เฮเทอโรไดน์คือผลลัพธ์ของการผสมสัญญาณสองสัญญาณในอุปกรณ์ที่ไม่เป็นเชิงเส้นเพื่อสร้างส่วนประกอบความถี่ใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความถี่ผลรวมและความถี่ผลต่างของสัญญาณดั้งเดิม กระบวนการนี้เรียกว่า เฮเท อโรไดน์ซึ่งเป็นพื้นฐานในการประมวลผลสัญญาณและระบบวิทยุ^{[ 1 ]}คำนี้มีต้นกำเนิดมาจากReginald Fessendenซึ่งในปี 1908 ได้อธิบายถึง “เครื่องรับเฮเทอโรไดน์” ซึ่งการสั่นที่สร้างขึ้นในพื้นที่จะทำปฏิกิริยากับสัญญาณที่ได้รับเพื่อสร้าง “จังหวะของความถี่ที่ได้ยิน” ^{[ 2 ]}ในเอกสารนั้นเขายังอ้างถึงสิทธิบัตรของเขาในปี 1902 ที่อธิบายถึงระบบดังกล่าว แม้ว่าจะไม่ได้ใช้ คำว่า เฮเทอโรไดน์ ก็ตาม ^{[ 3 ]}

ในการใช้งานทั่วไป สัญญาณที่ความถี่f ₁ และf ₂ จะถูกนำไปใช้กับองค์ประกอบที่ไม่เป็นเชิงเส้น เช่นตัวผสมความถี่ทำให้เกิดส่วนประกอบที่f ₁ + f ₂ และf ₁ − f ₂ พร้อมกับผลิตภัณฑ์อินเตอร์โมดูเลชันเพิ่มเติมที่เกิดจากความไม่เป็นเชิงเส้นของอุปกรณ์ ส่วนประกอบหนึ่งในนั้นจะถูกเลือกโดยการกรองเพื่อนำไปใช้ต่อ ในขณะที่ส่วนประกอบอื่นๆ จะถูกปฏิเสธ^{[ 1 ]}

การเฮเทอโรไดน์ไม่ได้จำกัดเฉพาะความถี่วิทยุเท่านั้น หลักการเดียวกันนี้ใช้ได้กับสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด รวมถึงระบบอินฟราเรดและระบบแสง ซึ่งใช้ในเทคนิคการตรวจจับแบบโคherent ^{[ 4 ]}ความถี่เฮเทอโรไดน์เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์บีตในด้านเสียง^{[ 5 ] [ 6 ]}

การประยุกต์ใช้หลักของกระบวนการเฮเทอโรไดน์คือใน วงจร รับสัญญาณวิทยุแบบซูเปอร์เฮเทอโรไดน์ซึ่งใช้ในเครื่องรับสัญญาณวิทยุสมัยใหม่เกือบทั้งหมด^{[ 7 ]}

ในปี พ.ศ. 2444 เรจินัลด์ เฟสเซนเดนได้สาธิตเครื่องรับแบบแปลงสัญญาณโดยตรงหรือเครื่องรับแบบบีทซึ่งเป็นวิธีการทำให้สัญญาณวิทยุโทรเลขแบบคลื่นต่อเนื่อง สามารถได้ยินได้ ^{[ 8 ]}เครื่องรับของเฟสเซนเดนไม่ค่อยได้นำไปใช้งานมากนักเนื่องจากปัญหาเรื่องความเสถียรของออสซิลเลเตอร์ภายใน ออสซิลเลเตอร์ภายในที่เสถียรและราคาไม่แพงยังไม่มีใช้จนกระทั่งลี เดอ ฟอเร สต์ ประดิษฐ์ออสซิลเลเตอร์หลอดสุญญากาศไตรโอดขึ้นมา^{[ 9 ]}ในสิทธิบัตรปี พ.ศ. 2448 เฟสเซนเดนระบุว่าความเสถียรของความถี่ของออสซิลเลเตอร์ภายในของเขาอยู่ที่หนึ่งส่วนต่อพัน^{[ 10 ]}

ในการส่งโทรเลขวิทยุ ตัวอักษรของข้อความจะถูกแปลงเป็นจุดที่มีระยะเวลาสั้นและขีดที่มีระยะเวลายาวในรหัสมอร์สซึ่งจะถูกส่งออกอากาศเป็นสัญญาณวิทยุการส่งโทรเลขวิทยุคล้ายคลึงกับการส่งโทรเลข ทั่วไป ปัญหาอย่างหนึ่งคือการสร้างเครื่องส่งสัญญาณกำลังสูงด้วยเทคโนโลยีในสมัยนั้น เครื่องส่งสัญญาณรุ่นแรกๆ เป็นเครื่องส่งสัญญาณแบบช่องว่างประกายไฟอุปกรณ์เชิงกลจะสร้างประกายไฟในอัตราคงที่แต่ได้ยินเสียง ประกายไฟจะส่งพลังงานไปยังวงจรเรโซแนนซ์ซึ่งจะส่งเสียงดังที่ความถี่ในการส่งที่ต้องการ (ซึ่งอาจเป็น 100 kHz) เสียงดังนี้จะลดลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นเอาต์พุตของเครื่องส่งสัญญาณจึงเป็นคลื่นที่ลดทอนลง ต่อเนื่องกัน เมื่อคลื่นที่ลดทอนลงเหล่านี้ถูกรับโดยเครื่องตรวจจับแบบง่ายๆ ผู้ปฏิบัติงานจะได้ยินเสียงหึ่งๆ ที่สามารถถอดรหัสกลับเป็นตัวอักษรและตัวเลขได้

ด้วยการพัฒนา เครื่องส่งสัญญาณวิทยุ แบบอาร์คคอน เวอร์เตอร์ ในปี พ.ศ. 2447 การมอดูเลชั่น แบบคลื่นต่อเนื่อง (CW) จึงเริ่มถูกนำมาใช้สำหรับการส่งโทรเลขทางวิทยุ สัญญาณรหัสมอร์สแบบ CW ไม่ได้ถูกมอดูเลชั่นด้วยแอมพลิจูด แต่ประกอบด้วยคลื่นความถี่พาหะไซน์เป็นช่วงๆ เมื่อรับสัญญาณ CW ด้วยเครื่องรับ AM ผู้ปฏิบัติงานจะไม่ได้ยินเสียงใดๆ จึงมีการคิดค้นตัวตรวจจับแบบแปลงโดยตรง (เฮเทอโรไดน์) ขึ้นมาเพื่อให้สัญญาณคลื่นความถี่วิทยุแบบคลื่นต่อเนื่องสามารถได้ยินได้^{[ 11 ]}

เครื่อง รับแบบ เฮเทอโรไดน์หรือบีทมีออสซิลเลเตอร์ภายในที่สร้างสัญญาณวิทยุที่ปรับให้มีความถี่ใกล้เคียงกับสัญญาณขาเข้าที่กำลังรับ เมื่อสัญญาณทั้งสองผสมกัน จะ เกิดความถี่ บีทที่เท่ากับผลต่างระหว่างความถี่ทั้งสอง การปรับความถี่ของออสซิลเลเตอร์ภายในให้ถูกต้องจะทำให้ความถี่บีทอยู่ใน ช่วง เสียงซึ่งสามารถได้ยินเป็นเสียงโทนในหูฟัง ของเครื่องรับ เมื่อใดก็ตามที่มีสัญญาณจากเครื่องส่งสัญญาณ ดังนั้นจุดและขีดของรหัสมอร์สจึงได้ยินเป็นเสียงบี๊บ เทคนิคนี้ยังคงใช้ในโทรเลขวิทยุ โดยออสซิลเลเตอร์ภายในในปัจจุบันเรียกว่าออสซิลเลเตอร์ความถี่บีทหรือ BFO เฟสเซนเดนเป็นผู้บัญญัติศัพท์คำว่าเฮเทอโรไดน์จากรากศัพท์ภาษากรีกhetero- ซึ่งหมายถึงแตกต่าง และdyn-ซึ่งหมายถึงพลัง (ดูδύναμις หรือ dunamis ) ^{[ 12 ]}

การประยุกต์ใช้เทคนิคเฮเทอโรไดน์ที่สำคัญและแพร่หลายอย่างหนึ่งคือในเครื่องรับซูเปอร์เฮเทอโรไดน์ (ซูเปอร์เฮต) ในซูเปอร์เฮตทั่วไป สัญญาณ ความถี่วิทยุ ขาเข้า จากเสาอากาศจะถูกผสม (เฮเทอโรไดน์) กับสัญญาณจากออสซิลเลเตอร์ภายใน (LO) เพื่อสร้างสัญญาณความถี่คงที่ที่ต่ำกว่าซึ่งเรียกว่า สัญญาณ ความถี่กลาง (IF) สัญญาณ IF จะถูกขยายและกรอง จากนั้นจึงส่งไปยังตัวตรวจจับที่แยกสัญญาณเสียงออกมา สัญญาณเสียงจะถูกส่งไปยังลำโพงของเครื่องรับในที่สุด^{[ 7 ]}

เครื่องรับแบบซูเปอร์เฮเทอโรไดน์มีข้อดีหลายประการเหนือกว่าการออกแบบเครื่องรับแบบเดิม ข้อดีประการหนึ่งคือการปรับจูนทำได้ง่ายกว่า ผู้ใช้งานต้องปรับจูนเฉพาะตัวกรอง RF และ LO เท่านั้น ส่วน IF ที่มีความถี่คงที่นั้นได้รับการปรับจูน ("จัดแนว") มาจากโรงงานแล้วและไม่ต้องปรับแต่งเพิ่มเติม ในการออกแบบแบบเก่า เช่นเครื่องรับความถี่วิทยุแบบปรับจูน (TRF) จำเป็นต้องปรับจูนทุกขั้นตอนของเครื่องรับพร้อมกัน นอกจากนี้ เนื่องจากตัวกรอง IF ได้รับการปรับจูนแบบคงที่ ความสามารถในการเลือกรับสัญญาณของเครื่องรับจึงเท่ากันตลอดทั้งย่านความถี่ของเครื่องรับ ข้อดีอีกประการหนึ่งคือ สัญญาณ IF สามารถมีความถี่ต่ำกว่าสัญญาณวิทยุขาเข้าได้มาก ซึ่งช่วยให้แต่ละขั้นตอนของตัวขยายสัญญาณ IF สามารถให้กำลังขยายได้มากขึ้น ในลำดับแรก อุปกรณ์ขยายสัญญาณจะมีค่าผลคูณของกำลังขยายและแบนด์วิดท์ คงที่ หากอุปกรณ์มีค่าผลคูณของกำลังขยายและแบนด์วิดท์ 60 MHz ก็จะสามารถให้กำลังขยายแรงดัน 3 ที่ RF 20 MHz หรือกำลังขยายแรงดัน 30 ที่ IF 2 MHz ที่ IF ที่ต่ำกว่า จะต้องใช้อุปกรณ์ขยายสัญญาณน้อยลงเพื่อให้ได้กำลังขยายเท่ากัน เครื่องรับวิทยุแบบสร้างสัญญาณใหม่ (Regenerative radio receiver)ได้กำลังขยายมากขึ้นจากอุปกรณ์ขยายสัญญาณเพียงตัวเดียวโดยใช้การป้อนกลับเชิงบวก แต่ต้องมีการปรับแต่งอย่างระมัดระวังโดยผู้ใช้งาน การปรับแต่งนั้นยังเปลี่ยนแปลงความสามารถในการเลือกรับสัญญาณของเครื่องรับแบบสร้างสัญญาณใหม่ด้วย ส่วนเครื่องรับแบบซูเปอร์เฮเทอโรไดน์ (Superheterodyne) ให้กำลังขยายสูงและเสถียร รวมถึงความสามารถในการเลือกรับสัญญาณคงที่โดยไม่ต้องปรับแต่งให้ยุ่งยาก

ระบบซูเปอร์เฮเทอโรไดน์ที่เหนือกว่าได้เข้ามาแทนที่การออกแบบตัวรับสัญญาณแบบ TRF และแบบรีเจนเนอเรทีฟรุ่นก่อนหน้า และนับตั้งแต่ทศวรรษ 1930 เป็นต้นมา เครื่องรับวิทยุเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่จึงเป็นแบบซูเปอร์เฮเทอโรไดน์

การผสมความถี่ หรือที่เรียกว่าการแปลงความถี่ เป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิศวกรรมการสื่อสารเพื่อสร้างความถี่ใหม่และถ่ายโอนข้อมูลจากช่องความถี่หนึ่งไปยังอีกช่องความถี่หนึ่ง นอกจากการใช้งานในวงจรซูเปอร์เฮเทอโรไดน์ที่พบในเครื่องรับวิทยุและโทรทัศน์เกือบทั้งหมดแล้ว ยังใช้ในเครื่องส่งสัญญาณวิทยุโมเด็มการ สื่อสารผ่าน ดาวเทียมและกล่อง รับสัญญาณ เรดาร์กล้องโทรทัศน์วิทยุ ระบบ โทรมาตร โทรศัพท์มือถือ กล่องแปลงสัญญาณเคเบิล ทีวีและ หัวส่ง สัญญาณ รีเลย์ไมโครเวฟเครื่องตรวจจับโลหะนาฬิกาอะตอมและระบบต่อต้านอิเล็กทรอนิกส์ ทางทหาร (การรบกวนสัญญาณ)

ใน เครือข่ายโทรคมนาคมขนาดใหญ่เช่น สาย โทรศัพท์หลัก เครือข่ายถ่ายทอด สัญญาณไมโครเวฟระบบเคเบิลทีวี และการเชื่อมต่อผ่านดาวเทียม การเชื่อมต่อที่มี แบนด์วิดท์สูงจะถูกใช้ร่วมกันโดยช่องทางการสื่อสารแต่ละช่องโดยใช้การผสมความถี่ (heterodyning) เพื่อย้ายความถี่ของสัญญาณแต่ละสัญญาณไปยังความถี่ต่างๆ ที่ใช้ช่องสัญญาณร่วมกัน ซึ่งเรียกว่าการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่ (Frequency Division Multiplexing : FDM)

ตัวอย่างเช่นสายเคเบิลโคแอกเซียลที่ใช้ในระบบเคเบิลทีวีสามารถส่งสัญญาณโทรทัศน์ได้ 500 ช่องพร้อมกัน เนื่องจากแต่ละช่องได้รับความถี่ที่แตกต่างกัน จึงไม่รบกวนซึ่งกันและกัน ที่ต้นทางหรือสถานี ส่งสัญญาณ ตัวแปลงความถี่ขึ้น (upconverter ) แบบอิเล็กทรอนิกส์จะแปลงสัญญาณโทรทัศน์แต่ละช่องที่เข้ามาให้มีความถี่สูงขึ้น โดยการผสมความถี่ของสัญญาณโทรทัศน์ fCH กับออสซิลเลเตอร์ภายในที่มีความถี่สูงกว่ามาก fLO _{ทำให้}เกิดการผสมสัญญาณแบบ_{เฮเทอ}โรไดน์ที่ความถี่รวมfCH  +  fLOซึ่งจะถูกเพิ่มเข้าไปในสายเคเบิล ที่บ้านของผู้บริโภคกล่องรับสัญญาณ เคเบิล _{จะ มีตัวแปลงความถี่ลง (} downconverter) ที่ผสมสัญญาณขาเข้าที่ความถี่fCH  +  fLO กับความถี่ออส _{ซิลเลเตอร์ภายในเดียวกัน fLO ทำให้}เกิดความถี่ เฮเทอโรไดน์ที่แตกต่างกัน แปลงสัญญาณโทรทัศน์กลับ _ไปเป็นความถี่เดิม: ( fCH  +  fLO ₎ −  fLO =  _fCHแต่ละช่องจะถูกย้ายไปยังความถี่ที่สูงขึ้นที่แตก_ต่างกันความถี่พื้นฐานต่ำสุดดั้งเดิมของสัญญาณเรียกว่าเบสแบนด์ (baseband ) ในขณะที่ช่องสัญญาณที่สูงกว่าซึ่งสัญญาณนั้นถูกย้ายไปเรียกว่าพาสแบนด์ (passband )

ระบบ วิดีโอเทปอนาล็อกจำนวนมากอาศัยซับแคริเออร์สีที่แปลงความถี่ลงเพื่อบันทึกข้อมูลสีในแบนด์วิดท์ที่จำกัด ระบบเหล่านี้เรียกว่าระบบเฮเทอโรไดน์หรือระบบสีต่ำกว่าความถี่ตัวอย่างเช่น สำหรับระบบวิดีโอNTSC ระบบบันทึก VHS (และS-VHS ) จะแปลงซับแคริเออร์สีจากมาตรฐาน NTSC 3.58 MHz เป็น ~629 kHz ^{[ 13 ]} ซับแคริเออร์สี PAL VHS ก็ถูกแปลงความถี่ลงเช่นกัน (แต่จาก 4.43 MHz) ระบบ U-maticขนาด 3/4 นิ้วที่ล้าสมัยแล้วในปัจจุบันใช้คลื่นพาหะย่อยแบบเฮเทอโรไดน์ที่ความถี่ประมาณ 688 kHz สำหรับการบันทึก NTSC (เช่นเดียวกับBetamaxของSonyซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็น U-matic เวอร์ชันสำหรับผู้บริโภคขนาด 1/2 นิ้ว) ในขณะที่เครื่องเล่น U-matic แบบ PAL มีสองแบบที่ไม่สามารถใช้งานร่วมกันได้ โดยมีคลื่นพาหะย่อยความถี่ต่างกัน ซึ่งเรียกว่า Hi-Band และ Low-Band รูปแบบวิดีโอเทปอื่นๆ ที่มีระบบสีแบบเฮเทอโรไดน์ ได้แก่^Video -8และHi8 ^{[ 14} ]

ในกรณีเหล่านี้ ระบบเฮเทอโรไดน์ถูกใช้เพื่อแปลงคลื่นไซน์ที่เข้ารหัสเฟสแบบควอดราเจอร์และปรับแอมพลิจูดจากความถี่ออกอากาศไปเป็นความถี่ที่บันทึกได้ในแบนด์วิดท์น้อยกว่า 1 เมกะเฮิร์ตซ์ เมื่อเล่นซ้ำ ข้อมูลสีที่บันทึกไว้จะถูกแปลงกลับเป็นความถี่ซับแคริเออร์มาตรฐานเพื่อแสดงผลบนโทรทัศน์และเพื่อแลกเปลี่ยนกับอุปกรณ์วิดีโอมาตรฐานอื่นๆ

เครื่องเล่นเทป U-matic (3/4″) บางรุ่นมี ขั้วต่อ mini-DIN 7 พินเพื่อให้สามารถคัดลอกเทปได้โดยไม่ต้องแปลงสัญญาณ เช่นเดียวกับเครื่องบันทึก VHS, S-VHS และ Hi8 สำหรับงานอุตสาหกรรมบางรุ่น

เท อ ร์มิน (Thermin)เป็นเครื่องดนตรีอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้หลักการเฮเทอโรไดน์ (Heterodyne) ในการสร้างความถี่เสียง ที่เปลี่ยนแปลงได้ ตามการเคลื่อนไหวของมือผู้เล่นดนตรีในบริเวณใกล้เคียงกับเสาอากาศหนึ่งตัวหรือมากกว่า ซึ่งทำหน้าที่เป็นแผ่นตัวเก็บประจุ สัญญาณเอาต์พุตจากออสซิลเลเตอร์ความถี่วิทยุคงที่ จะถูกผสมกับสัญญาณเอาต์พุตจากออสซิลเลเตอร์ที่มีความถี่เปลี่ยนแปลงไปตามค่าความจุระหว่างเสาอากาศและมือของผู้เล่นดนตรีขณะที่เคลื่อนไหวใกล้กับเสาอากาศควบคุมระดับเสียง ความแตกต่างระหว่างความถี่ของออสซิลเลเตอร์ทั้งสองจะสร้างโทนเสียงในช่วงความถี่เสียงที่ผู้เล่นสามารถได้ยินได้

วงจรปรับความถี่ (Ring Modulator) เป็น อุปกรณ์ผสมความถี่ชนิดหนึ่งที่รวมอยู่ในเครื่องสังเคราะห์เสียงบางรุ่น หรือใช้เป็นเอฟเฟ็กต์เสียงแบบเดี่ยวๆ

การตรวจจับแบบเฮเทอโรไดน์เชิง แสง (ซึ่งเป็นสาขาการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่) เป็นการขยายเทคนิคเฮเทอโรไดน์ไปสู่ความถี่ที่สูงขึ้น (มองเห็นได้) Guerra ^{[ 15 ]} (1995) ตีพิมพ์ผลลัพธ์ของสิ่งที่เขาเรียกว่า "รูปแบบหนึ่งของเฮเทอโรไดน์เชิงแสง" เป็นครั้งแรก โดยที่แสงที่มีลวดลายจากตะแกรงที่มีระยะห่าง 50 นาโนเมตร ส่องสว่างตะแกรงที่สองที่มีระยะห่าง 50 นาโนเมตร โดยตะแกรงทั้งสองหมุนสัมพันธ์กันด้วยมุมที่จำเป็นเพื่อให้ได้กำลังขยาย แม้ว่าความยาวคลื่นของแสงส่องสว่างจะเป็น 650 นาโนเมตร แต่ก็สามารถแยกแยะตะแกรง 50 นาโนเมตรได้อย่างง่ายดาย ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงเกือบ 5 เท่าเหนือขีดจำกัดความละเอียดของ Abbe ที่ 232 นาโนเมตร ซึ่งควรจะเป็นค่าที่เล็กที่สุดที่ได้รับสำหรับรูรับแสงเชิงตัวเลขและความยาวคลื่นที่ใช้ การถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์ความละเอียดสูงพิเศษผ่านเฮเทอโรไดน์เชิงแสงนี้ ต่อมาเป็นที่รู้จักกันในชื่อกล้องจุลทรรศน์ แบบส่องสว่างที่มีโครงสร้าง

นอกเหนือจากกล้องจุลทรรศน์แสงความละเอียดสูงพิเศษแล้ว การผสมสัญญาณแสงยังสามารถปรับปรุงตัวปรับสัญญาณแสง ได้อย่างมาก เพิ่มความหนาแน่นของข้อมูลที่ส่งผ่านใยแก้วนำแสงนอกจากนี้ยังมีการนำไปประยุกต์ใช้ในการสร้างนาฬิกาอะตอม ที่แม่นยำยิ่งขึ้น โดยอาศัยการวัดความถี่ของลำแสงเลเซอร์โดยตรง^{[หมายเหตุ 1 ]}

เนื่องจากความถี่แสงนั้นสูงเกินกว่าความสามารถในการควบคุมของวงจรไฟฟ้าใดๆ ที่ใช้งานได้จริง เครื่องตรวจจับโฟตอนความถี่ที่มองเห็นได้ทั้งหมดจึงเป็นเครื่องตรวจจับพลังงานโดยเนื้อแท้ ไม่ใช่เครื่องตรวจจับสนามไฟฟ้าแบบสั่น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการตรวจจับพลังงานโดยเนื้อแท้เป็นการตรวจจับแบบกำลังสองจึงทำให้ความถี่แสงใดๆ ที่ปรากฏบนเครื่องตรวจจับผสมปนเปกันโดยปริยาย ดังนั้น การตรวจจับความถี่แสงเฉพาะอย่างละเอียดอ่อนจึงจำเป็นต้องใช้การตรวจจับแบบเฮเทอโรไดน์ทางแสง ซึ่งคลื่นแสงสองความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน (ใกล้เคียงกัน) ส่องสว่างไปยังเครื่องตรวจจับ เพื่อให้เอาต์พุตไฟฟ้าแบบสั่นสอดคล้องกับความแตกต่างระหว่างความถี่ของคลื่นทั้งสอง วิธีนี้ช่วยให้สามารถตรวจจับแถบความถี่แคบมาก (แคบกว่าตัวกรองสีใดๆ ที่สามารถทำได้) รวมถึงการวัดเฟสและความถี่ของสัญญาณแสงอย่างแม่นยำเมื่อเทียบกับแหล่งกำเนิดแสงอ้างอิง เช่น ในเครื่องวัดการสั่นสะเทือนแบบเลเซอร์ดอปเปลอร์

การตรวจจับแบบไวต่อเฟสนี้ถูกนำไปประยุกต์ใช้ในการวัดความเร็วลมแบบดอปเปลอร์ และการสร้างภาพผ่านตัวกลางที่มีความหนาแน่นสูง ความไวสูงต่อแสงพื้นหลังมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับไลดาร์

ใน สเปก โทรสโกปีแบบออปติคอลเคอร์เอฟเฟกต์ (OKE) การผสมสัญญาณ OKE กับสัญญาณโพรบส่วนเล็กๆ จะสร้างสัญญาณผสมที่ประกอบด้วยสัญญาณโพรบ สัญญาณ OKE-โพรบแบบผสม และสัญญาณ OKE แบบผสม สามารถกรองสัญญาณโพรบและสัญญาณ OKE แบบผสมออกไปได้ เหลือเพียงสัญญาณความถี่แบบผสมสำหรับการตรวจจับ

การตรวจจับแบบเฮเทอโรไดน์มักใช้ในอินเตอร์เฟอโรเมตรีแต่โดยทั่วไปจะจำกัดอยู่ที่การตรวจจับจุดเดียวมากกว่าอินเตอร์เฟอโรเมตรีแบบสนามกว้าง อย่างไรก็ตาม อินเตอร์เฟอโรเมตรีแบบเฮเทอโรไดน์สนามกว้างสามารถทำได้โดยใช้กล้องพิเศษ^{[ 18 ]} ด้วยเทคนิคนี้ซึ่งสัญญาณอ้างอิงที่สกัดจากพิกเซลเดียว ทำให้สามารถสร้างอินเตอร์เฟอโรเมตรีแบบเฮเทอโรไดน์สนามกว้างที่มีความเสถียรสูงได้โดยการกำจัดส่วนประกอบเฟสลูกสูบที่เกิดจากไมโครโฟนิกส์หรือการสั่นสะเทือนของส่วนประกอบทางแสงหรือวัตถุ^{[ 19 ]}

การผสมเสียงแบบเฮเทอโรไดน์นั้นอาศัยเอกลักษณ์ทางตรีโกณมิติ :

${\displaystyle (\cos \theta _{1})(\cos \theta _{2})={\tfrac {1}{2}}\cos(\theta _{1}-\theta _{2})+{\tfrac {1}{2}}\cos(\theta _{1}+\theta _{2})}$

ผลคูณทางด้านซ้ายมือแสดงถึงการคูณ ("การผสม") ของคลื่นไซน์หนึ่งกับคลื่นไซน์อีกคลื่นหนึ่ง (ทั้งสองสร้างขึ้นจาก ฟังก์ชัน โคไซน์ ) ด้านขวามือแสดงให้เห็นว่าสัญญาณที่ได้เป็นผลรวมของ พจน์ ไซน์ สอง พจน์ พจน์หนึ่งอยู่ที่ผลรวมของความถี่ดั้งเดิมทั้งสอง และอีกพจน์หนึ่งอยู่ที่ผลต่าง ซึ่งสามารถจัดการแยกกันได้ เนื่องจากผลต่างความถี่ (มาก) ทำให้สามารถกรองความถี่ของสัญญาณหนึ่งออกไปได้อย่างชัดเจน ในขณะที่ปล่อยให้สัญญาณอีกสัญญาณหนึ่งไม่เปลี่ยนแปลง

โดยใช้เอกลักษณ์ตรีโกณมิตินี้ เราสามารถคำนวณ ผลลัพธ์ของการคูณสัญญาณคลื่นโคไซน์สองสัญญาณที่มีความถี่ต่างกันได้ดังนี้ :${\displaystyle \ \cos \left(2\pi f_{1}t\right)\ }$${\displaystyle \ \cos \left(2\pi f_{2}t\right)\ }$${\displaystyle \ f_{1}\ }$${\displaystyle \ f_{2}\ }$

${\displaystyle \cos(2\pi f_{1}t)\cos(2\pi f_{2}t)={\tfrac {1}{2}}\cos[2\pi (f_{1}-f_{2})t]+{\tfrac {1}{2}}\cos[2\pi (f_{1}+f_{2})t]}$

ผลลัพธ์ที่ได้คือผลรวมของสัญญาณไซน์สองสัญญาณ สัญญาณหนึ่งอยู่ที่ผลรวมf ₁  +  f ₂และอีกสัญญาณหนึ่งอยู่ที่ผลต่างf ₁  −  f ₂ของความถี่ดั้งเดิม

สัญญาณทั้งสองจะถูกรวมเข้าด้วยกันในอุปกรณ์ที่เรียกว่ามิกเซอร์ดังที่ได้กล่าวไว้ในส่วนก่อนหน้า มิกเซอร์ในอุดมคติจะเป็นอุปกรณ์ที่คูณสัญญาณทั้งสองเข้าด้วยกัน วงจรมิกเซอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายบางวงจร เช่นเซลล์กิลเบิร์ตทำงานในลักษณะนี้ แต่มีข้อจำกัดอยู่ที่ความถี่ต่ำ อย่างไรก็ตาม ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ ที่ไม่เป็นเชิงเส้น ใดๆ ก็ตามจะคูณสัญญาณที่ป้อนเข้าไป ทำให้เกิดความถี่เฮเทอโรไดน์ในเอาต์พุต ดังนั้นส่วนประกอบที่ไม่เป็นเชิงเส้นหลายชนิดจึงทำหน้าที่เป็นมิกเซอร์ ส่วนประกอบที่ไม่เป็นเชิงเส้นคือส่วนประกอบที่กระแสหรือแรงดันเอาต์พุตเป็นฟังก์ชันที่ไม่เป็นเชิงเส้นของอินพุต ส่วนประกอบวงจรส่วนใหญ่ในวงจรการสื่อสารได้รับการออกแบบให้เป็นเชิงเส้นซึ่งหมายความว่าพวกมันเป็นไปตามหลักการซ้อนทับถ้าเป็นเอาต์พุตของส่วนประกอบเชิงเส้นที่มีอินพุตเป็น: ${\displaystyle \ F(v)\ }$${\displaystyle \ v\ }$

${\displaystyle \ F(v_{1}+v_{2})=F(v_{1})+F(v_{2})\ }$

ดังนั้น หากสัญญาณคลื่นไซน์สองสัญญาณที่ความถี่f ₁และf ₂ถูกป้อนเข้าสู่อุปกรณ์เชิงเส้น ผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นเพียงผลรวมของผลลัพธ์เมื่อป้อนสัญญาณทั้งสองแยกกันโดยไม่มีพจน์ผลคูณ ดังนั้น ฟังก์ชันจะต้องเป็นฟังก์ชันไม่เชิงเส้นจึงจะสร้างผลคูณของมิกเซอร์ได้ ตัวคูณที่สมบูรณ์แบบจะสร้างผลคูณของมิกเซอร์เฉพาะที่ความถี่ผลรวมและความถี่ผลต่าง( f ₁  ±  f ₂ ) เท่านั้น แต่ฟังก์ชันไม่เชิงเส้นทั่วไปจะสร้างผลคูณของมิกเซอร์ลำดับสูงกว่า: n ⋅ f ₁  +  m ⋅ f ₂สำหรับจำนวนเต็มnและmการออกแบบมิกเซอร์บางแบบ เช่น มิกเซอร์แบบสมดุลคู่ จะระงับผลคูณที่ไม่พึงประสงค์ลำดับสูงบางส่วน ในขณะที่การออกแบบอื่นๆ เช่นมิกเซอร์ฮาร์มอนิกจะใช้ประโยชน์จากผลต่างลำดับสูง ${\displaystyle F}$

ตัวอย่างของส่วนประกอบที่ไม่เป็นเชิงเส้นที่ใช้เป็นตัวผสมสัญญาณ ได้แก่หลอดสุญญากาศและทรานซิสเตอร์ที่ไบแอสใกล้จุดตัด ( คลาส C ) และไดโอดนอกจาก นี้ยังสามารถใช้ ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์โรแมกเนติก ที่ ถูกขับจนถึงจุดอิ่มตัวที่ความถี่ต่ำได้อีกด้วย ในด้านทัศนศาสตร์ที่ไม่เป็นเชิงเส้น ผลึกที่มีคุณสมบัติไม่เป็นเชิงเส้นจะถูกนำมาใช้เพื่อผสมลำแสงเลเซอร์ เพื่อสร้างความถี่เฮเทอ โร ไดน์ทางแสง

เพื่อแสดงให้เห็นทางคณิตศาสตร์ว่าส่วนประกอบที่ไม่เป็นเชิงเส้นสามารถคูณสัญญาณและสร้างความถี่เฮเทอโรไดน์ได้อย่างไร ฟังก์ชันที่ไม่เป็นเชิงเส้นสามารถขยายได้ในรูปอนุกรมกำลัง ( อนุกรมแมคลาอริน ) ดังนี้: ${\displaystyle F}$

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

เพื่อลดความซับซ้อนทางคณิตศาสตร์ พจน์ลำดับสูงกว่าα ₂จะถูกระบุด้วยจุดไข่ปลา ( ) และแสดงเฉพาะพจน์แรกเท่านั้น การนำคลื่นไซน์สองลูกที่มีความถี่ω ₁ = 2 π f ₁และω ₂ = 2 π f ₂มาใช้กับอุปกรณ์นี้: ${\displaystyle \ \cdots \ }$

${\displaystyle \ v_{\mathsf {out}}=F{\Bigl (}A_{1}\cos(\omega _{1}t)+A_{2}\cos(\omega _{2}t){\Bigr )}\ }$

${\displaystyle \ v_{\mathsf {out}}=\alpha _{1}{\Bigl (}A_{1}\cos(\omega _{1}t)+A_{2}\cos(\omega _{2}t){\Bigr )}+\alpha _{2}{\Bigl (}A_{1}\cos(\omega _{1}t)+A_{2}\cos(\omega _{2}t){\Bigr )}^{2}+\cdots \ }$

${\displaystyle \ v_{\mathsf {out}}=\alpha _{1}{\Bigl (}A_{1}\cos(\omega _{1}t)+A_{2}\cos(\omega _{2}t){\Bigr )}+\alpha _{2}{\Bigl (}A_{1}^{2}\cos ^{2}(\omega _{1}t)+2A_{1}A_{2}\cos(\omega _{1}t)\ \cos(\omega _{2}t)+A_{2}^{2}\cos ^{2}(\omega _{2}t){\Bigr )}+\cdots \ }$

จะเห็นได้ว่าพจน์ที่สองข้างต้นประกอบด้วยผลคูณของคลื่นไซน์สองคลื่น เมื่อลดรูปโดยใช้เอกลักษณ์ตรีโกณมิติ :

${\displaystyle {\begin{aligned}v_{\mathsf {out}}={}&\alpha _{1}{\Bigl (}A_{1}\cos(\omega _{1}t)+A_{2}\cos(\omega _{2}t){\Bigr )}\\&{}+\alpha _{2}{\Bigl (}{\tfrac {1}{2}}A_{1}^{2}[1+\cos(2\omega _{1}t)]+A_{1}A_{2}[\cos(\omega _{1}t-\omega _{2}t)+\cos(\omega _{1}t+\omega _{2}t)]+{\tfrac {1}{2}}A_{2}^{2}[1+\cos(2\omega _{2}t)]{\Bigr )}+\cdots \end{aligned}}}$

ซึ่งทำให้ความถี่เฮเทอโรไดน์สองความถี่เหลืออยู่ท่ามกลางพจน์อื่นๆ อีกมากมาย:

${\displaystyle \ v_{\mathsf {out}}=\cdots +\alpha _{2}A_{1}A_{2}\cos(\omega _{1}-\omega _{2})t+\alpha _{2}A_{1}A_{2}\cos(\omega _{1}+\omega _{2})t+\cdots \ }$

รวมถึงคำศัพท์อื่นๆ อีกมากมายที่ไม่ได้แสดงไว้

นอกจากส่วนประกอบที่มีความถี่เป็นผลรวมω ₁  +  ω ₂และผลต่างω ₁  −  ω ₂ของความถี่ดั้งเดิมทั้งสองดังที่แสดงไว้ข้างต้นแล้ว สัญญาณเอาต์พุตยังประกอบด้วยพจน์ไซน์ที่ความถี่ดั้งเดิมและพจน์ที่เป็นพหุคูณของความถี่ดั้งเดิม2 ω ₁ , 2 ω ₂ , 3 ω ₁ , 3 ω ₂เป็นต้นซึ่งเรียกว่าฮาร์โมนิกส์ นอกจาก นี้ยังประกอบด้วยพจน์ที่ซับซ้อนกว่ามากที่ความถี่M ω ₁ + N ω ₂ซึ่งเรียกว่าผลคูณอินเตอร์โมดูเลชันความถี่ที่ไม่ต้องการเหล่านี้ พร้อมกับความถี่เฮเทอโรไดน์ที่ไม่ต้องการ จะต้องถูกกำจัดออกจากเอาต์พุตของมิกเซอร์โดยใช้ตัวกรองอิเล็กทรอนิกส์เพื่อให้ได้ความถี่เฮเทอโรไดน์ที่ต้องการ

• การตรวจคลื่นไฟฟ้าสมอง
• โฮโมดีน
• การผสมสัญญาณรบกวน – ปัญหาที่เกิดจากพจน์ลำดับสูงที่มีกำลังแรงในมิกเซอร์แบบไม่เชิงเส้นบางชนิด
• ทรานสเวอร์เตอร์

• โฮแกน, จอห์น วีแอล (เมษายน 1921). "เครื่องรับสัญญาณเฮเทอโรไดน์" . วารสารไฟฟ้า . เล่มที่ 18. หน้า 116.
• สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 706740 , เฟสเซนเดน, เรจินัลด์ เอ. , "การส่งสัญญาณไร้สาย", ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 28 กันยายน 1901, ออกเมื่อวันที่ 12 สิงหาคม 1902 
• สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 1050728 , เฟสเซนเดน, เรจินัลด์ เอ. , "วิธีการส่งสัญญาณ", ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 21 สิงหาคม 1906, ออกเมื่อวันที่ 14 มกราคม 1913