ヘテロダイン【heterodyne】
ヘテロダイン
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/08/11 22:44 UTC 版)
ヘテロダイン（英: heterodyne）とは、ラジオや信号処理で、2つの振動波形を合成または掛け合わせることで新たな周波数を生成すること。信号の変調および復調、興味のある情報を扱いやすい周波数帯域に移すなどといった用途に使われる。この操作は真空管やトランジスタなどの信号処理デバイスを使って実施される。2つの周波数を混合すると、三角関数の性質によって新たに2つの周波数が生じる。1つは混合する2つの周波数の和であり、もう1つはそれらの差である。通常、変調時は和の方だけ、復調時は差の方だけを必要とする。必要としない方の信号は、後続の同調回路を通過できないか、フィルタ回路によって除去される。
語源と用法
ヘテロダインという単語はギリシア語の「hetero」（異なる）と「dyne」（力）に由来する。この技法は1901年に、カナダ人技術者レジナルド・フェッセンデンによって発明された。 「ヘテロダイン」という用語は、後述するヘテロダイン操作で信号を混合することで得られる新たな周波数の1つを指すこともある。
スーパーヘテロダイン受信機
スーパーヘテロダイン受信機が入力周波数を中間周波数に変換する際に、この原理を利用している。入力信号を受信機内部（局部発振器）で生成した信号と混合し、和と差の周波数を生成する。これにバンドパスフィルタを使い、必要な方だけを取り出す。フィルタは通常固定であり、一般にAM放送の場合は455kHz、FM放送の場合は10.7MHzを使う[1]。代わりに内部（局部発振器）で生成する信号の周波数を変化させることで選局する（つまり、例えば差が455kHzとなるような周波数だけを選別するので、内部で生成する周波数を変化させれば同調する周波数が変化する）。
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1404kHzの信号。0.00005秒 -
1859kHzの信号。0.00005秒 -
変位の積。455kHzの成分と3263kHzの成分があることが見てとれる -
変位の和（参考。音響でいう「うなり」。455kHzでうなっている）
光ヘテロダイン検出受信機
光ヘテロダイン検出受信機は、アンテナを使って電場を検出するのではなく、光に対してヘテロダイン操作を行い、その結果を光電効果で電気に変換して処理する。さらに言えば、光ヘテロダイン検出において、局部発振器の発する光の帯域幅と入力信号ビームの帯域幅は解析において無視できない広さである。一般にそれらを混合した結果の方が帯域幅がずっと狭くなるため、処理しやすい。
数学的解説
ヘテロダインは次のような三角関数の性質に基づいている。
ヘテロダイン
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/04/04 08:56 UTC 版)
周波数カウンタで測定できない高い周波数の電磁波は、ヘテロダインという周波数変換技法を使って間接的に測定する。基準となる既知の周波数の信号とそれに近いが正確な周波数の不明な信号を非線形なプロセスで混合すると、2つの周波数の差にあたるヘテロダインまたは「うなり」と呼ばれる信号が発生する。この信号は周波数が十分低いので、周波数カウンタで測定可能である。もちろん、こうして測定できるのは基準となる周波数との差分であり、基準となる周波数は別の方法で確定する必要がある。さらに高い周波数を測定するには、ヘテロダインを数段使用する。最近では、この技法で赤外線から可視光の周波数まで測定可能である。
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