Множення частоти - студопедія
У передавальних і прийомних трактах систем зв'язку, а також в деяких вимірювальних приладах широко застосовується нелінійне перетворення гармонійного коливання, в результаті якого частота цього коливання збільшується в k раз, k - ціле позитивне число. Таке нелінійне перетворення називається множенням частоти, а пристрій, його реалізує, - помножувачем частоти.
Таким чином, умножитель частоти - це пристрій, який збільшує в k раз частоту гармонійного коливання. Якщо на вхід помножувача подається сигнал. то на виході формується сигнал. причому деякі умножители збільшують в k раз і початкову фазу, тобто .
Умножители частоти використовуються при формуванні коливань з високою стабільністю частоти. Це відноситься перш за все до формування високочастотних коливань при кварцовою стабілізації частоти генератора, що задає. Власна частота кварцу визначається виразом. b - товщина пластинки кварцу. Для частоти понад 50 МГц платівка повинна мати товщину порядку сотих часток міліметра. Такі платівки виготовити дуже важко, вони мають слабку механічну міцність. Тому такий метод стабілізації використовують в генераторах з частотою до 5 МГц, в окремих випадках до 50 МГц. Коливання більш високих частот отримують за допомогою умножителей частоти.
Як умножителей частоти найбільш часто використовують схему нелінійного резонансного підсилювача з контуром, налаштованим на необхідну частоту. Як було показано раніше, в спектрі імпульсів струму нелінійного підсилювача на транзисторі (що працює в режимі з відсіченням струму) є гармонійні складові з частотами, кратними частоті вхідного сигналу. Якщо контур підсилювача налаштувати на частоту k- й гармоніки, то на виході буде сформовано гармонійнеколивання з частотою цієї гармоніки.
Відомо, що амплітуда k -й гармоніки визначається виразом. Отже, режим роботи підсилювача як помножувача частоти повинен бути таким, щоб амплітуда потрібної гармоніки була найбільшою. При певному значенні це забезпечується оптимальним кутом відсічення, при якому = max.
Практично доведено, що такий кут відсічення, при якому графіки мають добре виражені максимуми, дорівнює. Знання кута відсічення дає можливість визначити амплітуду вхідного сигналу і напруга робочої точки умножителя частоти:
Тут - середня крутизна ВАХ транзистора для k -й гармоніки, - напруга відсічення.
Розглянута схема помножувача може забезпечити множення частоти в 2, рідше в 3 рази і не більше, бо амплітуди вищих гармонік колекторного струму швидко зменшуються зі збільшенням їх частоти. У тих випадках, коли потрібно множення частоти сигналу в десятки і більше разів, можливо багаторазове множення частоти шляхом послідовного включення кількох умножителей. Однак доцільніше використовувати інший метод.
Ще більший коефіцієнт множення можна отримати, якщо використовувати періодичну послідовність радіоімпульсів. Спектр такого сигналу зосереджений в області частоти несучого коливання. У складі цього спектра містяться гармонійні складові з частотами. значно перевищують частоту вхідного коливання. Схема такого помножувача складна, так як повинна містити імпульсний амплітудний модулятор, що перетворює коливання з частотою в періодичну послідовність радіоімпульсів з частотою проходження.
Множення частоти можна здійснити також за допомогою параметричних кіл (наприклад, ланцюгів з варакторов). В рамках даного навчального посібника ця проблема не розглядається.