1. Scop, principiu de funcționare și parametri principali

Multiplicatorii de frecvență din schema bloc a unui transmițător radio (vezi Fig. 2.1) sunt amplasați în fața amplificatoarelor de putere a oscilațiilor RF sau cu microunde, crescând frecvența semnalului excitator de numărul necesar de ori. Multiplicatorii de frecvență pot face, de asemenea, parte din excitatorul sau sintetizatorul de frecvență în sine. Pentru semnalul de intrare și de ieșire al multiplicatorului de frecvență scriem:

unde n este factorul de multiplicare a frecvenței cu un număr întreg de ori.

Clasificarea multiplicatorilor de frecvență este posibilă în funcție de două criterii principale: principiul de funcționare sau metoda de implementare a funcției (17.1) și tipul elementului neliniar. Conform principiului de funcționare, multiplicatorii sunt împărțiți în două tipuri: pe baza sincronizării frecvenței oscilatorului cu un semnal extern (vezi Secțiunea 10.3), de n ori mai mică ca frecvență (Fig. 17.1a) și folosind un element neliniar care distorsionează semnal sinusoidal de intrare și prin izolarea armonicii necesare din spectrul multifrecvență rezultat (Fig. 17.1b).

Orez. .1. Multiplicatori de frecventa

Pe baza tipului de element neliniar utilizat, multiplicatorii de frecvență de al doilea tip sunt împărțiți în tranzistor și diodă.

Parametrii principali ai multiplicatorului de frecvență sunt: ​​coeficientul de multiplicare a frecvenței n; puterea de ieșire a armonicii a n-a P n, puterea de intrare a armonicii I P 1, coeficientul de conversie K pr = P n / P 1; randament =P n /P 0 (în cazul unui multiplicator tranzistor), nivel de suprimare a componentelor laterale.

Dezavantajul multiplicatorilor de frecvență (Fig. 17.1, a) de primul tip este îngustarea benzii de sincronizare cu numărul armonic crescător. Pentru multiplicatorii de frecvență de al doilea tip, coeficientul de conversie Kpr scade cu creșterea n limitat de obicei la valoarea n = 2 sau 3 și, dacă este necesar, porniți mai mulți multiplicatori de frecvență în serie, alternându-i cu amplificatoare.

2. Multiplicator de frecvență a tranzistorului

Circuitul unui multiplicator de frecvență a tranzistorului (Fig. 17.2) și metoda de calcul al acestuia nu sunt practic diferite de un amplificator.

Este necesar doar reglarea circuitului de ieșire al generatorului la a n-a armonică și selectarea valorii unghiului de tăiere =120/n, corespunzătoare valorii maxime a coeficientului  n (). La calcularea circuitului de ieșire, coeficientul de expansiune al impulsului cosinus în prima armonică  1 () trebuie înlocuit cu coeficientul în a n-a armonică  n (). Circuitul din circuitul de ieșire, reglat la rezonanță cu n- și armonicile semnalului, trebuie să aibă proprietăți de filtrare satisfăcătoare.

Orez. 17.2. Circuit multiplicator de frecvență a tranzistorului

Factorul de multiplicare al circuitului din Fig. 17,2 de obicei nu depășește de 3-4 ori cu o eficiență de 10-20%.

3. Multiplicatori de frecvență a diodelor

Funcționarea multiplicatorilor de frecvență a diodelor se bazează pe utilizarea efectului de capacitate neliniară. Aceasta din urmă este capacitatea de barieră a unei joncțiuni p-n polarizate invers. Diodele semiconductoare special concepute pentru multiplicarea frecvenței sunt numite varactor. Cu =0,5 și  0 =0,5 V pentru capacitatea neliniară a varactorului obținem:

, (2)

unde și este tensiunea inversă aplicată joncțiunii pn.

Graficul funcției neliniare (17.2) este prezentat în Fig. 17.3.

Orez. 17.3. Graficul unei funcții neliniare

Sarcina acumulată de capacitatea neliniară este legată de tensiune și curent prin următoarele dependențe:

, (3)

În Fig. 17.4.

Orez. 17.4. Multiplicatori de frecvență a diodelor cu varactor

În circuitul unui multiplicator de diode de tip paralel (Fig. 17.4, a) există două circuite (sau filtre) de tip serie, reglate la rezonanță, respectiv, cu frecvența semnalelor de intrare  și de ieșire n. Astfel de circuite au rezistență scăzută la frecvența de rezonanță și rezistență mare la toate celelalte (Fig. 17.5).

Orez. 17.5 Dependența rezistenței circuitului de frecvență

Prin urmare, primul circuit, reglat la rezonanță cu frecvența semnalului de intrare o, trece doar pe prima armonică a curentului, iar al doilea circuit, reglat la rezonanță cu frecvența semnalului de ieșire n, trece doar pe a n-a armonică. Ca urmare, curentul care curge prin varactor are forma:

Deoarece capacitatea varactorului (17.2) este o funcție neliniară, atunci conform (17.3) la curentul (17.4) tensiunea pe varactor este diferită de forma sinusoidală și conține armonici.

Una dintre aceste armonice, la care este reglat al doilea circuit, trece în sarcină.

Astfel, cu ajutorul unei capacități neliniare, puterea unui semnal cu frecvența  este convertită într-un semnal cu frecvența n, adică. înmulțirea frecvenței.

Cel de-al doilea circuit multiplicator de frecvență de tip serial funcționează în mod similar (Fig. 17.4, b), în care există două circuite (sau filtre) de tip paralel, reglate la rezonanță, respectiv, cu frecvența de intrare  și ieșire n semnale. Astfel de circuite au rezistență mare la frecvența de rezonanță și rezistență scăzută la toate celelalte. Prin urmare, tensiunea de pe primul circuit, reglată la rezonanță cu frecvența semnalului de intrare , conține doar prima armonică, iar pe al doilea circuit, reglată la rezonanță cu frecvența semnalului de ieșire n, doar a n-a armonică. Ca urmare, tensiunea aplicată varactorului are forma:

unde U 0 este tensiunea de polarizare constantă pe varactor.

Deoarece capacitatea varactorului (17.2) este o funcție neliniară, atunci conform (17.3) la tensiunea (17.5) curentul care circulă prin varactor este diferit de o formă sinusoidală și conține armonici. Una dintre aceste armonice, la care este reglat al doilea circuit, trece în sarcină. Astfel, cu ajutorul unei capacități neliniare din circuit, puterea unui semnal cu frecvența  este convertită într-un semnal cu frecvența n, adică. înmulțirea frecvenței.

Multiplicatorii de frecvență Varactor în domeniul DCV la n=2 și 3 au un coeficient de conversie ridicat K pr =P n /P 1 =0,6…0,7. La valori mari ale lui n în domeniul microundelor, valoarea Kpr scade la 0,1 și mai jos.

În căile de transmisie și recepție ale sistemelor de comunicație, precum și în unele dispozitive de măsurare, este utilizată pe scară largă transformarea neliniară a oscilațiilor armonice, ca urmare a căreia frecvența acestei oscilații crește cu k dată, k este un număr întreg pozitiv. O astfel de transformare neliniară se numește multiplicare de frecvență, iar dispozitivul care o implementează se numește multiplicator de frecvență.

Astfel, un multiplicator de frecvență este un dispozitiv care crește k ori mai mare decât frecvența oscilației armonice. Dacă un semnal este aplicat la intrarea multiplicatorului, atunci un semnal este generat la ieșire, iar unii multiplicatori cresc cu k timpii și faza inițială, adică .

Multiplicatorii de frecvență sunt utilizați pentru a genera oscilații cu stabilitate de înaltă frecvență. Acest lucru se aplică în primul rând formării de oscilații de înaltă frecvență în timpul stabilizării cu quartz a frecvenței oscilatorului principal. Frecvența naturală a cuarțului este determinată de expresia, b– grosimea plăcii de cuarț. Pentru frecvențe de peste 50 MHz, placa trebuie să aibă o grosime de ordinul a sutimii de milimetru. Astfel de plăci sunt foarte greu de produs, au o rezistență mecanică slabă. Prin urmare, această metodă de stabilizare este utilizată la generatoarele cu frecvențe de până la 5 MHz, iar în unele cazuri până la 50 MHz. Oscilații de frecvență mai înalte se obțin folosind multiplicatori de frecvență.

Cel mai des folosit ca multiplicatori de frecvență este un circuit amplificator rezonant neliniar cu un circuit reglat la frecvența necesară. După cum sa arătat mai devreme, în spectrul de impulsuri de curent al unui amplificator cu tranzistor neliniar (care funcționează în modul de tăiere a curentului) există componente armonice cu frecvențe care sunt multipli ale frecvenței semnalului de intrare. Dacă circuitul amplificatorului este reglat la frecvență k- a-a armonică, apoi se va forma o oscilație armonică cu frecvența acestei armonice la ieșire.

Se știe că amplitudinea k-a armonică este determinată de expresie . În consecință, modul de funcționare al amplificatorului ca multiplicator de frecvență trebuie să fie astfel încât amplitudinea armonicii dorite să fie cea mai mare. La o anumită valoare, aceasta este asigurată de unghiul de tăiere optim, la care = max.

S-a dovedit practic că unghiul de tăiere la care graficele au maxime bine definite este egal cu . Cunoașterea unghiului de tăiere face posibilă determinarea amplitudinii semnalului de intrare și a tensiunii punctului de funcționare al multiplicatorului de frecvență:

, .

Iată transconductanța medie a caracteristicii I-V a tranzistorului pt k a-a armonică, – tensiune de întrerupere.

Circuitul multiplicator considerat poate asigura o multiplicare a frecvenței de 2, mai rar de 3 ori și nu mai mult, deoarece amplitudinile armonicilor superioare ale curentului de colector scad rapid odată cu creșterea frecvenței lor. În cazurile în care este necesară înmulțirea frecvenței semnalului de zeci sau mai multe ori, este posibilă înmulțirea frecvenței de mai multe ori prin conectarea mai multor multiplicatori în serie. Cu toate acestea, este mai potrivit să folosiți o altă metodă.

Se știe că spectrul unei secvențe periodice de impulsuri video conține un număr infinit de componente armonice cu frecvențe care sunt multipli ai frecvenței de repetare a impulsurilor. Amplitudinile acestor armonici sunt destul de mari într-un interval larg de frecvență (lățimea lobului principal al spectrului este egală cu ). Prin urmare, folosind filtre de bandă îngustă, este posibil să izolați armonici cu frecvențe cu valori mai mari de zece.

Circuitul unui astfel de multiplicator conține un convertor neliniar al unei oscilații armonice într-o secvență periodică de impulsuri video foarte scurte cu o frecvență de repetiție egală cu frecvența oscilației de intrare, adică . Armonica necesară a spectrului acestor impulsuri este izolată de un filtru.

Un factor de multiplicare și mai mare poate fi obținut prin utilizarea unei secvențe periodice de impulsuri radio. Spectrul unui astfel de semnal este concentrat în regiunea frecvenței purtătoare. Acest spectru conține componente armonice cu frecvențe semnificativ mai mari decât frecvența oscilației de intrare. Circuitul unui astfel de multiplicator este complex, deoarece trebuie să conțină un modulator de amplitudine a impulsului care convertește oscilațiile cu frecvența într-o secvență periodică de impulsuri radio cu o rată de repetiție.

Înmulțirea frecvenței poate fi realizată și folosind circuite parametrice (de exemplu, circuite cu un varactor). Această problemă nu este discutată în cadrul acestui tutorial.

un dispozitiv electronic (mai rar electromagnetic) conceput pentru a crește frecvența oscilațiilor electrice periodice furnizate acestuia de un număr întreg de ori. Atitudine f afară / fîn ( f intrare și f out - frecvențele de oscilație, respectiv, la intrarea și la ieșirea AC) se numește factor de multiplicare a frecvenței m(m ≥ 2; poate ajunge la câteva zeci). O trăsătură caracteristică a U. Ch. este constanța T la schimbare (într-o zonă finită) f intrare , precum și parametrii frecvenței ultrasonice (de exemplu, frecvențele de rezonanță ale circuitelor oscilatorii (vezi Circuitul oscilator) sau Rezonatoare , incluse în partea U.). Rezultă că dacă f intrarea din anumite motive a primit un increment Δ fîn (suficient de mic), apoi incrementul Δ f frecvențele de ieșire f ieșirea este astfel încât Δ f intrare/ fîn = Δ f afară / f out, adică instabilitatea relativă a frecvenței de oscilație în timpul înmulțirii rămâne neschimbată. Această proprietate importantă a frecvențelor ultrasonice le permite să fie utilizate pentru a crește frecvența oscilațiilor stabile (obținute de obicei dintr-un oscilator principal cu cuarț (vezi Oscilator principal)) în diferite instalații de transmisie radio, radar, măsurători și alte instalații.

Cele mai comune unități de curent alternativ sunt cele care constau dintr-un dispozitiv neliniar (de exemplu, un tranzistor , Varactor, sau Varicapa , bobine cu miez de ferită; un tub cu vid (vezi tubul electronic)) și un filtru electric (vezi filtrul electric) (unul sau mai multe). Un dispozitiv neliniar modifică forma oscilațiilor de intrare, ca urmare a cărora componente cu frecvențe care sunt multiple ale f intrare Aceste oscilații complexe sunt alimentate la intrarea unui filtru, care selectează o componentă cu o frecvență dată mf intrare , suprimând (nu lăsând să treacă) restul. Deoarece o astfel de suprimare în filtrele reale nu este completă, componentele nedorite (așa-numitele laterale) rămân la ieșirea amplificatorului, adică armonici cu numere diferite de m. Sarcina devine mai ușoară dacă dispozitivul neliniar generează aproape numai m- a armonică fîn - în acest caz, uneori se descurcă fără filtru (se cunosc filtre cu ultrasunete similare pe diodele tunel (vezi dioda tunel) și dispozitivele speciale cu fascicul de electroni). La m> 5 Poate fi mai avantajos din punct de vedere energetic să se utilizeze amplificatoare cu mai multe trepte (în care oscilațiile de ieșire ale unei trepte servesc ca intrare pentru cealaltă).

De asemenea, sunt utilizate unități cu ultrasunete, a căror funcționare se bazează pe sincronizarea unui auto-oscilator (vezi . Generarea vibraţiilor electrice). În acesta din urmă, oscilațiile sunt excitate cu o frecvență f 0 = mf intrare , care devine exact egal mf intrare sub influența oscilațiilor care sosesc la intrarea sa cu o frecvență f intrare Dezavantajul unor astfel de unități de control este o bandă relativ îngustă de valori f intrări la care sincronizarea este posibilă. Pe lângă cele menționate mai sus, s-au răspândit oarecum frecvențele ultrasunete cu impulsuri radio, în care impulsuri radio de o anumită formă sunt furnizate la intrarea unui filtru electric, generate sub influența oscilațiilor de intrare cu o frecvență. f intrare

Principala problemă în crearea frecvențelor ultrasonice este reducerea instabilității de fază a oscilațiilor de ieșire (datorită naturii aleatorii a modificărilor fazei acestora), conducând la o creștere a instabilității relative a frecvenței de ieșire în comparație cu valoarea corespunzătoare la intrare. Calculul riguros al ecuațiilor implică integrarea ecuațiilor diferențiale neliniare.

Lit.: Zhabotinsky M. E., Sverdlov Yu L., Fundamentele teoriei și tehnologiei înmulțirii frecvenței, M., 1964; Rizkin I. Kh., Multiplicatori și divizori de frecvență, M., 1966; Bruevich A.N., Multiplicatori de frecvență, M., 1970; Dispozitive de transmisie radio bazate pe dispozitive semiconductoare, M., 1973.

I. Kh. Rizkin.

• - un multiplicator electronic, - un dispozitiv electronic pentru îmbunătățirea fluxului de electroni pe baza emisiei secundare de electroni...
• - un transformator special care mărește frecvența curentului alternativ generat de generator, sau un circuit special de lampă care servește la producerea de curenți de înaltă frecvență...

  Dicționar marin

• - un dispozitiv electronic de amplificare a curentului de electroni primari pe baza emisiei de electroni secundari. UE fie face parte din anumite dispozitive electrice de vid, fie este folosită ca un...

  Știința naturii. Dicţionar Enciclopedic

• - fotomultiplicator, - amplificator de fotocurenți slabi, acțiune la poro principal. asupra emisiei secundare de electroni; un tip de dispozitiv fotoelectronic. De bază Unități PMT: fotocatod care emit electroni sub influența opticii...

  Big Enciclopedic Polytechnic Dictionary

• - vezi multiplicatorul de electroni secundar...

  Big Enciclopedic Polytechnic Dictionary

• - un dispozitiv electronic conceput pentru a crește frecvența oscilațiilor electrice periodice care îi sunt furnizate de un număr întreg de ori. Raportul fout/fin se numește factor de multiplicare a frecvenței m...
• - un dispozitiv electric de vid în care fluxul de electroni emis de Fotocatod sub influența radiației optice este amplificat în sistemul de multiplicare ca urmare a emisiei secundare de electroni...

  Marea Enciclopedie Sovietică

• - un dispozitiv electronic pentru îmbunătățirea fluxului de electroni bazat pe emisia secundară de electroni...

  Marea Enciclopedie Sovietică

• - un dispozitiv radio-electronic pentru creșterea frecvenței oscilațiilor electrice periodice care îi sunt furnizate de un număr întreg...
• - un amplificator de fotocurenți slabi, a cărui acțiune se bazează pe emisia secundară de electroni. Unitati structurale PMT: fotocatod, dynode si anod-colector...

  Dicționar enciclopedic mare

• - multiplicare/tel-det/ctor,...

  Împreună. Separat. Cu silabe. Dicționar-carte de referință

• - MULTIPLICATOR, multiplicator, soț. În expresia: un multiplicator de frecvență este un transformator care crește frecvența unui...

  Dicționarul explicativ al lui Ușakov

• - ...

  Dicționar de ortografie - carte de referință

• - inmulteste...

  Dicționar de ortografie rusă

• - ...

  Forme de cuvinte

• - multiplicator, fotografie,...

  Dicţionar de sinonime

„Multiplicatorul de frecvență” în cărți

Frecvențe libere

Frecvențe libere Este greu de descris bucuria lui Larry Page când a venit știrea că Comisia Federală de Comunicații (FCC) din SUA a aprobat utilizarea frecvențelor libere neutilizate pentru emisiunile de televiziune sau radio: ziua nu este departe.

Cum să controlezi frecvențele

Cum să controlezi frecvențele Acest amplificator de succes completează pur și simplu explicațiile pe care le-am prezentat în secțiunea de nutriție. Deoarece totul în Univers vibrează, ar trebui să studiezi influențele externe asupra nivelului tău de energie. Ce rost are

Capitolul șase Curenți de înaltă frecvență. Transformator de rezonanță. Este curentul electric sigur? Prelecția lui Tesla despre curenții de înaltă frecvență

Capitolul șase Curenți de înaltă frecvență. Transformator de rezonanță. Este curentul electric sigur? Conferința lui Tesla despre curenții de înaltă frecvență Potrivit lui Tesla, anul petrecut în Pittsburgh a fost pierdut pentru munca de cercetare în domeniul curenților multifazici. Este posibil ca asta

9. MOSCOVA FRECVENȚE

9. FRECVENȚELE MOSCOVA Majoritatea frecvențelor oferite atenției dumneavoastră pot fi ascultate folosind un receptor de scanare (scanner). Vă recomandăm scanere dovedite și de încredere de la compania japoneză AOR Ltd, modelele AR-3000 (staționare) sau AR-8000 (portabile). Ei, precum și oricare

Multiplicator de frecventa

autor Echipa de autori

Multiplicator de frecvență Un multiplicator de frecvență este un dispozitiv radio-electronic conceput pentru a crește frecvența oscilațiilor electrice periodice de un număr întreg de ori. Sarcina acestui aparat electric este de a crește frecvența celor conduși către el.

Tub fotomultiplicator

Din cartea Marea Enciclopedie a Tehnologiei autor Echipa de autori

Fotomultiplicator Fotomultiplicator Un fotomultiplicator este un dispozitiv electric cu vid în care fluxul de electroni emis de fotocatod sub influența radiației optice este îmbunătățit în sistemul de multiplicare ca urmare a emisiei de electroni secundari; curent de circuit

Deviația de frecvență

Din cartea Marea Enciclopedie Sovietică (DE) autor TSB Din cartea Marea Enciclopedie Sovietică (FO) a autorului TSB

Multiplicator de frecventa

Din cartea Marea Enciclopedie Sovietică (UM) a autorului TSB

1.3.2. Frecvențele

Din cartea Trucuri electronice pentru copii curioși autor Kashkarov Andrei Petrovici

1.3.2. Frecvențe La efectuarea unui experiment în condiții rurale, un semnal de la un transceiver portabil a fost recepționat de un alt corespondent situat la 22 m de mine - primit pe un post de radio identic reglat pe aceleași frecvențe În timpul experimentului, a fost observat un lucru interesant

Multiplicatorii de frecvență sunt un oscilator excitat extern al cărui circuit oscilator este reglat la o frecvență care este un multiplu al frecvenței semnalului de intrare. Deoarece semnalul de intrare este armonic, pentru a-și îmbogăți spectrul acesta suferă transformări neliniare (secțiunea 2.7.). Atunci când alegeți un punct de repaus pe caracteristica curent-tensiune la origine sau la stânga originii, apare o secvență de impulsuri de curent, așa cum se arată în Fig. 3.8.

Orez. 3.8. O vedere aproximativă a unei secvențe de impulsuri de curent printr-un element neliniar

Jumătate din unghiul de fază în care trece curentul printr-un element neliniar se numește unghi de tăiere. Deci, în fig. 3.8 – unghiul de tăiere, care depinde atât de poziția punctului de repaus P, cât și de amplitudinea semnalului de intrare. Pe măsură ce amplitudinea semnalului de intrare crește, poate apărea o scădere a impulsurilor curente. Când tranzistoarele și tuburile amplificatoare electronice sunt utilizate ca elemente neliniare, defecțiunea este cauzată de apariția unui curent invers la amplitudini mari ale semnalului de intrare (vezi lucrarea de laborator „Studiul unui oscilator excitat extern”).

Spectrul unei secvențe de impulsuri de curent printr-un element neliniar

are amplitudini armonice care scad odată cu numărul de armonici. Componenta directă a curentului I 0 și amplitudinea armonicilor depind de unghiul de tăiere și pot fi calculate prin coeficienții Berg (A.I. Berg - radiofizician sovietic, academician al Academiei de Științe a URSS):

; ; ;…, (3.10)

unde I m și – amplitudinea impulsului (valoarea maximă a impulsului);

, , , …, – Coeficienți Berg, în funcție de unghiul de tăiere și calculați folosind următoarele formule:

; (3.11)

unde n = 1, 2, 3,...

În fig. 3.9 prezintă graficele lui Berg.

Orez. 3.9. diagrame Berg

Când circuitul izolează armonica a n-a, puterea oscilațiilor izolate P k și randamentul generatorului se calculează folosind următoarele formule:

, (3.14)

unde E K este tensiunea sursei de alimentare (de exemplu, tensiunea colectorului);

P I – puterea consumată de sursa de energie;

– factorul de utilizare a tensiunii sursei de alimentare.

La înmulțirea frecvenței, energia electrică furnizată circuitului oscilator în faza de frânare (vezi principiile generării oscilațiilor electromagnetice) a primei perioade de oscilație (Fig. 3.10) menține o valoare constantă a amplitudinii semnalului în perioada de momentul în care această energie este furnizată. Apoi amplitudinea scade exponențial:

unde , r este rezistența circuitului, ținând cont de pierderile de energie din circuit, L este inductanța circuitului oscilator.

Orez. 3.10: O– tipul aproximativ de tensiune pe circuit (la ieșirea generatorului) în modul de multiplicare a frecvenței n=2; linia punctată arată dependența atenuării oscilațiilor libere; b– impulsuri de curent ale unui element neliniar activ (de exemplu, un tranzistor), pătratul ariei căruia este proporțional cu energia electrică care intră în circuit prin perioada oscilațiilor naturale; impulsurile ajung în faza de tensiune inhibitorie

Evident, cu cât valoarea lui , cu atât va fi mai stabilă în amplitudine oscilațiile la ieșirea multiplicatorului de frecvență. Pierderile de energie din circuit sunt luate în considerare de factorul de calitate al circuitului

Unde – energia stocată în circuit;

– pierderea de energie în circuit în perioada de oscilație;

.

Integrala este luată în părți:

Unde ;

Înlocuind în (3.16) și energia de pierdere E transpira, și ținând cont că factorul de calitate Q al circuitului este determinat la frecvența de rezonanță , în sfârșit obținem

unde este impedanța caracteristică a circuitului.

Expresia pentru impedanța caracteristică a circuitului poate fi derivată din egalitatea energiilor stocate în câmpul magnetic al bobinei și câmpul electric al condensatorului:

. Unde , .

Factorul de calitate al circuitului încărcat Q N, adică calculat prin definiția (114), atunci când ieșirea generatorului cu excitație externă este conectată la sarcină, este egal cu:

Q Í = 150…200, (3,18)

și impedanța caracteristică a circuitului

50…200 (3.19)

în funcţie de domeniul de frecvenţă radio.

Cu un factor de înaltă calitate Q H, adică pierderi foarte mici de energie electrică în timpul unei perioade de oscilație, amplitudinea oscilațiilor amortizate pe intervalul de timp t se modifică nesemnificativ; iar acest factor, care afectează stabilitatea în amplitudine a multiplicatorului de frecvență, poate fi neglijat.

Un alt factor semnificativ care afectează stabilitatea amplitudinii oscilației de la ieșirea multiplicatorului de frecvență este unghiul de tăiere. Deoarece impulsurile de curent furnizează energie circuitului oscilator, durata lor nu trebuie să depășească T/2, unde T este perioada de oscilație în circuit (vezi Fig. 3.10). Numai în acest caz, toată energia care intră în circuit cade pe faza de frânare a tensiunii (câmpului electric), iar energia cinetică a purtătorilor de sarcină din elementele active neliniare se transformă în energie electrică a oscilațiilor din circuit. Prin urmare, pe măsură ce factorul de multiplicare a frecvenței semnalului de intrare crește, unghiul de tăiere ar trebui să scadă. O scădere va duce la o scădere a amplitudinii impulsului de curent I m ​​și, iar aceasta, la rândul său, va duce la o scădere a amplitudinii armonice la ieșirea multiplicatorului de frecvență (3.10). Dacă unghiul de tăiere nu este modificat, atunci impulsurile curente vor avea o durată . Acest lucru va duce la o instabilitate semnificativă de amplitudine a oscilațiilor, deoarece energia va fi furnizată circuitului nu numai în faza de frânare, ci și în faza de accelerare a oscilațiilor. Este ușor de verificat experimental că atunci când oscilațiile din circuit sunt întrerupte (lucrare de laborator: „Studiul unui generator cu excitație externă”).

Un circuit multiplicator de frecvență a semnalului de intrare în două trepte este prezentat în Fig. 3.11. Prima etapă este asamblată pe tranzistorul VT1, iar a doua pe tranzistorul VT2. Rezistoarele R b asigură închiderea circuitului pentru fluxul curentului de bază I b și creează polarizări negative la bazele tranzistoarelor lor datorită componentei constante a curentului de bază I b0.

Orez. 3.11. Circuit multiplicator de frecvență în două trepte

Exemplu: pentru a asigura un anumit unghi de tăiere, este necesar să se deplaseze punctul de repaus P la stânga de la origine (vezi Fig. 3.8) cu 0,2 V. Impulsuri de curent de bază i b (t) trebuie scris sub forma (3.9), unde . Atunci R b = U be0 /I b0 = 0,2/I b0. La Ib0 = 30 pA, Rb = 6,8 kOhm.

Amplificatorul, asamblat pe tranzistorul VT2, este proiectat pentru a amplifica armonicile cu frecvența f 0 = m f AG la nivelul de funcționare normală a celei de-a doua etape de multiplicare. Amplificatorul trebuie să funcționeze în modul liniar. Este asamblat conform unui circuit cu o tensiune fixă ​​la bază și stabilizare a emițătorului (vezi calculul acestui amplificator).

Rezistorul R e asigură stabilizarea temperaturii punctului de repaus. Condensatorul C e elimină feedback-ul negativ (NFB) pentru tensiune alternativă; Pentru a face acest lucru, trebuie îndeplinită următoarea condiție: X se<< R э.

Rezistoarele Rk furnizează valorile tensiunii calculate între colectorul și emițătorul Uk al tranzistorilor.

Capacitatele filtrului C f1 și C f2 sunt selectate din condiția decuplării în cascadă la frecvențe compoziționale apropiate de frecvențele de rezonanță ale circuitelor oscilatorii f 01 și f 02 .

După cum sa menționat deja, pentru a crește factorul de multiplicare a frecvenței într-o cascadă, este necesar să se reducă unghiul de tăiere, ceea ce duce la o scădere a amplitudinii impulsurilor I m și, în consecință, a amplitudinii armonicii cu frecvență multiplă eliberată de circuit, iar acesta, la rândul său, limitează factorul de multiplicare. Pentru a crește factorul de multiplicare a frecvenței într-o singură etapă, este necesar să includeți două dispozitive suplimentare în el: un limitator și un amplificator rezistiv liniar, așa cum se arată în Fig. 3.12.

Orez. 3.12. O etapă multiplicatoare de frecvență, inclusiv un limitator pe tranzistorul VT1, un amplificator liniar pe tranzistorul VT2 și un generator cu excitație externă pe tranzistorul VT3

Amplificatorul rezistiv asamblat pe VT2 este un amplificator cu un curent de bază fix, al cărui calcul detaliat este dat în secțiunea următoare. Acest amplificator mărește amplitudinea pulsului fără a modifica unghiul de tăiere, care este stabilit prin alegerea punctului de repaus P al limitatorului asamblat pe VT1. Poziția punctului de repaus pe caracteristica de intrare a tranzistorului VT1 este determinată prin calculul rezistorului R b1. Rezistorul trimmer R b2 vă permite să setați modul critic de funcționare al generatorului cu excitație externă (vezi Generator cu excitație externă).

HF s-au răspândit într-o mare varietate de tipuri de echipamente radio-electronice. De exemplu, în cuptoarele cu inducție cu curenți de înaltă frecvență, în dispozitivele de navigație radio și radar, în comunicații radio, implementări de circuite de suprimare a interferențelor, în plus, folosind HF, puteți regla viteza motoarelor electrice.

Apariția primelor dezvoltări de circuite ale multiplicatorilor de frecvență din istoria dezvoltării electronicii a fost înregistrată în anii treizeci ai secolului trecut, ciclul 7.

Principala caracteristică tehnică a multiplicatorului de frecvență este factorul de multiplicare a frecvenței N, calculat prin formula ca raportul dintre frecvența semnalului de ieșire și frecvența de intrare:

N=f out / f in

O trăsătură caracteristică a amplificatorului este constanța lui N atunci când se schimbă (într-o anumită regiune finită) frecvența semnalului de intrare, precum și proprietățile multiplicatorului însuși (frecvențele de rezonanță ale circuitelor oscilatoare sau rezonatoarelor incluse în amplificator) , adică în ea, instabilitatea relativă a frecvenței de oscilație în timpul înmulțirii rămâne constantă. Această proprietate permite utilizarea HF pentru o creștere multiplă a frecvenței oscilațiilor stabile în diverse dispozitive de măsurare, transmisie radio, radar etc.; în acest caz, factorul de multiplicare a frecvenței N poate atinge valori de 10 sau mai multe unități.

Principala problemă tehnică în dezvoltarea amplificatoarelor este reducerea instabilității de fază a oscilațiilor de intrare (datorită naturii aleatorii a modificărilor de fază ale acestora), ceea ce duce la o creștere a instabilității relative a frecvenței la ieșirea multiplicatorului de frecvență în comparație cu la aceeași valoare la intrarea sa.

Sunt utilizate pe scară largă la frecvențe înalte și ultraînalte. Se caracterizează printr-un nivel scăzut de fază și zgomot termic, precum și un design destul de simplu. Astăzi, în practica radioamatorilor, sunt utilizate trei metode fundamental diferite de multiplicare a frecvenței în diode HF:

Înmulțirea varactorului (cu alte cuvinte, înmulțirea pe o capacitate neliniară);
Dublarea pe un circuit de redresare cu undă completă
Conversia diode a formei impulsului cu selecția ulterioară a armonicilor necesare.

Funcționarea amplificatoarelor cu diode este descrisă de o serie de parametri tehnici: factor de multiplicare (vezi formula de mai sus), puteri de ieșire (P outN) și intrare (P in), banda de frecvență de funcționare, eficiență (η = P outN / P in, sau randamentul multiplicatorului sau puterea coeficientului de transmisie) etc.

Elementul lor principal de lucru este un multiplicator (varactor) - un tip de diodă semiconductoare, care este folosită ca o capacitate neliniară cu pierderi mici. Conversia de frecvență se realizează prin distorsionarea formei de undă a semnalului pe o capacitate neliniară dependentă de tensiune și, ulterior, separând componenta armonică necesară. Diagramele bloc ale celor două tipuri principale de multiplicatori varactor sunt prezentate în figurile de mai jos:

Aceste circuite includ: un varactor, o sursă de semnal de intrare, o sarcină și filtre F1, F2. Acestea din urmă sunt necesare pentru filtrarea armonicilor din sarcină și sursa semnalului de intrare, precum și pentru potrivirea sursei și a sarcinii. F1 este reglat la frecvența semnalului de intrare (acesta ar putea fi, de exemplu, un filtru trece-jos cu o frecvență de tăiere puțin mai mare decât frecvența semnalului de intrare), iar F2 este reglat la frecvența armonicii necesare ( acesta ar trebui să fie un PF cu bandă destul de îngustă. Cu astfel de caracteristici, doar două armonice de curent trec prin varactor.

Puterea semnalului furnizat amplificatorului este parțial pierdută în varactor, F1 și F2. O mică parte din puterea convertită este disipată în componentele circuitului. Prin urmare, coeficientul de transfer de putere al amplificatoarelor varactor este mai mic decât unitatea.

Particularitatea este că frecvența de ondulare a tensiunii de ieșire este de două ori mai mare decât frecvența tensiunii de intrare. Această proprietate stă la baza principiului de funcționare al unui dublator de frecvență. Figura de mai jos prezintă două circuite simple duble bazate pe un circuit în punte și un circuit redresor cu undă întreagă.

Circuitele rezonante obișnuite pot fi utilizate ca transformatoare la intrarea și la ieșirea multiplicatorului, dar pot fi obținute proprietăți mai bune prin utilizarea transformatoarelor balun de bandă largă.