)+\cdots \end{aligned}}

v_{\text{out}}=\alpha _{2}A_{1}A_{2}\cos(\omega _{1}-\omega _{2})t-\alpha _{2}A_{1}A_{2}\cos(\omega _{1}+\omega _{2})t+\cdots \,

तो आउटपुट में योग पर आवृत्तियों के साथ साइनसॉइडल शब्द होते हैं $ω 1 + ω 2$ और अंतर $ω 1 - ω 2$ दो मूल आवृत्तियों में से। इसमें मूल आवृत्तियों पर और मूल आवृत्तियों के गुणकों में पद भी शामिल हैं $2 ω 1$ , $2 ω 2$ , $3 ω 1$ , $3 ω 2$ , वगैरह।; उत्तरार्द्ध को हार्मोनिक्स कहा जाता है, साथ ही आवृत्तियों पर अधिक जटिल शब्द $Mω 1 + Nω 2$ , जिसे इंटरमॉड्यूलेशन उत्पाद कहा जाता है। इन अवांछित आवृत्तियों, अवांछित हेटरोडाइन आवृत्ति के साथ, वांछित आवृत्ति को छोड़ने के लिए एक इलेक्ट्रॉनिक फिल्टर द्वारा मिक्सर आउटपुट से फ़िल्टर किया जाना चाहिए।

यह भी देखें

इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राफी
होमोडाइन
ट्रांसवर्टर
इंटरमॉड्यूलेशन - कुछ गैर-रैखिक मिक्सर में उत्पन्न मजबूत उच्च-क्रम शर्तों के साथ एक समस्या

संदर्भ

↑ Christopher E. Cooper (January 2001). भौतिक विज्ञान. Fitzroy Dearborn Publishers. pp. 25–. ISBN 978-1-57958-358-3.
↑ ^2.0 ^2.1 ^2.2 ^2.3 United States Bureau of Naval Personnel (1973). बेसिक इलेक्ट्रॉनिक्स. USA: Courier Dover. p. 338. ISBN 978-0-486-21076-6.
↑ ^3.0 ^3.1 Graf, Rudolf F. (1999). इलेक्ट्रॉनिक्स का आधुनिक शब्दकोश (7th ed.). USA: Newnes. p. 344. ISBN 978-0-7506-9866-5.
↑ Horowitz, Paul; Hill, Winfield (1989). इलेक्ट्रॉनिक्स की कला (2nd ed.). London: Cambridge University Press. pp. 885, 897. ISBN 978-0-521-37095-0.
↑ Strange, Allen; Strange, Patricia (2003). The Contemporary Violin: Extended Performance Techniques. Scarecrow Press. p. 216. ISBN 978-0-520-22409-4.
↑ Ingard, Uno (2008). ध्वनि-विज्ञान. Jones and Bartlett. pp. 18–21. ISBN 978-1-934015-08-7.
↑ Discussion of A History of Some Foundations of Modern Radio-Electronic Technology, Comments by Lloyd Espenschied, Proceedings of the IRE, July, 1959 (Vol. 47, No. 7), pp. 1254, 1256. Critique. ". . . the roots of our modern technology trace back generally to sources other than the Hammond Laboratory." Comment. Many of the roots that nourished the work of the Hammond group and its contemporaries were recorded in our paper: the pioneering work of Wilson and Evans, Tesla, Shoemaker, in basic radiodynamics; . . . of Tesla and Fessenden leading to the development of basic intermediate frequency circuitry.
↑ Nahin 2001, p. 91, stating "Fessenden's circuit was ahead of its time, however, as there simply was no technology available then with which to build the required local oscillator with the necessary frequency stability." Figure 7.10 shows a simplified 1907 heterodyne detector.
↑ Fessenden 1905, p. 4
↑ Ashley, Charles Grinnell; Heyward, Charles Brian (1912). वायरलेस टेलीग्राफी और वायरलेस टेलीफोनी. Chicago: American School of Correspondence. pp. 103/15–104/16.
↑ Tapan K. Sarkar, History of wireless, page 372
↑ [https://web.archive.org/web/20060616104342/http://lionlmb.org/quad/format.html#12incomposite Archived June 16, 2006, at the Wayback Machine Videotape formats using 1⁄2-inch-wide (13 mm) tape] Archived June 16, 2006, at the Wayback Machine ; Retrieved 2007-01-01
↑ Charles, Poynton (2003). Digital Video and HDTV: Algorithms and Interfaces. San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers. pp. 582–3. ISBN 978-1-55860-792-7.
↑ Guerra, John M. (June 26, 1995). "Super‐resolution through illumination by diffraction‐born evanescent waves". Applied Physics Letters. 66 (26): 3555–3557. Bibcode:1995ApPhL..66.3555G. doi:10.1063/1.113814. ISSN 0003-6951.
↑ Contract Details: Robust Nanopopous Ceramic Microsensor Platform
↑ Contract Details: High Pulsed Power Varactor Multipliers for Imaging
↑ Patel, R.; Achamfuo-Yeboah, S.; Light R.; Clark M. (2011). "एक कस्टम CMOS संग्राहक प्रकाश कैमरा का उपयोग करके वाइडफील्ड हेटेरोडाइन इंटरफेरोमेट्री". Optics Express. 19 (24): 24546–24556. Bibcode:2011OExpr..1924546P. doi:10.1364/oe.19.024546. PMID 22109482.
↑ Patel, R.; Achamfuo-Yeboah, S.; Light R.; Clark M. (2012). "सीएमओएस मॉड्यूलेटेड लाइट कैमरा का उपयोग कर अल्ट्रास्टेबल हेटेरोडाइन इंटरफेरोमीटर सिस्टम". Optics Express. 20 (16): 17722–17733. Bibcode:2012OExpr..2017722P. doi:10.1364/oe.20.017722. PMID 23038324.

US 1050441, Fessenden, Reginald A., "Electric Signaling Apparatus", published July 27, 1905, issued January 14, 1913
Glinsky, Albert (2000), Theremin: Ether Music and Espionage, Urbana, IL: University of Illinois Press, ISBN 978-0-252-02582-2
Nahin, Paul J. (2001), The Science of Radio with Matlab and Electronics Workbench Demonstrations (second ed.), New York: Springer-Verlag, AIP Press, ISBN 978-0-387-95150-8

बाहरी संबंध

Hogan, John V. L. (April 1921), "The Heterodyne Receiver", Electric Journal, 18: 116
US 706740, Fessenden, Reginald A., "Wireless Signaling", published September 28, 1901, issued August 12, 1902
US 1050728, Fessenden, Reginald A., "Method of Signaling", published August 21, 1906, issued January 14, 1913

[Cooper2001-1] Christopher E. Cooper (January 2001). भौतिक विज्ञान. Fitzroy Dearborn Publishers. pp. 25–. ISBN 978-1-57958-358-3.

[Naval-2] 2.0 ^2.1 ^2.2 ^2.3 United States Bureau of Naval Personnel (1973). बेसिक इलेक्ट्रॉनिक्स. USA: Courier Dover. p. 338. ISBN 978-0-486-21076-6.

[Graf-3] 3.0 ^3.1 Graf, Rudolf F. (1999). इलेक्ट्रॉनिक्स का आधुनिक शब्दकोश (7th ed.). USA: Newnes. p. 344. ISBN 978-0-7506-9866-5.

[Horowitz-4] Horowitz, Paul; Hill, Winfield (1989). इलेक्ट्रॉनिक्स की कला (2nd ed.). London: Cambridge University Press. pp. 885, 897. ISBN 978-0-521-37095-0.

[Strange-5] Strange, Allen; Strange, Patricia (2003). The Contemporary Violin: Extended Performance Techniques. Scarecrow Press. p. 216. ISBN 978-0-520-22409-4.

[Ingard-6] Ingard, Uno (2008). ध्वनि-विज्ञान. Jones and Bartlett. pp. 18–21. ISBN 978-1-934015-08-7.

[7] Discussion of A History of Some Foundations of Modern Radio-Electronic Technology, Comments by Lloyd Espenschied, Proceedings of the IRE, July, 1959 (Vol. 47, No. 7), pp. 1254, 1256. Critique. ". . . the roots of our modern technology trace back generally to sources other than the Hammond Laboratory." Comment. Many of the roots that nourished the work of the Hammond group and its contemporaries were recorded in our paper: the pioneering work of Wilson and Evans, Tesla, Shoemaker, in basic radiodynamics; . . . of Tesla and Fessenden leading to the development of basic intermediate frequency circuitry.

[nahin1-8] Nahin 2001, p. 91, stating "Fessenden's circuit was ahead of its time, however, as there simply was no technology available then with which to build the required local oscillator with the necessary frequency stability." Figure 7.10 shows a simplified 1907 heterodyne detector.

[9] Fessenden 1905, p. 4

[10] Ashley, Charles Grinnell; Heyward, Charles Brian (1912). वायरलेस टेलीग्राफी और वायरलेस टेलीफोनी. Chicago: American School of Correspondence. pp. 103/15–104/16.

[11] Tapan K. Sarkar, History of wireless, page 372

[lionlamb-12] [https://web.archive.org/web/20060616104342/http://lionlmb.org/quad/format.html#12incomposite Archived June 16, 2006, at the Wayback Machine Videotape formats using 1⁄2-inch-wide (13 mm) tape] Archived June 16, 2006, at the Wayback Machine ; Retrieved 2007-01-01

[poynton-13] Charles, Poynton (2003). Digital Video and HDTV: Algorithms and Interfaces. San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers. pp. 582–3. ISBN 978-1-55860-792-7.

[14] Guerra, John M. (June 26, 1995). "Super‐resolution through illumination by diffraction‐born evanescent waves". Applied Physics Letters. 66 (26): 3555–3557. Bibcode:1995ApPhL..66.3555G. doi:10.1063/1.113814. ISSN 0003-6951.

[15] Contract Details: Robust Nanopopous Ceramic Microsensor Platform

[16] Contract Details: High Pulsed Power Varactor Multipliers for Imaging

[17] Patel, R.; Achamfuo-Yeboah, S.; Light R.; Clark M. (2011). "एक कस्टम CMOS संग्राहक प्रकाश कैमरा का उपयोग करके वाइडफील्ड हेटेरोडाइन इंटरफेरोमेट्री". Optics Express. 19 (24): 24546–24556. Bibcode:2011OExpr..1924546P. doi:10.1364/oe.19.024546. PMID 22109482.

[18] Patel, R.; Achamfuo-Yeboah, S.; Light R.; Clark M. (2012). "सीएमओएस मॉड्यूलेटेड लाइट कैमरा का उपयोग कर अल्ट्रास्टेबल हेटेरोडाइन इंटरफेरोमीटर सिस्टम". Optics Express. 20 (16): 17722–17733. Bibcode:2012OExpr..2017722P. doi:10.1364/oe.20.017722. PMID 23038324.

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