Množenje frekvence. Kaj pomeni "frekvenčni množitelj"?

Študijska vprašanja:

1Dodelitev frekvenčnih množiteljev

1Dodelitev frekvenčnih množiteljev

Vmesni ojačevalnik, katerega izhodna frekvenca je večja od frekvence nihanja na vhodu za celo število (najpogosteje 2 ali 3-krat) fByx \u003d nfBX, kjer je n faktor množenja, se imenuje frekvenčni množitelj.

Uporaba frekvenčnih množiteljev v oddajnikih omogoča:

1) znižajte frekvenco glavnega oscilatorja, hkrati pa ohranite višjo frekvenco na izhodu oddajnika, in zato uporabite stabilizacijo kvarčne frekvence v kratkovalovnih in ultrakratkih valovnih oddajnikih, saj se kvarčne plošče neposredno za HF in VHF izkažejo za mehansko krhke in ni mogoče uporabiti; kvarčni resonatorji se proizvajajo pri frekvencah, ki ne presegajo 100 MHz, uporaba množiteljev pa omogoča pridobivanje nihanj, stabiliziranih s kremenom, do tisoč megahercev; poleg tega so s stabilizacijo frekvence brez kvarca boljši parametri oscilatorskega vezja pri nižji frekvenci;

2) razširite obseg valov oddajnika za n-krat, ne da bi razširili obseg valov glavnega oscilatorja;

4) povečati stabilnost frekvence vzbujevalnika, saj pri različnih frekvencah uglaševanja vhodnih in izhodnih tokokrogov množitelja spreminjanje uglaševanja vhodnega vezja skoraj ne vpliva na nastavitev njegovega izhodnega vezja in posledično na nastavitev vezja prejšnje stopnje;

5) povečati frekvenco ali fazni odklon s frekvenčno ali fazno modulacijo;

6) tvorijo niz kvarcno stabiliziranih frekvenc v frekvenčnih sintetizatorjih vzbujevalnikov širokopasovnih oddajnikov.

Frekvenčni množitelj mora biti sestavljen iz nelinearnega vhodnega harmonskega pretvornika in filtra, ki izbere zahtevano harmoniko. Na podlagi tega lahko funkcionalni diagram frekvenčnega množitelja na splošno predstavimo, kot je prikazano na sl.

Tukaj sta Z1 in Z2 vezja za filtriranje in ujemanje, RE pa je ojačevalni element z nelinearnimi lastnostmi.

Harmonična (sinusna) napetost se nanese na vhod množitelja. Vhodno vezje Z1 zagotavlja, da je vir te napetosti usklajen z ojačevalnim (nelinearnim) elementom (NE). V nelinearnem ojačevalnem elementu se harmonska napetost pretvori v neharmonično impulzno napetost, katere spekter je bogat s harmonikami. Naloga izhodnega vezja je izločiti zahtevano harmonično komponento nfBx iz spektra impulzov, potlačiti vse druge harmonike in pretvoriti kompleksni upor Zn v zahtevano aktivno upornost, ki zagotavlja določen način delovanja nelinearnega elementa NE. . Kot nelinearni element se uporabljajo elektronske cevi, tranzistorji in diode. Cevni in tranzistorski množitelji ojačajo nihanja, diodni ne.

2 Vezja frekvenčnih množiteljev na tranzistorjih in svetilkah

Shematski diagram generatorsko-frekvenčnega množitelja se v svoji konstrukciji ne razlikuje od vezja generator-ojačevalnika. Edina razlika je v tem, da izhodni tokokrog množitelja ni nastavljen na osnovno (prvo) harmoniko izhodnega toka, ampak na drugo, tretjo itd. V tem primeru bodo nihanja s frekvenco, na katero je nastavljen, imajo največjo moč v izhodnem vezju.

Praktični shematski diagram množitelja frekvence tranzistorja je prikazan na sl. 1.65.

Na vhod vezja se pojavi nihanje s frekvenco ω. Tranzistor se z osnovnim delilnikom napetosti nastavi na način razreda B ali C. V enem od polciklov vhodne napetosti se tranzistor odpre in v kolektorskem vezju teče tok v obliki periodičnega zaporedja impulzov. Selektivna obremenitev kolektorja je dvokrožni pasovni filter z zunanjo kapacitivnostno sklopko Cb, nastavljen na drugi ali tretji harmonik vhodne napetosti. Na izhodu vezja se ustvari napetost z dvojno ali trojno frekvenco.

Iz analize nihanj druge vrste je znano, da se s povečanjem harmonskega števila amplituda harmoničnih komponent zmanjšuje. Večje kot je harmonično število, na katerega je nastavljen izhodni vezje množitelja, manjša je amplituda izhodnega toka pri isti amplitudi impulza Iout n = αnIout.max koeficient αn je približno obratno sorazmeren s harmonično številko αn max - α1 max / n. Vibracijska moč v načinu množenja frekvence je približno n-krat manjša kot v načinu ojačevanja prve harmonike Pn ~ P1 / n Zato je množenje več kot dvakrat v enem. krat se uporablja več kaskad dvojnikov ali trojnikov.

Shema množitelja frekvence cevi je prikazana na sl. 1.67. Fizični procesi v tem vezju potekajo na enak način kot v ojačevalnem vezju, le da je vezje v anodnem vezju uglašeno na drugo harmonik napetosti na mreži sijalke.

Za pridobitev meje (načina) mora biti upor vezja večji, čim večje je število izbrane harmonike (Ren = nR1) Izvedba takega vezja predstavlja precejšnje tehnične težave, zlasti v vezjih kratkih in ultrakratki valovi Poleg tega se s povečanjem Re zmanjša učinkovitost izhodnega vezja.

3 Frekvenčni množitelji na varikapih in varaktorjih

Varikap je polprevodniška dioda, katere kapacitivnost se spreminja s spremembo velikosti napetosti, ki se nanjo nanaša (variren - sprememba, capazitat - kapacitivnost). Kapacitivnost pn spoja je vsota pregradne kapacitivnosti Cb in difuzijske kapacitivnosti Cd. Ko je stičišče zaprto, je pregradna kapacitivnost glavna, ko je stičišče odprto, pa difuzijska kapacitivnost. Obe kapacitivnosti sta nelinearno odvisni od uporabljene napetosti. Na sl. 1.69 prikazuje odvisnosti pregrade Sb, difuzije Sd in nastale kapacitivnosti Sv \u003d Sb + Sd od vrednosti napetosti, ki se nanaša na njegove elektrode. Tukaj je Swar zmogljivost varikapa. Varikapi se imenujejo diode majhne moči z nelinearno kapacitivnostjo, varaktorji pa so močni.

Varikap se običajno uporablja v maksimalnem načinu, delovni odsek njegove karakteristike C=f (U) pa je del, ki ustreza zaprtemu stanju varikapa. Notranji upor varikapa je večinoma reaktiven, izgube moči v njem so zanemarljive in koeficient prenosa moči je precej visok: 0,75 v dvojniku in 0,4 v trojniku. Prenosni koeficient tukaj je razmerje med močmi ekstrahiranih in prvih harmonikov. Na varikapih se običajno izvajajo frekvenčni podvojniki in trojniki majhne moči. Na varaktorjih se izvajajo množitelji višjega reda (n-10...15) in višje moči.

Uporaba varaktorskih frekvenčnih množiteljev v ultrakratkih valovnih radijskih oddajnikih omogoča uporabo tranzistorjev v tem območju. Sodobni tranzistorski generatorji delujejo na frekvencah do 10 GHz. Pridobitev višjih frekvenc se doseže na naslednji način. Za glavnim oscilatorjem je nameščenih več tranzistorskih ojačevalnikov, ki povečajo moč nihanja na vrednost nekoliko višjo od navedene moči v anteni. Nato se vklopijo varaktorski množitelji, ki povečajo frekvenco na delovno vrednost. Toda učinkovitost oddajnika se zmanjša. Vendar pa so izgube energije upravičene s pridobivanjem visokih frekvenc, ki jih ni mogoče dobiti samo z uporabo tranzistorjev.

Varikap (ali varaktor) v frekvenčnem množitelju se lahko vklopi vzporedno (slika 1.70, a) ali zaporedno (slika 1.70.6) shemo.

Vhodni tokokrog množitelja je nastavljen na prvo harmonik toka, izhod L2C2 pa na drugo ali n-to. Praktično multiplikatorsko vezje ima dodatna vezja: napajanje, filtriranje, nastavitve, ujemanje.

S povečanjem faktorja množenja n se moč in učinkovitost zmanjšata. Učinkovitost in izhodno moč množitelja za n>3 je mogoče povečati z uporabo aktivnih elektronskih naprav, ki delujejo v razredu D.

Pomnožitelji faznega premika lahko zagotovijo spektralno čist izhodni signal brez filtra. Z uporabo širokopasovnih fazno-različnih vezij za fazno delitev je mogoče implementirati frekvenčno neodvisne množitelje, ki delujejo v območju, ki pokriva veliko oktav.Načelo delovanja tovrstnih množiteljev je prikazano na sliki 1a. Frekvenca sinusnega signala se pomnoži z N tako, da se vhodna napetost deli na N različnih faz, ki so enako oddaljene druga od druge v območju 360°. N signalov z različnimi fazami poganja N tranzistorjev, ki delujejo v načinu razreda C, katerih izhodni signali so združeni v impulz vsakih 360°/N stopinj. Vezja radijskih pretvornikov za radijski sprejemnik Zaradi uporabe N tranzistorjev je lahko moč vhodnega signala N-krat večja od moči, ki je potrebna za nasičenje tranzistorja. množitelj zvok frekvence na 4 (sl. 1b) vsebuje frekvenčno odvisna 90° fazna premikalnika R1C1 in R2C2. Tranzistorja Q1 in Q4 tvorita impulze, ki so na izhodu fazno zamaknjeni za 0 in 90 °. Fazno inverzijo impulzov izvajata tranzistorja Q5 in Q6, ki krmilita tranzistorja Q2 in Q3, zaradi česar se na izhodu slednjega oblikujejo impulzi s faznim premikom 180 in 270 °. 90° fazno zamaknjeni izhodni impulzi so združeni, da tvorijo štirikratno frekvenco. Množitelj zvočni razpon štirikrat frekvence od 625 do 2500 Hz...

Za vezje "MNOŽITELJ FREKVENCE"

Za vezje "Dva vezja generatorjev enostavne pometane frekvence"

Za vezje "SIM FREKVENČNI GENERATOR ZA P134"

Sestavni deli radijske amaterske opreme GENERATOR POČASNEGA Uglaševanja ZA P134 Diskretna namestitev frekvence s korakom 1 kHz v radijski postaji P134 otežuje njeno uporabo v radioamaterske namene. Pridobite verjetnost gladke obnove frekvence do ±4 kHz rel. frekvence uglasitev na digitalni lestvici radijske postaje je precej preprosta. Če želite to narediti, je dovolj, da spremenite 10 MHz signal, ki ga dovaja sintetizator frekvence radijske postaje (blok 2-1) preko množitelj blok 3-3 do mešalnika bloka 3-1, s signalom kvarčnega oscilatorja 10 MHz, ki ga je mogoče nastaviti do ± 500 Hz po vezju prikazanem na sliki 1. kom. 1 Ker se uporablja osma harmonika generatorja v mešalniku bloka 3-1 se bo delovna frekvenca radijske postaje spreminjala v območju ±4 kHz, kar je povsem zadostno. Upor R7 v vezju je izbran znotraj 0,5 ... 2 kOhm, odvisno od aktivnosti uporabljenega kvarca, dokler se s pritiskom tipke v načinu AT-T ne doseže nazivni nivo signala na izhodu radijske postaje. Shema termostata na tuljavi triac L je izdelana na obročastem magnetnem jedru znamke 50VCh2, velikosti K7x4x2, z žico PELSHO 0,1 mm in vsebuje 15 zavojev. S pomočjo dobro kalibriranega sprejemnika je zaželeno, da se število zavojev tuljave prilagodi znotraj enega, dokler ne dobimo frekvence generator 10 MHz ± 50 Hz v srednjem položaju regulatorja R4, medtem ko bo delovna frekvenca radijske postaje ustrezala frekvenci na digitalni lestvici. Zaželeno je uporabiti kremenčev resonator v vakuumski izvedbi. Generator se lahko napaja z napetostjo +12,6 V iz kondenzatorjev C2 ... C6 ločilnega filtra v napajalnem vezju enote 2, do katerega lahko dostopate tako, da odstranite zgornjo enoto N9 radijske postaje. Tiskano vezje plošča naprave je prikazana na sliki 2, lokacija delov na njej pa na sliki 3. Plošča je priročno nameščena v zaščiteno ...

Za vezje "UHF SIGNAL GENERATOR".

Merilna oprema UHF GENERATOR SIGNALA Pri vzpostavljanju amaterskih radijskih struktur, ki delujejo na frekvencah nad 1 GHz (na primer v amaterskem pasu 23 cm), je potreben zelo stabilen generator signala. To ni težko narediti, če ima radioamater kvarčni resonator s frekvenco 27 ​​... 50 MHz. Shematski diagram generatorja je prikazan na sl. 1. Glavni oscilator je sestavljen na tranzistorju VT1, množitelj frekvence- na diodi VD1. Potreben harmonik izvirnega signala (na primer 29. za amaterski pas 23 cm pri uporabi resonatorja pri frekvenci 45 MHz) dodeli vezje L3C6. Prednapetost na diodi VD1 se ustvari samodejno. Njegovo optimalno vlogo (glede na največji signal zahtevane harmonike) nastavi obrezovalni upor R4. Po istem merilu izberejo (z nastavitvenim uporom R3) raven visokofrekvenčne napetosti, ki se dovaja na množitelj iz glavnega generatorja. Po potrebi lahko izhodni signal generatorja moduliramo. Tiskalniško vezje gold miner Zahtevano raven modulacijske napetosti nastavi variabilni upor R5. Puc.1 Generator uporablja običajno visokofrekvenčno diodo (ni zasnovana za delovanje v UHF območju). Če jo zamenjate s Schottkyjevo diodo, se bo nivo izhodnega signala vidno povečal. Nihajni krog L1C2 je nastavljen na frekvenco kvarčnega resonatorja. Zasnova tuljav L1 in L2 ni kritična (razmerje med njunim številom zavojev je približno 10). Čok 15 je tuljava brez okvirja (10 zavojev) s premerom 13 mm. Elementi VD1, C4, C5, L3-L5 so nameščeni na ploščo iz enostranskega folijskega materiala, tako da so vsi deli postavljeni na stran folije. Vezje L3C6 je polvalovna linija, nastavljena s kondenzatorjem. Njegove dimenzije za amaterski razpon 23 cm so prikazane na sl. 2. Iz bakrenega traku je narejena vrvica, ki je upognjena in oba konca spajkana na folijo. L4 povezovalna zanka je upognjena iz pr...

Za vezje "DIGITALNI FREKVENČNI PRETVORNIK"

Digitalna tehnologija frekvence drugega. Na tranzistorjih VT1, VT2 in pretvornikih čipa DD1 so sestavljeni lokalni oscilator in IF signalni kondicionerji. Njihova frekvenca je za polovico zmanjšana s sprožilci DD2.1 in DD3.1.Polovična signala se sprejemata na informacijskih vhodih D prožilnikov DD2.2, DD3.2 in lokalnega oscilatorja (od oblikovalnika skozi pretvornik) - na sinhronizacijskih vhodih C. Na elementih 2I- NE čip DD4 je izdelana komponenta IZKLJUČNO ALI, iz katerega izhoda se vzame fazno modulirano impulzno zaporedje. Iz njega in signala lokalnega oscilatorja sprožilec DD5.1 ​​generira impulze s hitrostjo ponovitve fget / 2-fpch / 2, ki se napaja v delilnik za 50, izdelan na binarnih števcih DD6, DD7. Impulzi z delovnim ciklom 2 in frekvenco (fget-fpch)/100 iz izhoda 1 števca DD7 se dovajajo v frekvenčni merilnik. Če se delovni cikel ne zahteva, da je enak 2, je mogoče števec DD7 izključiti. V tem primeru je hitrost ponovitve izhodnih impulzov enaka (fget-fpch)/10.С. ZERNIN, Ussuriysk, Primorsky Kraj (Radio 4/90) ...

Za vezje "Ozkopasovni vir sweep"

Merilna tehnika Ozkopasovni nihajoči vir J. Isbell. Oddelek za radijsko astronomijo, Univerza v Teksasu (Austin, Teksas) frekvence v standardnem FM sprejemniku. Ozkopasovni vir frekvence prednostno je v primerih, ko je frekvenčni odziv preskušane stopnje opazen na zaslonu osciloskopa: slika je stabilna, kar je nemogoče pri uporabi širokopasovnega generatorja zamaha. Razpon frekvenčnega pomika je opisan shema 2,5-krat ožji od komercialno dostopnega pometača. Zaradi tega se lažna frekvenčna modulacija zmanjša na raven, pri kateri nima opaznega učinka.Kot je razvidno iz sl. Na sliki 1 se signal 10,05 MHz iz kristalnega oscilatorja pomeša s signalom srednjega toka 650 kHz iz nizkofrekvenčnega čistilnika. Tokokrog regulatorja toka T160 Izhod mešalnika je signal s povprečno frekvenco 10,7 MHz, ki jo je mogoče spreminjati znotraj ±20 kHz z nastavitvijo oscilatorja 650 kHz. Ta način nihanja je boljši od uglaševanja visokofrekvenčnega generatorja, saj. zagotavlja boljšo frekvenčno stabilnost. 1Za prestrukturiranje nihajnega generatorja, var...

Za shemo "ZELO STABILNI DVOTOČKI GENERATOR"

Enote radioamaterske opreme VISOKO STABILNI DVOTOČKIČNI GENERATOR PETIN, 344015, Rostov na Donu, ul. Eremenko 60/6 - 247, tel.25-42-87 Tritočkovni generatorji se največkrat uporabljajo za ustvarjanje frekvenčna harmonična nihanja. V nekaterih primerih (zaradi načrtovanja) je lahko koristen dvotočkovni generator. Takšen generator zahteva uporabo dveh tranzistorjev. Vendar pa je pri pravilno zasnovanem dvotočkovnem generatorju (glej sliko) lahko skupno število elementov celo manjše kot pri tritočkovnem. Zaradi dejstva, da se signal iz nihajnega kroga LI, C2 generatorja dovaja na vrata VT2, ki imajo velik vhodni upor, povratni signal pa se vzame iz kolektorja VT1, ki ima veliko izhodno upornost, nihajno vezje je zelo šibko ranizirano z elektronskim vezjem in ohranja svoj visok faktor kakovosti. Poleg tega je za povečanje vhodne upornosti tranzistorja z učinkom polja VT2 v njegovo izvorno vezje vključen upor R2, za povečanje izhodne upornosti bipolarnega tranzistorja VT1 pa je v njegovo oddajno vezje nameščen upor R1. shema eksperimentalno določili to oskrbo frekvence za 1 s ne presega 1 ... 2 Hz pri frekvenci 10 MHz, t.j. število vrtljajev ročične gredi uplinjačev z električnim sistemom, v katerem je minus baterije povezan z ohišjem. Osnova je en sam impulzni oblikovalnik, sestavljen na čipu CD4007 (domači analog - K176LP1). Oblikovalec se zažene s pozitivnimi impulzi, ki se pojavijo v trenutku odpiranja kontaktov odklopnika. Naprava RA1, priključena na izhod oblikovalnika preko omejevalnega upora R5, meri napetost na merilnem kondenzatorju C1, ki je sorazmerna s frekvenco vhodnih impulzov z natančnostjo, ki ni slabša od 1 ... 2% - Hitrost ponovitve impulza je 30-krat manjša od vrtenja ročične gredi štiritaktnega motorja. Tikhomirov, Chita...

Za shemo "IMS K174UR7"

Referenčni materiali frekvence FM pot A1, uravnotežen FM detektor U1 in nizek predojačevalnik frekvence A2. Tipično preklopno vezje je prikazano na sliki 3. sl.1. Funkcionalni diagram IC K174UR7 Sl.2. Namen sklepov IC K174UR7Sl.3. Tipično vezje za vklop K174UR7 IC Vhodni signal se napaja na vhod omejevalnega ojačevalnika A1, iz katerega se omejen signal napaja na vhod frekvenčnega detektorja U1. Izhod frekvenčnega detektorja je povezan z neinvertirajočim vhodom operacijskega ojačevalnika A2, ki predojači zvočno frekvenco. Odvisnosti glavnih električnih parametrov IC od načinov delovanja so prikazane na sl. 4-10.Električni parametri IC K174UR7 pri 25±10°C in Ui.p.nom=6 W Porabni tok I mA, ne več kot 0,6 Vhodna mejna napetost Uin.meja, µV, pri fin=0,25 MHz, fmod= 1 kHz, ne več kot 70 Izhodna napetost nizkega Uout LF, mV, pri Uin=10 mV, fin=0,25 mHz, fmod=1 kHz, ne manj kot 90 Koeficient zatiranja amplitudne modulacije KpAM, dB, pri Uin=10 mV, fin=0,25 MHz fmod=1 kHz, ne manj kot 30 Mejni obratovalni parametri IC K174UR7 Napajalna napetost Ui.p, V: najmanj. 5.4 največ 6.6 Napetost vhodnega signala Uin, mV, ne več kot 100 Izhodni tok / , mA, ne več kot 0,1 Slika 4. Kako narediti vezje čakajočega čuvaja z nizko porabo Sl.4. Odvisnost omejitve vhodne napetosti od napajalne napetosti mikrovezja pri frekvenci vhodnega signala 250 kHz. FM frekvenca modulacije 1 kHz, deviacija...

frekvenčni množitelji. Najpreprostejši pasivni frekvenčni množitelji temeljijo na popačenju harmonskega vhodnega signala em(t) v toku neinercijskega nelinearnega elementa s karakteristiko in b1X (e bx). V izhodnem vezju takšnega nelinearnega elementa se vklopi vezje, ki izolira (filtrira) višje frekvenčne komponente toka / izhoda (/).

Ocenimo učinkovitost takih frekvenčnih množiteljev glede na večkratnost P. Značilnost nelinearnega elementa približamo z gladko eksponentno funkcijo

kjer je / 0 tok pri e w= 0; a je faktor z dimenzijo B "1.

Zapišimo harmonski vhodni signal kot

riž. 3.11.

kje E - začetni odmik; U BX- amplituda vhodnega signala množitelja; w je frekvenca vhodnega signala.

Potem je mogoče amplitudo l-te tokovne harmonike /1n takega nelinearnega elementa izraziti s pomočjo modificirane Besselove funkcije J n (x) naročite l v obrazcu

kje

Za majhne vhodne amplitude x \u003d aU BX "n Besselovo funkcijo v formuli (3.4) nadomesti asimptotični izraz

Na sl. 3.11, črtkana črta prikazuje razmerje med amplitudo toka l-te harmonike in amplitudo toka prve harmonike za gladko eksponentno nelinearnost z majhnim signalom po formuli (3.5).

Pri velikih amplitudah vhodnega signala v takem vozlišču se pojavi učinek omejevanja izhodnega toka, v meji pa lahko nelinearnost štejemo za dvostopenjsko:

kjer je / 0 - koeficient z dimenzijo toka, ki ima fizični pomen stopnje omejitve; E"- tokovna izklopna napetost.

Trenutni mejni kot ob upoštevanju formule (3.4) je določen z razmerjem cos0 = (NA") / U in višje harmonike toka 10 str namesto s formulo (3.5) so izražene z razmerjem

Če za vsako večkratnost l izberemo mejni kot 0 tako, da je faktor sin l0 v števcu formule (3.7) enak eni, potem iz formule (3.7) sledi, da se amplitude višjih harmonikov toka zmanjšajo v obratno sorazmerni s harmoničnim številom, njihova moč pa obratno sorazmerna s kvadratom harmoničnega števila. Na sl. 3.11 črtkana črta prikazuje razmerje med amplitudo toka l-te harmonike in amplitudo toka prve harmonike za dvonivojsko nelinearnost po formuli (3.6).

Če uporabimo kosično linearno aproksimacijo karakteristike nelinearnega elementa

kje S- koeficienta z dimenzijo A/B, ki ima fizični pomen strmine karakteristike nelinearnega elementa, potem namesto formule (3.5) ali (3.7) trenutna amplituda l-te harmonike P str je izražen s koeficienti kosinusnega linearnega raztezanja kosinusnega impulza z mejo:

(3.8)

Za l = 1, izraz in za

l? 2 morate uporabiti izraz

. Za vsak faktor množenja obstaja optimalni mejni kot 0 OPT = ts/l, pri katerem je amplituda toka te harmonike največja. Razmerje /„//, tokovne amplitude l-te in 1. harmonike za optimalne vrednosti mejnega kota 0 OPT je izraženo z razmerjem

Na sl. 3.11, polna črta prikazuje (po formuli (3.9)) odvisnost /„// od večkratnosti l za poligonalno aproksimacijo in optimalnega presečnega kota.

Iz sl. 3.11 sledi, da se tokovi višjih harmonikov toka z neinercialno nelinearno transformacijo in optimalno izbiro mejnega kota v povprečju zmanjšujejo obratno z večkratnostjo l, njihove moči pa obratno s kvadratom večkratnosti. Ekstrahiranje zahtevane harmonske komponente z dobro čistostjo spektra iz tokovnih impulzov je težavno tudi pri visoki množici, saj zahteva visoke Q-faktorje frekvenčno selektivnih pasovnih filtrov, ki jih je težko implementirati. Zato se najpreprostejši frekvenčni množitelji uporabljajo le z majhnim faktorjem množenja n = 2 in n = 3 z uporabo optimalnih mejnih kotov.

Iz formule (3.8) tudi sledi, da je z izbiro mejnega kota 0 O = n/(n - 1) mogoče je doseči ničelno amplitudo toka enega od sosednjih motečih harmonikov. Na primer, trenutna amplituda tretje harmonike je nič pri 0 = 90°, četrte - pri 0 = 66°, pete - pri 0 = 52 e, šeste - pri 0 = 43 e, sedme - pri 0 = 38 e, osmi - pri 0 = 33 e. To lastnost je mogoče upoštevati za izboljšanje filtriranja motečih spektralnih komponent v frekvenčnih množilnikih.

Visokofrekvenčni množitelj brez izbire ene harmonske komponente na izhodu je mogoče izdelati na podlagi oblikovanja kratkih pravokotnih video impulzov iz harmonskega vhodnega signala s frekvenco / in v trenutkih, ko vhodna napetost preide skozi nič s pozitivnim izvodom v skladu s formulo (3.6). Takšna shema se imenuje harmonski generator in se uporablja za tvorbo mreže hkrati z množico spektralnih komponent s fiksnim frekvenčnim korakom. Na sl. 3.12 prikazuje amplitudni spekter moči višjih harmonikov za periodično zaporedje video impulzov, ko je 0 = n/8, t.j. trajanje ustvarjenega impulza je 16-krat krajše od obdobja nihanja vhodne frekvence.

Spektralne komponente vibracij, prikazane na sl. 3.12 imajo frekvence nf m , njihova močnostna ovojnica R" spoštuje zakon

kje P 0- moč konstantne komponente signala.

riž. 3.12.

Pomanjkljivosti takšnega frekvenčnega množitelja so, prvič, zmanjšanje z naraščajočo večkratnostjo učinkovitosti pretvorbe moči vhodnega signala v moč želene harmonike, sorazmerne s kvadratom večkratnosti; drugič, zmanjšanje moči harmonikov blizu vrednosti večkratnosti, ki je približno enaka delovnemu ciklu impulzov q= i/0. Poleg tega se s povečanjem množice zaplete z zahtevano globino komponent, ki imajo frekvenco nad in pod izbrano.

Množenje frekvence, ki temelji na nelinearnih reaktivnih elementih (varaktorjih), vam omogoča, da znaten del moči vhodne frekvence prenesete na obremenitev izbranega harmonika. Relacije Manly-Row dokazujejo, da je v osnovi mogoče pretvoriti do 100 % moči vhodnega signala pri frekvenci ω s pomočjo nelinearnega reaktivnega elementa v signalno moč pri poljubni harmoniki s frekvenco zavetrja, če ima električni tokokrog z nelinearnim reaktivnim elementom na vhodu zanemarljiv upor za vse frekvence, razen za vhod, in na izhodu - zanemarljiv upor za vse frekvence razen izhoda. Vendar pa za takšne množitelje ni ločitve med vhodnim in izhodnim vezjem z reaktivnim nelinearnim elementom, ki jim je skupen. Z večanjem množenja se povečujejo težave pri izdelavi linearnih filtrirnih vezij z navedenimi lastnostmi.

V mnogih primerih se frekvenca iz vhodnega signala množitelja med delovanjem spreminja, zato je uporaba resonančnih filtrirnih vezij otežena. Širokopasovni frekvenčni množitelji so zgrajeni brez uporabe resonančnih vezij, ki poudarjajo želeno harmoniko. Uravnoteženo vezje (slika 3.13) frekvenčnega množitelja, ki temelji na dveh enakih nelinearnih elementih (NE) z antifaznim vzbujanjem skozi cepilnik (P), vam omogoča kompenzacijo sodih ali lihih harmonikov na izhodu. Za kompenzacijo lihih harmonikov se izhodi kanalov v seštevalniku (C) seštevajo v fazi, za kompenzacijo sodih harmonikov pa se namesto tega vklopi protifazni seštevalec signalov, podoben P cepilniku.

Uravnotežena vezja z visokotehnološko integrirano zasnovo zmanjšajo raven motečih signalov, ki so najbližji po množici

riž. 3.13.

riž. 3.14.

spektralne komponente za 30 ... 35 dB. Izhodni pasovni filter (BPF) za ohranjanje pasovne širine množitelja je izveden v obliki serijske povezave nizkopasovnega filtra, ki duši komponente z nižjimi frekvencami od izbranih, in visokoprepustnega filtra (harmonski filter), ki ne prenaša harmonikov na izhodno večjo večkratnost. Na primer v uravnoteženem podvojevalniku frekvence (P= 2) mejne kote v nelinearnih elementih (glej sliko 3.13) je treba izbrati okoli 90°, tako da je trenutna amplituda najvišje harmonike najbližja izbrani višji harmoniki s številko P= 3 bo zaradi izbire mejnega kota oslabljen za 20...30 dB, zaradi uravnoteženosti pa se komponenta prve in tretje harmonike dodatno oslabi za 30...35 dB. Frekvenčni podvojevalniki po uravnoteženem vezju (glej sliko 3.13) lahko delujejo zadovoljivo, če se frekvenca vhodnega signala večkrat spremeni - za 1 - 2 oktave.

Frekvenčni podvojevalniki in potrojniki so praviloma pasivni, frekvenčni množitelji pa so večje množice, včasih aktivni. Aktivni frekvenčni množitelj v obliki fazno zaklenjene zanke frekvence nihanja VCO s frekvenčnim delilnikom v obroču za samodejno regulacijo je zgrajen po shemi, prikazani na sl. 3.14. V takem vezju je frekvenca VCO izbrana tako, da je približno večkratnik frekvence vhodnega signala. Frekvenčni delilnik s fiksnim razmerjem delitve :P zmanjša frekvenco na vrednost blizu / in, impulzno-fazni diskriminator (IPD) primerja faze vhodnega signala in nihanja deljene frekvence VCO ter filtrirani krmilni signal e y skozi povratno vezje vstopi na vhod za krmiljenje frekvence VCO in tako tvori sistem fazno zaklenjene zanke (PLL). Tovrstne sheme so podrobneje obravnavane v poglavju. 5.

Pomanjkljivost frekvenčnega množitelja, prikazanega na sl. 3.14, je možnost, da PLL zapusti pas sinhronizacije s pomembnimi spremembami v lastni nastavitvi VCO. Aktivni frekvenčni množitelji so na voljo z večkratnostjo od 3 do 64 z izhodno frekvenco do 100 GHz.

V frekvenčnih množilnikih na mikrovalovnih vakuumskih napravah, na primer na prehodnih klistronih, pri katerih je vhodni resonator nastavljen na harmonično frekvenco vhodnega signala, izhodni resonator pa na večkratnik frekvence, se največja izhodna moč zmanjša z naraščajoča večkratnost obratno sorazmerna z l, t.j. veliko šibkejši v primerjavi s frekvenčnimi množitelji, ki temeljijo na nevztrajnih aktivnih elementih. To je posledica razlik v naravi združevanja elektronov v takšnih napravah. Zato imajo takšni frekvenčni množitelji višji prag uporabnosti glede na večkratnost.

V frekvenčnih množilnikih na tuljavah s feromagnetnim materialom, ki delujejo v načinu nasičenosti, harmonska vhodna napetost ustvari impulzni tok v izhodnem vezju zaradi procesa obrata jedra. Takšna vozlišča imajo omejitev na zgornjo delovno frekvenco, kjer se lahko uporabljajo vezja s koncentrirano induktivnostjo na feritu. Pretvorbo moči vhodnega mikrovalovnega harmonskega vala do 3 GHz v obliko kratkih impulzov z visoko vsebnostjo višjih harmonikov je mogoče izvesti z uporabo diod s shranjevanjem naboja in hitrim obnavljanjem.

V tabeli. 3.2 so predstavljeni parametri nekaterih modelov integralnih širokopasovnih množiteljev in frekvenčnih delilnikov. D-0840 je pasivni diodni frekvenčni podvojnik z nenavadno širokim vhodnim frekvenčnim razponom - razmerjem pokritosti frekvence kf= 5. Njegov povprečni faktor slabljenja moči v območju je -15 dB. Aktivni frekvenčni trojnik ATA-0304 ima razmerje frekvenčnega prekrivanja kf- 1,33 moč izhodnega signala 15 dBm. To zagotavlja vgrajen širokopasovni ojačevalnik moči s frekvenčnim pasom 9...12 GHz. V 5-kratnem frekvenčnem množitelju modela MAX5M65075 je ojačevalnik moči izhodnega signala zagotavljal visoko raven izhodne moči, vgrajeni nizkoprepustni filtri (z pasom 12 GHz) in visokoprepustni filter (z pasom 1,5 GHz), vgrajena zaporedno na izhodu, je zagotovila izboljšano (do - 40 dB) oslabljeno raven Tabela 3.2. Parametri integralnih širokopasovnih množiteljev in frekvenčnih delilnikov

Opomba. x2 - podvojitev frekvence; x3 - potrojnik frekvence; x5 - aktivni frekvenčni množitelj za 5-krat; x 16 - aktivni frekvenčni množitelj za 16-krat; +2 - aktivni frekvenčni delilnik za 2...

odstranitev neželenih harmoničnih komponent izhodnega signala. V množilnikih in frekvenčnih delilnikih poleg parametra, ki označuje harmonično sestavo izhodnega signala - PSS OUT, navedite vrednosti ​​PSS IN, ki prikazuje delež neželenih spektralnih komponent, ki se pojavijo v vhodnem vezju zaradi vzvratni prenos. Praviloma je vrednost PSS VC na

10...20 dB nižje od PSS OUT. Zelo težko nalogo so rešili razvijalci in proizvajalci 16-kratnega frekvenčnega množitelja HMC445LP4: v izhodnem vezju ima mreža hkrati prisotnih harmonikov korak 0,6...0,7 GHz v primerjavi s povprečno frekvenco 10.. 0,11 GHz. Ta model uporablja uravnoteženo vezje za kompenzacijo lihih 15. in 17. harmonik, izhodni dielektrični pasovni filter, vendar kljub temu nivo IZHODNEGA IZHODA presega -20 dB. Opaziti je mogoče zelo nizko raven lastnega faznega šuma S 9 (Ž) za ta model.

Frekvenčni delilniki. Delitev frekvence harmonskega vhodnega signala na dva se pojavi v parametričnih vezjih z nelinearno reaktanco, na primer z varikapom ali s feritom. Takšna parametrična frekvenčna delitev na dva se uporablja v vhodnem frekvenčnem območju manj kot 3...40 GHz, in če je treba pridobiti višji faktor delitve, so takšna vozlišča povezana kaskadno. Prednost parametričnih varaktorskih frekvenčnih delilnikov je pasovna širina manjša od oktave, saj ne uporabljajo resonančnih vezij.

V vhodnem frekvenčnem območju manj kot 1 GHz je mogoče uporabiti digitalne protifrekvenčne delilnike - v takih vozliščih je faktor delitve frekvence nastavljen poljubno in ni omejitev na nižjo delovno frekvenco in s tem na največjo frekvenco faktor delitve. Izhodni signal digitalnih frekvenčnih delilnikov je dvostopenjski - ima obliko meandra impulza z obratovalnim ciklom 2. Če je treba iz njih izločiti harmonično komponento deljene frekvence, se frekvenčna obdelava izvede z nizkoprepustnim filter z mejno frekvenco, ki je enaka najvišji vrednosti izhodne frekvence.

Frekvenčni množitelji in delilniki ne prinašajo le redne, temveč tudi naključne napake v fazi izhodnega signala, ki so odvisne od njihovega vezja, zasnove vozlišča, večkratnosti, kakovosti filtriranja in drugih destabilizirajočih dejavnikov. Zato je nestabilnost faze in frekvence izhodnega signala množitelja ali frekvenčnega delilnika nekoliko višja od vhodne. Odvisnost intenzivnosti lastnega faznega šuma v bližini nosilne frekvence od odmične frekvence določata vezje in način delovanja nelinearnega elementa frekvenčne pretvorbene enote, ki jo je mogoče oblikovati posebej kot nizkošumno. Na primer, v frekvenčnih delilnikih na dva območja 1 ... 2 GHz je raven PSD lastnega "belega" faznega šuma na izhodu S^(F) je -155...-140 dB/Hz, ko je odmik od nosilne frekvence F= 100 kHz.

V frekvenčnih delilnikih, tako kot pri frekvenčnih množilnikih, obstaja večkratnik obdobja višje frekvence, negotovosti začetnega premika med časom prečkanja ničle vhodnih in izhodnih nihanj. V fazi vklopa napajanja ali zaradi delovanja impulznega hrupa se lahko faza nihanja višje frekvence spremeni za celo število obdobij njenega nihanja v primerjavi s fazo nizkofrekvenčnega nihanja. . Projektant sintetizatorja signalov mora oceniti posledice takega pojava glede na namen in lastnosti radiotehničnega sistema, v katerem bo uporabljen.

Če ima vhodni signal frekvenčnega množitelja v l-krat periodično kotno (fazno ali frekvenčno) modulacijo s frekvenčnim odstopanjem D / in modulacijsko frekvenco F M , se modulacijska frekvenca na njegovem izhodu ne bo spremenila, frekvenčni odklon pa bo lD / Hkrati se raven moči stranskih pasov modulacijskega spektra v primerjavi z močjo nihanja nosilca poveča za 20 lg I, t.j. za dvojnik - za 6 dBu.

Frekvenčni delilnik DV-1826 na dva ima vhode milimetrskih valov, zato so bile uporabljene visokotehnološke rešitve za namestitev elementov za površinsko montažo. Frekvenčni delilniki modelov HMC437MS8G in 25673DV-QFN so zasnovani kot števci, tako da je faktor delitve lahko lih in ni spodnje omejitve delovne frekvence - mikrovezja izvajajo širokopasovno delitev frekvence za določeno število krat v katerem koli nizkofrekvenčno območje do enosmernega toka. Frekvenčni delilnik z osmimi mikrovezji model 25673DV-QFN je zasnovan za delovanje v razširjenem temperaturnem območju: od -55 do +125 ° C. Vidimo lahko, da je lastni fazni šum digitalnih frekvenčnih delilnikov bistveno nižji kot na primer pri VCO istega območja.

HF je postal široko razširjen v najrazličnejših vrstah elektronske opreme. Na primer, v indukcijskih pečeh z visokofrekvenčnimi tokovi, v radijskih navigacijskih in radarskih napravah, v radijskih komunikacijah, v izvedbah vezja za zatiranje motenj, poleg tega lahko s pomočjo frekvenčnega pretvornika prilagodite hitrost elektromotorjev.

Pojav prvih razvojnih vezij frekvenčnih množiteljev v zgodovini razvoja elektronike je bil zabeležen v tridesetih letih prejšnjega stoletja 7. cikla.

Glavna tehnična značilnost frekvenčnega pretvornika je faktor množenja frekvence N, izračunan po formuli kot razmerje med frekvenco izhodnega signala in vhodno frekvenco:

N=f ven /f not

Značilna lastnost MF je konstantnost N s spremembo (v določenem končnem območju) frekvence signala na vhodu, pa tudi lastnosti samega množitelja (resonančne frekvence nihajnih krogov ali resonatorjev, ki sestavljajo MF), tj. v njem ostaja relativna nestabilnost frekvence nihanja med množenjem konstantna. Ta lastnost omogoča uporabo HF za večkratno povečanje frekvence stabilnih nihanj v različnih merilnih, radijskooddajnih, radarskih ipd. napravah; v tem primeru lahko faktor množenja frekvence N doseže vrednosti 10 ali več enot.

Glavni tehnični problem pri razvoju frekvenčnega množitelja je zmanjšati fazno nestabilnost vhodnih nihanj (zaradi naključne narave njihove fazne spremembe), kar vodi v povečanje relativne frekvenčne nestabilnosti na izhodu frekvenčnega množitelja. v primerjavi z isto vrednostjo na svojem vhodu.

Našli so široko uporabo pri visokih in ultravisokih frekvencah. Zanje je značilna nizka stopnja faznega in toplotnega hrupa ter dokaj preprost dizajn. Danes se v radioamaterski praksi uporabljajo tri bistveno različne metode množenja frekvence v diodni HF:

Varaktorsko množenje (z drugimi besedami, množenje z nelinearno zmogljivostjo);
Podvojitev v polnovalnem usmerjevalnem krogu
Diodna transformacija oblike impulza z naknadno izbiro potrebnih harmonikov.

Delovanje diodnih MF je opisano s številnimi tehničnimi parametri: faktor množenja (glej zgornjo formulo), izhodna (P izhod N) in vhodna (P in) moč, delovni frekvenčni pas, učinkovitost (η = P izhod N / P in , ali učinkovitost množitelja ali prenosni koeficient glede na moč) itd.

Njihov glavni delovni element je multiplikator (varaktor) - neke vrste polprevodniška dioda, ki se uporablja kot nelinearna kapacitivnost z majhnimi izgubami. Pretvorba frekvence se izvede tako, da se valovna oblika popači na kapacitivnosti, ki je nelinearno odvisna od napetosti, in nato izolira potrebno harmonično komponento. Strukturni diagrami dveh glavnih vrst varaktorskih množiteljev so prikazani na spodnjih slikah:

Ta vezja vključujejo: varaktor, vir vhodnega signala, obremenitev in filtre F1, F2. Slednji so potrebni za filtriranje harmonik v obremenitvi in ​​viru vhodnega signala ter za usklajevanje vira in obremenitve. F1 je nastavljen na frekvenco vhodnega signala (lahko je na primer nizkoprepustni filter z mejno frekvenco, ki je nekoliko višja od frekvence vhodnega signala), F2 pa na frekvenco zahtevane harmonike ( mora biti dokaj ozkopasovni PF.S takimi lastnostmi gresta skozi varaktor le dve tokovni harmoniki.

Moč signala, ki se dovaja na HF, se delno izgubi v varaktorju, F1 in F2. Majhen delež pretvorjene moči se razprši v komponentah vezja. Zato je koeficient prenosa moči varaktorskih frekvenčnih pretvornikov manjši od enote.

Posebnost je, da je frekvenca valovanja izhodne napetosti dvakrat večja od frekvence vhodne napetosti. Ta lastnost je osnova principa delovanja podvojevalnika frekvence. Spodnja slika prikazuje dva enostavna dvojniška vezja, ki temeljita na mostnem vezju in polvalovnem srednjetočkovnem usmerniškem vezju.

Običajna resonančna vezja se lahko uporabljajo kot transformatorji na vhodu in izhodu množitelja, boljše lastnosti pa je mogoče doseči z uporabo širokopasovnih uravnoteženih transformatorjev.

1. Namen, načelo delovanja in glavni parametri

Frekvenčni množitelji v blokovnem diagramu radijskega oddajnika (glej sliko 2.1) so nameščeni pred RF ali mikrovalovnimi ojačevalniki moči in povečajo frekvenco vzbujevalnega signala za zahtevano število krat. Frekvenčni množitelji so lahko tudi del samega vzbujevalnika ali frekvenčnega sintetizatorja. Za vhodni in izhodni signal frekvenčnega množitelja zapišemo:

kjer je n faktor množenja frekvence za celo število.

Razvrstitev frekvenčnih množiteljev je možna po dveh glavnih značilnostih: principu delovanja oziroma načinu izvajanja funkcije (17.1) in vrsti nelinearnega elementa. Po principu delovanja so množitelji razdeljeni na dve vrsti: na podlagi sinhronizacije frekvence samooscilatorja z zunanjim signalom (glej razdelek 10.3), n-krat nižje frekvence (slika 17.1, a) in z uporabo nelinearni element, ki popači vhodni sinusni signal, in izbor zahtevane harmonike iz dobljenega večfrekvenčnega spektra (slika 17.1, b).

riž. .ena. Frekvenčni množitelji

Glede na vrsto uporabljenega nelinearnega elementa so frekvenčni množitelji druge vrste razdeljeni na tranzistorske in diodne.

Glavni parametri frekvenčnega množitelja so: frekvenčni faktor množenja n; izhodna moč n-te harmonike P n , vhodna moč 1. harmonike R 1 , pretvorbeni faktor K CR =P n /P 1 ; faktor učinkovitosti =P n /P 0 (v primeru tranzistorskega množitelja), stopnja zatiranja stranskih komponent.

Pomanjkljivost frekvenčnih množiteljev (slika 17.1, a) prvega tipa je zožitev pasu sinhronizacije s povečanjem harmonskega števila n. Za frekvenčne množitelje drugega tipa se pretvorbeni koeficient K pr zmanjšuje s povečanjem n. Zato so običajno omejeni na vrednost n \u003d 2 ali 3 in po potrebi vključujejo več frekvenčnih množiteljev v seriji, ki jih izmenjujejo z ojačevalniki.

2. Pomnožitelj frekvence tranzistorja

Vezje množitelja frekvence tranzistorja (slika 17.2) in način njegovega izračuna se praktično ne razlikujeta od ojačevalnika.

Potrebno je le nastaviti izhodno vezje generatorja na n-to harmoniko in izbrati vrednost mejnega kota =120/n, ki ustreza največji vrednosti koeficienta  n (). Pri izračunu izhodnega vezja je treba razširitveni koeficient kosinusnega impulza glede na 1. harmoniko  1 () nadomestiti s koeficientom glede na n-to harmoniko  n (). Vezje v izhodnem vezju, nastavljeno na resonanco z n-to harmoniko signala, mora imeti zadovoljive lastnosti filtriranja.

riž. 17.2. Tokokrog za pomnoževanje frekvence tranzistorja

Množevalni faktor vezja na sl. 17.2 običajno ne presega 3-4-krat z učinkovitostjo 10-20%.

3. Diodni frekvenčni množitelji

Delovanje diodnih frekvenčnih množiteljev temelji na uporabi učinka nelinearne kapacitivnosti. Kot slednje se uporablja pregradna kapacitivnost obratno pristranskega p-n spoja. Polprevodniške diode, ki so posebej zasnovane za množenje frekvenc, se imenujejo varaktorji. Z =0,5 in  0 =0,5 V za nelinearno kapacitivnost varaktorja dobimo:

, (2)

kjer je in je povratna napetost na p-n stič.

Graf nelinearne funkcije (17.2) je prikazan na sl. 17.3.

riž. 17.3. Graf nelinearne funkcije

Naboj, ki ga nabere nelinearna kapacitivnost, je povezan z napetostjo in tokom z odvisnostmi:

, (3)

Na sl. 17.4.

riž. 17.4. Diodni frekvenčni množitelji z varaktorji

V vezju množitelja diod vzporednega tipa (slika 17.4, a) sta dva vezja (ali filtra) serijskega tipa, nastavljena na resonanco, s frekvenco vhodnih  in izhodnih n signalov. Takšna vezja imajo nizek upor pri resonančni frekvenci in velik upor pri vseh ostalih (slika 17.5).

riž. 17.5 Odpornost zanke proti frekvenci

Zato prvo vezje, uglašeno na resonanco s frekvenco vhodnega signala o, prehaja samo 1. harmonik toka, drugo vezje, uglašeno na resonanco s frekvenco izhodnega signala n, pa le n-to harmonik. Posledično ima tok, ki teče skozi varaktor, obliko:

Ker je kapacitivnost varaktorja (17.2) nelinearna funkcija, je po (17.3) pri toku (17.4) napetost na varaktorju drugačna od sinusne oblike in vsebuje harmonike.

Ena od teh harmonikov, na katero je uglašeno drugo vezje, preide v obremenitev.

Tako naprava s pomočjo nelinearne kapacitivnosti pretvori moč signala s frekvenco  v signal s frekvenco n, t.j. množenje frekvenc.

Na podoben način deluje drugo serijsko vezje frekvenčnega množitelja (slika 17.4, b), v katerem sta dva vzporedna vezja (ali filtra), nastavljena na resonanco, s frekvenco vhoda  in izhoda n signali. Takšna vezja imajo velik upor pri resonančni frekvenci in majhen pri vseh ostalih. Zato napetost na prvem vezju, uglašenem na resonanco s frekvenco vhodnega signala , vsebuje samo 1. harmonik, na drugem vezju, uglašenem na resonanco s frekvenco izhodnega signala n, pa le n. harmonik. Kot rezultat, ima napetost, ki se uporablja na varaktorju, obliko:

kjer je U 0 - konstantna napetost prednapetosti na varaktorju.

Ker je kapacitivnost varaktorja (17.2) nelinearna funkcija, potem po (17.3) pri napetosti (17.5) tok, ki teče skozi varaktor, ni sinusoiden in vsebuje harmonike. Ena od teh harmonikov, na katero je uglašeno drugo vezje, preide v obremenitev. Tako se s pomočjo nelinearne kapacitivnosti v vezju moč signala s frekvenco  pretvori v signal s frekvenco n, t.j. množenje frekvenc.

Varaktorski frekvenčni množitelji v območju DCV pri n=2 in 3 imajo visok pretvorbeni faktor K CR =P n /P 1 =0,6...0,7. Pri velikih vrednostih n v mikrovalovnem območju se vrednost K CR zmanjša na 0,1 in manj.