大多數(shù)SRS鎖相放大器(如SR830，SR860，SR865A等)使用正弦波混頻的方法，其中輸入信號(hào)與參考頻率的純正弦波相乘。輸入信號(hào)的所有分量(感興趣的信號(hào)、噪聲、諧波等)都同時(shí)與參考信號(hào)相乘。從數(shù)學(xué)上講，不同頻率的正弦波是正交的，即兩個(gè)正弦波的乘積的平均值為零，除非頻率完全相同。在大多數(shù)SRS鎖相放大器中，這種乘積的結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)與參考頻率完全鎖定的信號(hào)分量成正比的直流輸出信號(hào)。乘法器后面的低通濾波器提供了平均值，去除了參考信號(hào)與所有其他頻率分量的乘積。

由于大多數(shù)SRS鎖相放大器將輸入信號(hào)與純正弦波相乘，它們測(cè)量信號(hào)在參考頻率處的單一傅里葉(正弦)分量。讓我們看一個(gè)例子。假設(shè)輸入信號(hào)是頻率為f的簡(jiǎn)單方波。方波實(shí)際上是由許多振幅和相位精確相關(guān)的f的倍數(shù)的正弦波組成的。一個(gè)2V峰峰值的方波可以表示為：

S(t) = 1.273 sin(ωt) + 0.4244 sin(3ωt) + 0.2546 sin(5ωt) + …

其中 ω = 2πf。鎖相放大器鎖定在f上，只會(huì)選擇出第一個(gè)分量。測(cè)量信號(hào)將是1.273 sin(ωt)，而不是示波器上測(cè)量的2V峰峰值。

在一般情況下，輸入由信號(hào)和噪聲組成。噪聲被表示為在所有頻率上變化的信號(hào)。理想的鎖相放大器只對(duì)參考頻率上的噪聲做出響應(yīng)。其他頻率的噪聲會(huì)通過乘法器后面的低通濾波器去除。這種“帶寬縮窄”是鎖相放大器的主要優(yōu)勢(shì)。只有在參考頻率上的輸入才會(huì)產(chǎn)生輸出。

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