大多数SRS锁相放大器(如SR830，SR860，SR865A等)使用正弦波混频的方法，其中输入信号与参考频率的纯正弦波相乘。输入信号的所有分量(感兴趣的信号、噪声、谐波等)都同时与参考信号相乘。从数学上讲，不同频率的正弦波是正交的，即两个正弦波的乘积的平均值为零，除非频率完全相同。在大多数SRS锁相放大器中，这种乘积的结果产生一个与参考频率完全锁定的信号分量成正比的直流输出信号。乘法器后面的低通滤波器提供了平均值，去除了参考信号与所有其他频率分量的乘积。
由于大多数SRS锁相放大器将输入信号与纯正弦波相乘，它们测量信号在参考频率处的单一傅里叶(正弦)分量。让我们看一个例子。假设输入信号是频率为f的简单方波。方波实际上是由许多振幅和相位精确相关的f的倍数的正弦波组成的。一个2V峰峰值的方波可以表示为：
S(t) = 1.273 sin(ωt) + 0.4244 sin(3ωt) + 0.2546 sin(5ωt) + …
其中 ω = 2πf。锁相放大器锁定在f上，只会选择出第一个分量。测量信号将是1.273 sin(ωt)，而不是示波器上测量的2V峰峰值。
在一般情况下，输入由信号和噪声组成。噪声被表示为在所有频率上变化的信号。理想的锁相放大器只对参考频率上的噪声做出响应。其他频率的噪声会通过乘法器后面的低通滤波器去除。这种“带宽缩窄”是锁相放大器的主要优势。只有在参考频率上的输入才会产生输出。
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