Умножители частоты. Назначение. Структурная схема умножителя. Транзисторные умножители частоты.

Умножители частоты применяются в радиопередатчиках главным образом для переноса спектра стабилизированных кварцем низкочастотных колебаний в более высокочастотный диапазон. Кроме того, умножители частоты используются для углубления частотной и фазовой модуляции. Как правило, частота умножается в целое число раз, называемое кратностью умножения.

Поскольку умножение частоты – существенно нелинейный процесс, в состав умножителя включают – нелинейный элемент (НЭ)

На вход поступает электромагнитные колебания частоты f, с выхода в нагрузку передаются колебания частотой nf. Входная цепь необходима для наиболее полной передачи входной мощности к НЭ, выходная цепь служит для трансформации сопротивления нагрузки умножителя в некоторое сопротивление на электродах НЭ, обеспечивающее оптимальный режим. Кроме того, входная и выходная цепи обладают избирательными свойствами.

В качестве нелинейных элементов в умножителях частоты применяют биполярные и полевые транзисторы, полупроводниковые диоды и используют нелинейные участки вольт – амперных, вольт – кулонных или ампер – веберных характеристик.

Транзисторные умножители частоты. Умножителем частоты может служить усилитель мощности на биполярном или полевом транзисторе, выходная цепь которого настроена в резонанс с частотой nf. Если усилитель работает в режимах классов АБ, Б, С, то выходной ток транзистора имеет форму косинусоидальных импульсов, в спектре которых наряду с основной частотой присутствуют высшие гармоники. В выходной согласующей цепи ток создает определенное напряжение u. При достаточно высокой добротности выходной цепи напряжение uk почти гармоническое с частотой nf.

Режим работы транзистора в умножителе частоты.Обычно умножение частоты с помощью транзисторов осущ. на малом уровне мощности. Объясняется это тем, что КПД умножителей существенно ниже КПД усилителей. Выходные каскады транзисторных передатчиков работают, как правило, в режиме усиления мощности, а не умножения частоты. При анализе режимов работы транзистора полагаем, что форма напряжения на управляющем электроде гармоническая:.

Если в качестве нелинейного элемента применен биполярный транзистор, то для ослабления зависимости энергетических параметров умножителя от частоты используют корректирующие цепочки. Применяют в основном эмиттерную коррекцию.

Умножение частоты в транзисторных умножителях осуществляется благодаря нелинейности переходной вольт – амперной характеристики транзистора. Достоинством транзисторных умножителей состоит в том, что в них наряду с умножением частоты усиливается входная мощностьусиление мощности происходит в результате преобразования мощности источника питания в мощность колебаний частоты nf. Недостатком является существенное падение выходной мощности, КПД и коэффициента усиления с ростом частоты колебаний и кратности умножения. На практике транзисторные умножители частоты применяются до частот диапазона СВЧ и имеют кратность умножения n< 3.