Shumëzimi i frekuencës. Çfarë do të thotë "shumëzues frekuence"?

Pyetjet e studimit:

1 Caktimi i shumëzuesve të frekuencës

Një përforcues i ndërmjetëm, frekuenca e lëkundjes në daljen e të cilit është më e madhe se frekuenca e lëkundjes në hyrje me një numër të plotë herë (më shpesh 2 ose 3 herë) fByx \u003d nfBX, ku n është faktori i shumëzimit, quhet një shumëzuesi i frekuencës.

Përdorimi i shumëzuesve të frekuencës në transmetues lejon:

1) ulni frekuencën e oshilatorit kryesor duke ruajtur një frekuencë më të lartë në daljen e transmetuesit dhe, për rrjedhojë, aplikoni stabilizimin e frekuencës së kuarcit në transmetuesit me valë të shkurtra dhe ultrashkurtër, pasi pllakat kuarci direkt për HF dhe VHF rezultojnë të jenë mekanikisht të brishta dhe nuk mund të jenë të përdorura; Rezonatorët e kuarcit prodhohen në frekuenca që nuk i kalojnë 100 MHz, dhe përdorimi i shumëzuesve bën të mundur marrjen e lëkundjeve të stabilizuara nga kuarci deri në mijëra megahertz; përveç kësaj, me stabilizimin e frekuencës pa kuarc, parametrat e qarkut të oshilatorit me një frekuencë më të ulët janë më të mira;

2) zgjeroni gamën e valëve të transmetuesit me n herë pa zgjeruar gamën e valëve të oshilatorit kryesor;

4) të rrisë qëndrueshmërinë e frekuencës së ngacmuesit, pasi në frekuenca të ndryshme akordimi të qarqeve hyrëse dhe dalëse të shumëzuesit, ndryshimi i akordimit të qarkut të hyrjes nuk ka pothuajse asnjë efekt në akordimin e qarkut të tij të daljes, dhe, rrjedhimisht, në akordimi i qarkut të fazës së mëparshme;

5) rrit frekuencën ose devijimin e fazës me modulimin e frekuencës ose fazës;

6) formojnë një grup frekuencash të stabilizuara me kuarc në sintetizuesit e frekuencës së ngacmuesve të transmetuesve me brez të gjerë.

Shumëzuesi i frekuencës duhet të përbëhet nga një konvertues harmonik jolinear i hyrjes dhe një filtër që zgjedh harmoninë e kërkuar. Bazuar në këtë, diagrami funksional i shumëzuesit të frekuencës në përgjithësi mund të paraqitet siç tregohet në Fig.

Këtu Z1 dhe Z2 janë qarqe filtruese dhe përputhëse, dhe RE është një element amplifikues me veti jolineare.

Një tension harmonik (sinusoidal) aplikohet në hyrjen e shumëzuesit. Qarku i hyrjes Z1 siguron që burimi i këtij tensioni të përputhet me një element amplifikues (jolinear) (NE). Në një element amplifikues jolinear, një tension harmonik shndërrohet në një tension jo-harmonik-puls, spektri i të cilit është i pasur me harmonikë. Detyra e qarkut të daljes është të nxjerrë përbërësin e kërkuar harmonik nfBx nga spektri i impulseve, të shtypë të gjitha harmonikët e tjera dhe të transformojë rezistencën komplekse Zn në rezistencën e kërkuar aktive, e cila siguron mënyrën e specifikuar të elementit jolinear të NE. . Tubat elektronikë, transistorët dhe diodat përdoren si element jolinear. Shumëzuesit e tubave dhe transistorëve përforcojnë lëkundjet, ato me diodë jo.

2 Qarqet e shumëzuesve të frekuencës në transistorë dhe llamba

diagrami i qarkut gjeneratori i shumëzuesit të frekuencës në ndërtimin e tij nuk ndryshon nga qarku gjenerator-përforcues. I vetmi ndryshim është se qarku i daljes së shumëzuesit nuk është i sintonizuar me harmonikun kryesor (të parë) të rrymës së daljes, por me atë të dytë, të tretë, etj. Në këtë rast, lëkundjet me frekuencën në të cilën është akorduar do të kanë fuqinë më të madhe në qarkun e daljes.

Në fig. 1.65.

Një lëkundje me një frekuencë ω aplikohet në hyrjen e qarkut. Transistori vendoset në modalitetin e klasës B ose C nga ndarësi i tensionit bazë. Në një nga gjysmë ciklet e tensionit të hyrjes, transistori hapet dhe rryma rrjedh në qarkun e kolektorit në formën e një sekuence periodike pulsesh. Ngarkesa selektive e kolektorit është një filtër brez-kalimi me dy qark me bashkim të kapacitetit të jashtëm Cb, i akorduar në harmoninë e dytë ose të tretë të tensionit të hyrjes. Në daljen e qarkut krijohet një tension me frekuencë të dyfishtë ose të trefishtë.

Nga analiza e lëkundjeve të llojit të dytë, dihet se me rritjen e numrit harmonik zvogëlohet amplituda e komponentëve harmonikë. Sa më i madh të jetë numri i harmonikut me të cilin sintonizohet qarku i daljes së shumëzuesit, aq më e vogël është amplituda e rrymës së daljes në të njëjtën amplitudë impulsi. α1 max / n. Fuqia vibruese në modalitetin e shumëzimit të frekuencës është afërsisht n herë më pak se në modalitetin e parë të përforcimit harmonik Pn ~ P1 / n Prandaj, shumëzimi është më shumë se dy herë në një nëse është e nevojshme të shumëzohet frekuenca me një më të madh disa herë, përdoren disa kaskada të dyfishuesve ose trefishuesve.

Skema e shumëzuesit të frekuencës së tubit është paraqitur në fig. 1.67. Proceset fizike në këtë qark zhvillohen në të njëjtën mënyrë si në qarkun e amplifikatorit, me të vetmin ndryshim që qarku në qarkun e anodës akordohet në harmoninë e dytë të tensionit në rrjetin e llambës.

Për të marrë një kufi (mode), rezistenca e qarkut duhet të jetë sa më e madhe, aq më e madhe është numri i harmonikut të përzgjedhur (Ren = nR1) Zbatimi i një qarku të tillë paraqet vështirësi të konsiderueshme teknike, veçanërisht në qarqet e shkurtër dhe valë ultra të shkurtra Përveç kësaj, me një rritje në Re, efikasiteti i qarkut të daljes zvogëlohet.

3 Shumëzues frekuence në varikap dhe varaktorë

Një varicap është një diodë gjysmëpërçuese, kapaciteti i së cilës ndryshon me një ndryshim në madhësinë e tensionit të aplikuar në të (variren - ndryshim, capazitat - kapacitet). Kapaciteti i kryqëzimit pn është shuma e kapacitetit pengues Cb dhe kapacitetit të difuzionit Cd. Kur kryqëzimi është i mbyllur, kapaciteti pengues është ai kryesor, ndërsa kur kryqëzimi është i hapur, është kapaciteti i difuzionit. Të dy kapacitetet varen në mënyrë jolineare nga tensioni i aplikuar. Në fig. 1.69 tregon varësinë e pengesës Sb, difuzionit Sd dhe kapaciteteve rezultuese Sv \u003d Sb + Sd nga vlera e tensionit të aplikuar në elektrodat e tij. Këtu Swar është kapaciteti i varicapit. Varicaps quhen dioda me fuqi të ulët me një kapacitet jolinear, dhe varaktorët janë të fuqishëm.

Varicap zakonisht përdoret në modalitetin maksimal, dhe seksioni i punës i karakteristikës së tij C=f (U) është pjesa e tij që i përgjigjet gjendjes së mbyllur të varikapit. Rezistenca e brendshme varicap është kryesisht reaktiv, humbjet e fuqisë në të janë të parëndësishme dhe koeficienti i transferimit të fuqisë është mjaft i lartë: 0.75 në një dyfishues dhe 0.4 në një trefishtë. Koeficienti i transferimit këtu është raporti i fuqive të harmonikave të nxjerra dhe të para. Në varicaps, zakonisht kryhen dyfishues dhe trefishues të frekuencës me fuqi të vogël. Shumëzuesit e rendit më të lartë (n-10...15) dhe fuqisë më të lartë kryhen në varaktorë.

Përdorimi i shumëzuesve të frekuencës varaktor në transmetuesit radio me valë ultrashkurtër bën të mundur përdorimin e transistorëve në këtë diapazon. Gjeneratorët modernë të transistorit funksionojnë në frekuenca deri në 10 GHz. Marrja e frekuencave më të larta arrihet si më poshtë. Pasi gjeneratori kryesor vendos disa amplifikatorët e tranzistorit, të cilat rrisin fuqinë e lëkundjes në një vlerë disi më të lartë se fuqia e specifikuar në antenë. Dhe më pas ndizen shumëzuesit e varaktorëve, të cilët rrisin frekuencën në vlerën e funksionimit. Por efikasiteti i transmetuesit zvogëlohet. Megjithatë, humbjet e energjisë justifikohen me marrjen e frekuencave të larta, të cilat nuk mund të merren vetëm duke përdorur transistorë.

Varicap (ose varaktori) në shumëzuesin e frekuencës mund të ndizet në skemën paralele (Fig. 1.70, a) ose në seri (Fig. 1.70.6).

Qarku i hyrjes së shumëzuesit akordohet në harmoninë e parë të rrymës, dhe dalja L2C2 akordohet në të dytin ose të ntën. Qarku praktik i shumëzuesit ka qarqe shtesë: furnizimi me energji elektrike, filtrim, cilësime, përputhje.

Me një rritje të faktorit të shumëzimit n, fuqia dhe efikasiteti ulen. Është e mundur të rritet efikasiteti dhe fuqia dalëse e shumëzuesit për n>3 duke përdorur pajisje elektronike aktive që funksionojnë në klasën D.

Shumëzuesit e zhvendosjes së fazës mund të ofrojnë një sinjal daljeje të pastër spektralisht, pa filtra. Duke përdorur qarqet e diferencës fazore me brez të gjerë për ndarjen e fazave, është e mundur të zbatohen shumëzues të pavarur nga frekuenca që veprojnë në një interval që mbulon shumë oktava.Parimi i funksionimit të shumëzuesve të këtij lloji është paraqitur në figurën 1a. Frekuenca e sinjalit sinusoidal shumëzohet me N duke e ndarë tensionin e hyrjes në N faza të ndryshme të baraslarguara nga njëra-tjetra në një interval prej 360°. N sinjale me faza të ndryshme drejtojnë N transistorë që funksionojnë në modalitetin e klasës C, sinjalet dalëse të të cilave kombinohen për të formuar një puls çdo 360°/N gradë. Qarqet e konvertuesit radio amator Për shkak të përdorimit të transistorëve N, fuqia e sinjalit të hyrjes mund të jetë N herë më e lartë se fuqia e nevojshme për të ngopur tranzitorin. shumëzues tingull frekuencave në 4 (Fig. 1b) përmban ndërruesit fazor 90° të varur nga frekuenca R1C1 dhe R2C2. Transistorët Q1 dhe Q4 formojnë impulse që zhvendosen në fazë në dalje me 0 dhe 90 °. Përmbysja fazore e pulseve kryhet nga transistorët Q5 dhe Q6, të cilët kontrollojnë transistorët Q2 dhe Q3, si rezultat i të cilave në daljen e këtij të fundit formohen pulse me një zhvendosje fazore prej 180 dhe 270 °. Impulset e daljes me zhvendosje fazore 90° kombinohen për të formuar një frekuencë të katërfishtë. Shumëzues diapazoni i zërit katërfishohet frekuencave nga 625 në 2500 Hz.

Për qarkun "MULTIPLIKUESI I FREKUENTISË"

Për qarkun "Dy qarqe të gjeneratorëve të thjeshtë të frekuencës fshirëse"

Për qarkun "GJENERATOR ME FREKUENCA TË SLIM PËR P134"

Komponentet e pajisjeve radio amatore GJENERATOR I AKTIVITETEVE TE NGAKTA PER P134Instalim diskret frekuencave me një hap prej 1 kHz në stacionin radio P134 e bën të vështirë përdorimin e tij për qëllime radio amatore. Merrni mundësinë e një rindërtimi të qetë frekuencave deri në ±4 kHz rel. frekuencave akordimi në shkallën dixhitale të radiostacionit është mjaft i thjeshtë. Për ta bërë këtë, mjafton të ndryshoni sinjalin 10 MHz të furnizuar nga sintetizuesi frekuencave stacionet e radios (blloku 2-1) nëpërmjet shumëzues blloku 3-3 në mikserin e bllokut 3-1, me një sinjal të një oshilatori kuarci 10 MHz i sintonizuar deri në ± 500 Hz sipas qarkut të paraqitur në figurën 1.Puc. në mikserin e bllokut 3-1, frekuenca e funksionimit të stacionit të radios do të ndryshojë brenda ±4 kHz, e cila është plotësisht e mjaftueshme. Rezistenca R7 në qark zgjidhet brenda 0,5 ... 2 kOhm, në varësi të aktivitetit të kuarcit të aplikuar, derisa të merret niveli nominal i sinjalit në daljen e stacionit të radios me tastin e shtypur në modalitetin AT-T. Skema e një termostati në një spirale triac L është bërë në një qark magnetik unazor të markës 50VCh2, madhësia K7x4x2, me një tel PELSHO prej 0,1 mm dhe përmban 15 kthesa. Duke përdorur një marrës të kalibruar mirë, është e dëshirueshme të rregulloni numrin e rrotullimeve të spirales brenda një deri në marrjen frekuencave gjeneratori 10 MHz ± 50 Hz në pozicionin e mesëm të rregullatorit R4, ndërsa frekuenca e funksionimit të radios do të korrespondojë me frekuencën në shkallën dixhitale. Është e dëshirueshme të përdoret një rezonator kuarci në një version vakum. Gjeneratori mund të furnizohet me një tension prej +12,6 V nga kondensatorët C2 ... C6 të filtrit shkëputës në qarkun e furnizimit me energji elektrike të njësisë 2, i cili mund të aksesohet duke hequr njësinë e sipërme N9 të radiostacionit. Qarku i printuar bordi i pajisjes është paraqitur në Fig. 2, vendndodhja e pjesëve në të është në Fig.3. Pllaka vendoset në mënyrë të përshtatshme në një mbulesë të mbrojtur...

Për qarkun "GJENERATOR I SIGNALIT UHF".

Pajisjet matëse GJENERATOR I SINJALIT UHF Kur krijohen struktura radio amatore që funksionojnë në frekuenca mbi 1 GHz (për shembull, në brezin amator 23 cm), kërkohet një gjenerator sinjali shumë i qëndrueshëm. Nuk është e vështirë për ta bërë atë nëse një radio amator ka një rezonator kuarci në një frekuencë prej 27 ... 50 MHz. Diagrami skematik i gjeneratorit është paraqitur në fig. 1. Oscilatori kryesor është montuar në një transistor VT1, shumëzues frekuencave- në diodën VD1. Harmonia e nevojshme e sinjalit origjinal (për shembull, e 29-ta për brezin amator prej 23 cm kur përdorni një rezonator me një frekuencë prej 45 MHz) ndahet nga qarku L3C6. Tensioni i paragjykimit në diodën VD1 krijohet automatikisht. Roli i tij optimal (sipas sinjalit maksimal të harmonikës së kërkuar) vendoset nga rezistenca akorduese R4. Sipas të njëjtit kriter, ata zgjedhin (me një rezistencë akorduese R3) nivelin e tensionit të frekuencës së lartë të furnizuar në shumëzues nga gjeneratori kryesor. Nëse është e nevojshme, sinjali i daljes së gjeneratorit mund të modulohet. Miner ari i bordit të qarkut të printerit Niveli i kërkuar i tensionit modulues përcaktohet nga një rezistencë e ndryshueshme R5. Puc.1 Gjeneratori përdor një diodë konvencionale me frekuencë të lartë (jo e projektuar për të funksionuar në intervalin UHF). Nëse e zëvendësoni me një diodë Schottky, niveli i sinjalit të daljes do të rritet dukshëm. Qarku oscilues L1C2 është i akorduar në frekuencën e rezonatorit të kuarcit. Dizajni i mbështjelljeve L1 dhe L2 nuk është kritik (raporti i numrit të kthesave të tyre është afërsisht 10). Choke 15 është një spirale pa kornizë (10 rrotullime) me një diametër prej 13 mm. Elementet VD1, C4, C5, L3-L5 janë montuar në një dërrasë të bërë me material folie të njëanshme, duke vendosur të gjitha pjesët në anë të fletës. Qarku L3C6 është një linjë gjysmë valë e rregulluar nga një kondensator. Dimensionet e tij për gamën amatore prej 23 cm janë paraqitur në fig. 2. Një linjë është bërë nga një shirit bakri, i përkulur dhe i bashkuar të dy skajet në fletë metalike. Laku i lidhjes L4 është i përkulur nga pr...

Për qarkun "KONVERTERI DIGJITAL I FREKUENCAVE"

Teknologji dixhitale frekuencave një tjetër. Në transistorët VT1, VT2 dhe invertorët e çipit DD1, oscilatori lokal dhe kondicionerët e sinjalit IF janë montuar. Frekuenca e tyre zvogëlohet përgjysmë nga nxitësit DD2.1 dhe DD3.1. Sinjalet e gjysmës mbërrijnë përkatësisht në hyrjet e informacionit D të ndezësve DD2.2, DD3.2 dhe oshilatorit lokal (nga formuesi përmes inverterit. ) - në hyrjet e sinkronizimit C. Në elementet 2I- JO çipin DD4, bëhet një komponent EKSKLUZIVE OSE, nga dalja e të cilit merret një sekuencë impulsesh e moduluar në fazë. Nga ai dhe sinjali i oshilatorit lokal, këmbëza DD5.1 gjeneron pulse me një shkallë përsëritjeje fget / 2-fpch / 2, të ushqyer në një ndarës me 50, të bëra në numëruesit binar DD6, DD7. Pulset me një cikël pune prej 2 dhe një frekuencë (fget-fpch)/100 nga dalja 1 e numëruesit DD7 futen në matësin e frekuencës. Nëse cikli i punës nuk kërkohet të jetë i barabartë me 2, numëruesi DD7 mund të përjashtohet. Në këtë rast, shpejtësia e përsëritjes së impulseve të daljes është e barabartë me (fget-fpch)/10.С. ZERNIN, Ussuriysk, Primorsky Krai (Radio 4/90) ...

Për qarkun "Narrowband Sweep Source"

Teknologjia e matjes Burimi oscilues me brez të ngushtë J. Isbell. Departamenti i Radio Astronomisë, Universiteti i Teksasit (Austin, Teksas) frekuencave në një marrës standard FM. Burimi i fshirjes me brez të ngushtë frekuencave Preferohet në ato raste kur në ekranin e oshiloskopit vërehet përgjigja e frekuencës së fazës në provë: imazhi është i qëndrueshëm, gjë që është e pamundur kur përdoret një gjenerator fshirjeje me brez të gjerë. Gama e fshirjes së frekuencës së përshkruar skema 2.5 herë më e ngushtë se një fshirëse e disponueshme në treg. Për shkak të kësaj, modulimi i rremë i frekuencës reduktohet në një nivel në të cilin nuk ka një efekt të dukshëm.Siç mund të shihet nga Fig. 1, një sinjal 10,05 MHz nga një oshilator kristal është i përzier me një sinjal të mesëm 650 kHz nga një fshirës me frekuencë të ulët. Qarku i rregullatorit të rrymës T160 Dalja e mikserit është një sinjal me një frekuencë mesatare prej 10,7 MHz, e cila mund të ndryshohet brenda ±20 kHz duke akorduar oshilatorin 650 kHz. Kjo metodë e lëkundjes është e preferueshme ndaj akordimit të gjeneratorit me frekuencë të lartë, pasi. jep stabilitet më të mirë të frekuencës. 1Për ristrukturimin e gjeneratorit oscilues, një var...

Për skemën "GJENERATOR ME DY PIKA SHUMË STABLE"

Njësitë e pajisjeve radio amatore GJENERATOR SHUMË TË QËNDRUESHËM ME DY PIKA PETIN, 344015, Rostov-on-Don, Eremenko str., 60/6 - 247, tel 25-42-87. Gjeneratorët me tre pika përdoren më shpesh për të gjeneruar të lartë lëkundjet harmonike të frekuencës. Në disa raste (për arsye projektimi) mund të jetë i dobishëm një gjenerator me dy pika. Një gjenerator i tillë kërkon përdorimin e dy transistorëve. Megjithatë, në një gjenerator me dy pika të dizajnuara siç duhet (shih figurën), numri i përgjithshëm i elementeve mund të jetë edhe më i vogël se në një gjenerator me tre pika. Për shkak të faktit se sinjali nga qarku oscilues LI, C2 i gjeneratorit futet në portën VT2, e cila ka një rezistencë të madhe hyrëse, dhe sinjali reagimeështë hequr nga kolektori VT1, i cili ka një rezistencë të madhe dalëse, qarku oscilues është shumë i dobët i shuntuar nga qarku elektronik dhe ruan faktorin e tij të lartë të cilësisë. Përveç kësaj, për të rritur rezistencën hyrëse të tranzitorit të efektit në terren VT2, një rezistencë R2 është përfshirë në qarkun e tij burimor, për të rritur rezistencën e daljes. tranzistor bipolar VT1 në qarkun e emetuesit të tij është një rezistencë R1 Për këtë skema përcaktoi eksperimentalisht atë kujdes frekuencave për 1 s nuk kalon 1 ... 2 Hz në një frekuencë prej 10 MHz, d.m.th. Shpejtësia e boshtit me gunga të motorëve të karburatorit me një sistem elektrik që ka një minus bateri lidhur me trupin. Baza është një formësues i vetëm pulsi, i montuar në një çip CD4007 (analog i brendshëm - K176LP1). Formuesi niset me impulse pozitive që ndodhin në momentin e hapjes së kontakteve të ndërprerësit. Pajisja RA1, e lidhur me daljen e formësuesit përmes rezistencës kufizuese R5, mat tensionin në kondensatorin matës C1, i cili është proporcional me frekuencën e pulseve hyrëse me një saktësi jo më të keqe se 1 ... 2% - Shpejtësia e përsëritjes së pulsit është 30 herë më e vogël se rrotullimi i boshtit me gunga të një motori me katër goditje. Tikhomirov, Chita...

Për skemën "IMS K174UR7"

Materialet referente frekuencave Rruga FM A1, detektor FM i balancuar U1 dhe parapërforcues i ulët frekuencave A2. Një qark tipik komutues është paraqitur në Fig.3. Fig.1. Diagrami funksional i IC K174UR7 Fig.2. Qëllimi i konkluzioneve të IC K174UR7Fig.3. Qarku tipik për ndezjen e IC K174UR7 Sinjali i hyrjes futet në hyrjen e amplifikatorit kufizues A1, nga dalja e të cilit sinjali i kufizuar futet në hyrjen e detektorit të frekuencës U1. Dalja e detektorit të frekuencës lidhet me hyrjen jo-invertuese të amplifikatorit operacional A2, i cili para-amplizon frekuencën audio. Varësia e parametrave kryesorë elektrikë të IC nga mënyrat e funksionimit janë paraqitur në fig. 4-10. Parametrat elektrike të IC K174UR7 në 25±10°C dhe Ui.p.nom=6 W Rryma e konsumit I mA, jo më shumë se 0.6 Tensioni kufitar i hyrjes Uin.Limit, µV, në fin=0.25 MHz, fmod= 1 kHz, jo më shumë se 70 Tensioni dalës i Uout të ulët LF, mV, në Uin=10 mV, fin=0.25 mHz, fmod=1 kHz, jo më pak se 90 Koeficienti i shtypjes së modulimit të amplitudës KpAM, dB, në Uin=10 mV, fin=0,25 MHz fmod=1 kHz, jo më pak se 30 Parametrat kufizues operacional të IC K174UR7 Tensioni i furnizimit Ui.p, V: minimale. 5.4 maksimumi 6.6 Tensioni i sinjalit hyrës Uin, mV, jo më shumë se 100 Rryma e daljes / , mA, jo më shumë se 0.1Fig.4. Si të bëhet një qark roje në pritje me konsum të ulët Fig.4. Varësia e kufirit të tensionit të hyrjes nga tensioni i furnizimit të mikroqarkut në një frekuencë të sinjalit hyrës prej 250 kHz. Frekuenca e modulimit FM 1 kHz, devijimi...

shumëzuesit e frekuencës. Shumëzuesit më të thjeshtë të frekuencës pasive bazohen në shtrembërimin e një sinjali hyrës harmonik em(t) në rrymën e një elementi jolinear pa inerci me karakteristikë dhe b1X (e bx). Në qarkun e daljes së një elementi të tillë jolinear, një qark ndizet për të izoluar (filtruar) përbërësit me frekuencë më të lartë të rrymës / daljes (/).

Le të vlerësojmë efikasitetin e shumëzuesve të tillë të frekuencës në varësi të shumëfishimit P. Ne përafrojmë karakteristikën e një elementi jolinear me një funksion të lëmuar eksponencial

ku / 0 është rryma në e w= 0; a është një faktor me dimension B "1.

Le ta shkruajmë sinjalin e hyrjes harmonike si

Oriz. 3.11.

ku E - kompensimi fillestar; U BX- amplituda e sinjalit hyrës të shumëzuesit; w është frekuenca e sinjalit hyrës.

Pastaj amplituda harmonik i dytë rryma /1„ e një elementi të tillë jolinear mund të shprehet me funksionin e modifikuar Bessel J n (x) porosit l në formular

Për amplituda të vogla hyrëse x \u003d aU BX "n funksioni Bessel në formulën (3.4) zëvendësohet me shprehjen asimptotike

Në fig. 3.11 vija e ndërprerë tregon raportin e amplitudës aktuale l-të harmonike ndaj amplitudës së rrymës së harmonikut të parë për një jolinearitet të qetë eksponencial me një sinjal të vogël sipas formulës (3.5).

Në amplituda të mëdha të sinjalit të hyrjes në një nyje të tillë, ndodh efekti i kufizimit të rrymës së daljes, dhe në kufi, jolineariteti mund të konsiderohet me dy nivele:

ku / 0 - koeficienti me dimensionin e rrymës, që ka kuptimin fizik të nivelit të kufizimit; E"- tensioni i ndërprerjes së rrymës.

Këndi i prerjes aktuale, duke marrë parasysh formulën (3.4), përcaktohet nga relacioni cos0 = (AJO") / U në, dhe harmonikat më të larta të rrymës 10 f në vend të formulës (3.5) shprehen me relacionin

Nëse zgjedhim për çdo shumësi l këndin e prerjes 0 në mënyrë që faktori sin l0 në numëruesin e formulës (3.7) të jetë i barabartë me një, atëherë nga formula (3.7) rezulton se amplituda e harmonikëve më të lartë të rrymës zvogëlohet në proporcion i zhdrejtë me numrin harmonik, dhe fuqia e tyre, përkatësisht, në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e numrit harmonik. Në fig. 3.11 vija me pika tregon raportin e amplitudës së rrymës së harmonikës l-të me amplituda e rrymës së harmonikut të parë për një jolinearitet me dy nivele sipas formulës (3.6).

Nëse përdorim një përafrim linear pjesë-pjesë të karakteristikës së një elementi jolinear

ku S- koeficienti me dimensionin A/B, i cili ka kuptimin fizik të pjerrësisë së karakteristikës së një elementi jolinear, pastaj në vend të formulës (3.5) ose (3.7) amplituda aktuale e harmonikës l-të. P fq shprehet në terma të koeficientëve të zgjerimit linear pjesë-pjesë të pulsit kosinus me një ndërprerje:

(3.8)

Për l = 1, shprehja dhe për

l? 2 ju duhet të përdorni shprehjen

. Për çdo faktor shumëzimi, ekziston një kënd i ndërprerjes optimale 0 OPT = ts/l, në të cilin amplituda e rrymës së kësaj harmonike është maksimale. Raporti /„//, amplituda aktuale e harmonikës së ltë dhe të parë për vlerat optimale të këndit të prerjes 0 OPT shprehet me relacionin

Në fig. 3.11, vija e fortë tregon (sipas formulës (3.9)) varësinë e /„//, nga shumësia l për përafrimin poligonal dhe këndin e ndërprerjes optimale.

Nga fig. 3.11 rrjedh se rrymat e harmonikave më të larta të rrymës gjatë transformimit jolinear pa inerci dhe zgjedhje optimale këndet e prerjes zvogëlohen mesatarisht në proporcion të zhdrejtë me shumësinë n, dhe fuqia e tyre - në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e shumëfishimit. Nxjerrja e komponentit harmonik të dëshiruar me pastërti të mirë të spektrit nga impulset e rrymës është gjithashtu i vështirë në shumëfishim të lartë, pasi kërkon Q-faktorë të lartë të filtrave të brezit që zgjedhin frekuencën që janë të vështira për t'u zbatuar. Prandaj, shumëzuesit më të thjeshtë të frekuencës përdoren vetëm me një faktor të vogël shumëzimi n = 2 dhe n = 3 duke përdorur kënde optimale të ndërprerjes.

Nga formula (3.8) rezulton gjithashtu se duke zgjedhur këndin e prerjes 0 O = n/(n - 1) është e mundur të arrihet amplituda zero e rrymës së një prej harmonikave ndërhyrëse ngjitur. Për shembull, amplituda aktuale e harmonikut të tretë është zero në 0 = 90 °, e katërta - në 0 = 66 °, e pesta - në 0 = 52 e, e gjashta - në 0 = 43 e, e shtata - në 0 = 38 e, e teta - në 0 = 33 e. Kjo veçori mund të merret parasysh për të përmirësuar filtrimin e komponentëve spektralë ndërhyrës në shumëzuesit e frekuencës.

Një shumëzues i frekuencës së lartë pa zgjedhur një komponent harmonik në dalje mund të bëhet në bazë të formimit të pulseve të shkurtra drejtkëndëshe video nga një sinjal hyrës harmonik me një frekuencë / in në momentet kur voltazhi i hyrjes kalon në zero me një derivat pozitiv. në përputhje me formulën (3.6). Një skemë e tillë quhet gjenerator harmonik dhe përdoret për të formuar një rrjet njëkohësisht me një mori përbërësish spektralë me një hap me frekuencë fikse. Në fig. 3.12 tregon spektrin e fuqisë amplitudë të harmonikave më të larta për një sekuencë periodike të impulseve video, kur 0 = n/8, d.m.th. kohëzgjatja e pulsit të gjeneruar është 16 herë më pak se periudha e lëkundjes së frekuencës hyrëse.

Komponentët spektralë të dridhjeve të paraqitura në Fig. 3.12 kanë frekuenca nf m, zarfin e tyre të fuqisë R" i bindet ligjit

ku P 0- fuqia e komponentit konstant të sinjalit.

Oriz. 3.12.

Disavantazhet e një shumëzuesi të tillë të frekuencës janë, së pari, një rënie me shumëfishimin në rritje të efikasitetit të konvertimit të fuqisë së sinjalit të hyrjes në fuqinë e harmonikës së dëshiruar, proporcionale me katrorin e shumëfishimit; së dyti, një rënie në fuqinë e harmonikëve pranë vlerave të shumëfishta, afërsisht e barabartë me ciklin e punës së pulseve q= i/0. Për më tepër, me një rritje të shumëfishimit, detyra e shtypjes me thellësinë e kërkuar të përbërësve që kanë një frekuencë mbi dhe poshtë të zgjedhurit bëhet më e ndërlikuar.

Shumëzimi i frekuencës bazuar në elementët reaktivë jo-linearë (varaktorë) ju lejon të transferoni një pjesë të konsiderueshme të fuqisë së frekuencës hyrëse në ngarkesën në harmonikën e zgjedhur. Marrëdhëniet Manly-Row vërtetojnë se është thelbësisht e mundur të konvertohet deri në 100% e fuqisë së sinjalit hyrës në një frekuencë ω me ndihmën e një elementi reaktiv jolinear në fuqinë e sinjalit në një harmonik arbitrar që ka një frekuencë lee, nëse qarku elektrik me një element reaktiv jolinear në hyrje ka rezistencë të papërfillshme për të gjitha frekuencat, përveç hyrjes, dhe në dalje - një rezistencë të papërfillshme për të gjitha frekuencat përveç daljes. Megjithatë, për shumëzues të tillë nuk ka shkëputje midis qarqeve hyrëse dhe dalëse me një element jolinear reaktiv të përbashkët për ta. Ndërsa shumëzimi i shumëzimit rritet, vështirësitë në ndërtimin e qarqeve lineare të filtrit me vetitë e treguara rriten.

Në shumë raste, frekuenca nga sinjali hyrës i shumëzuesit ndryshon gjatë funksionimit, kështu që përdorimi i qarqeve të filtrit rezonant është i vështirë. Shumëzuesit e frekuencës së brezit të gjerë ndërtohen pa përdorimin e qarqeve rezonante që nxjerrin në pah harmoninë e dëshiruar. Qarku i balancuar (Fig. 3.13) i një shumëzuesi të frekuencës bazuar në dy elementë identikë jo-linearë (NE) me ngacmim antifazor përmes një ndarësi (P) ju lejon të kompensoni harmonikët çift ose tek në dalje. Për të kompensuar harmonikat teke, daljet e kanalit shtohen në fazë në grumbulluesin (C) dhe për të kompensuar harmonikat çift, në vend të kësaj ndizet një grumbullues sinjali antifaz, i ngjashëm me ndarësin P.

Qarqet e balancuara me një dizajn të integruar të teknologjisë së lartë zvogëlojnë nivelin e sinjaleve ndërhyrëse më të afërta në shumësi

Oriz. 3.13.

Oriz. 3.14.

komponentët spektralë me 30 ... 35 dB. Filtri i kalimit të brezit të daljes (BPF) për të ruajtur gjerësinë e brezit të shumëzuesit kryhet në formën e një lidhjeje seri të një filtri me kalim të ulët, i cili zbut komponentët me frekuenca më të ulëta se ato të zgjedhura, dhe një filtri me kalim të lartë (filtri harmonik). e cila nuk kalon harmonik në shumëfishimin më të lartë të daljes. Për shembull, në një dyfishues të balancuar të frekuencës (P= 2) këndet e prerjes në elementët jolinearë (shih Fig. 3.13) duhet të zgjidhen rreth 90°, në mënyrë që amplituda aktuale e harmonikut më të lartë më afër harmonikës më të lartë të zgjedhur me numrin P= 3 do të zbutet me 20...30 dB për shkak të zgjedhjes së këndit të ndërprerjes, dhe për shkak të ekuilibrit, komponentët e harmonikës së parë dhe të tretë do të zbuten shtesë me 30...35 dB. Dyfishuesit e frekuencës sipas një qarku të balancuar (shih Fig. 3.13) mund të funksionojnë në mënyrë të kënaqshme kur frekuenca e sinjalit të hyrjes ndryshon disa herë - me 1 - 2 oktava.

Dyfishuesit dhe trefishuesit e frekuencës, si rregull, janë pasivë, dhe shumëzuesit e frekuencës janë të një shumëllojshmërie më të lartë, ndonjëherë aktive. Një shumëzues i frekuencës aktive në formën e një laku të mbyllur me fazë të frekuencës së lëkundjes VCO me një ndarës frekuence në unazën e rregullimit automatik është ndërtuar sipas skemës së treguar në fig. 3.14. Në një qark të tillë, frekuenca e VCO zgjidhet të jetë afërsisht një shumëfish i frekuencës së sinjalit hyrës. Ndarësi i frekuencës me raport fiks të ndarjes :P zvogëlon frekuencën në një vlerë afër / in, diskriminuesi i fazës së pulsit (IPD) krahason fazat e sinjalit të hyrjes dhe luhatjet e frekuencës së ndarë të VCO, dhe sinjalin e kontrollit të filtruar e y përmes qarkut të reagimit hyn në hyrjen e kontrollit të frekuencës VCO, duke formuar kështu një sistem të bllokuar me fazë (PLL). Skemat e këtij lloji janë shqyrtuar më në detaje në kapitullin. 5.

Disavantazhi i shumëzuesit të frekuencës i paraqitur në Fig. 3.14, është mundësia që PLL të largohet nga brezi i sinkronizmit me variacione të rëndësishme personalizimi i vet VCO. Shumëzuesit e frekuencës aktive janë në dispozicion me një shumësi prej 3 deri në 64 me një frekuencë dalëse deri në 100 GHz.

Në shumëzuesit e frekuencës në pajisjet me vakum me mikrovalë, për shembull, në klistronet kalimtare, në të cilat rezonatori i hyrjes është akorduar në frekuencën harmonike të sinjalit të hyrjes dhe rezonatori i daljes është i akorduar në një shumëfish të frekuencës, fuqia maksimale e daljes zvogëlohet me shumëzimi në rritje në përpjesëtim të zhdrejtë me l, d.m.th. shumë më të dobët në krahasim me shumëzuesit e frekuencës bazuar në elementët aktivë pa inerci. Kjo është për shkak të dallimeve në natyrën e grumbullimit të elektroneve në pajisje të tilla. Prandaj, shumëzues të tillë të frekuencës kanë një prag më të lartë zbatueshmërie për sa i përket shumëfishimit.

Në shumëzuesit e frekuencës në mbështjellje me material ferromagnetik që funksionon në modalitetin e ngopjes, voltazhi harmonik i hyrjes krijon një rrymë pulsuese në qarkun e daljes për shkak të procesit të rimagnetizimit të bërthamës. Nyje të tilla kanë një kufizim në frekuencën e sipërme të funksionimit, ku mund të përdoren qarqe me induktancë të përqendruar në ferrit. Shndërrimi i fuqisë së lëkundjes harmonike të mikrovalës hyrëse deri në 3 GHz në formën e pulseve të shkurtra me një përmbajtje të lartë harmonike më të larta mund të kryhet duke përdorur dioda me ruajtje të ngarkesës dhe rikuperim të shpejtë.

Në tabelë. 3.2 paraqet parametrat e disa modeleve të shumëzuesve integral të brezit të gjerë dhe pjesëtuesve të frekuencës. D-0840 është një dyfishues pasiv i frekuencës së diodës me një gamë jashtëzakonisht të gjerë të frekuencës hyrëse - raporti i mbulimit të frekuencës kf= 5. Faktori i tij mesatar i dobësimit të fuqisë në interval është -15 dB. Trefishuesi i frekuencës aktive ATA-0304 ka një raport mbivendosjeje të frekuencës prej kf- Fuqia e sinjalit në dalje 1,33 15 dBm. Kjo sigurohet nga një përforcues i integruar i fuqisë me brez të gjerë me një brez frekuence prej 9...12 GHz. Në shumëzuesin e frekuencës 5x të modelit MAX5M65075, përforcuesi i fuqisë së sinjalit të daljes siguroi një nivel të lartë të fuqisë dalëse, dhe filtrat e integruar me kalim të ulët (me një brez prej 12 GHz) dhe një filtër me kalim të lartë (me një brez prej 1,5 GHz) i ndërtuar në seri në dalje siguroi një nivel të përmirësuar (deri në - 40 dB) të zbutur Tabela 3.2. Parametrat e shumëzuesve integral të brezit të gjerë dhe pjesëtuesit e frekuencës

shumëzues ose pjesëtues	qarku i hyrjes		qarku i daljes		S P (F), dB/Hz, F= 100 kHz		Model, faqe
shumëzues ose pjesëtues		/> «, dBm W		1 JASHTË 1	S P (F), dB/Hz, F= 100 kHz		Model, faqe
						Pasive	D-0840, www. markimicrowave.com
							ATA-0304, www. markimicrowave.com

							HMC445LP4, www. hittite.com
							DV-1826, www. markimicrowave.com
							HMC437MS8G, www. hittite.com
							www.inphi-corp.com

Shënim. x2 - dyfishues i frekuencës; x3 - trefishues i frekuencës; x5 - shumëzuesi aktiv i frekuencës me 5 herë; x 16 - shumëzuesi aktiv i frekuencës me 16 herë; +2 - pjesëtues aktiv i frekuencës me 2...

heqja e komponentëve harmonikë të padëshiruar të sinjalit të daljes. Në shumëzuesit dhe pjesëtuesit e frekuencës, përveç parametrit që karakterizon përbërjen harmonike të sinjalit të daljes - PSS OUT, tregoni vlerat e PSS IN, i cili tregon përqindjen e komponentëve spektralë të padëshiruar që shfaqen në qarkun e hyrjes për shkak të transmetimi i kundërt. Si rregull, vlera e PSS VC është në

10...20 dB më e ulët se PSS OUT. Një detyrë shumë e vështirë është zgjidhur nga zhvilluesit dhe prodhuesit e modelit të shumëzuesit të frekuencës 16 herë HMC445LP4: në qarkun e daljes, rrjeti i harmonikëve të pranishëm njëkohësisht ka një hap prej 0,6...0,7 GHz krahasuar me frekuencën mesatare prej 10. ..11 GHz. Ky model përdor një qark të balancuar për të kompensuar harmonikat teke 15 dhe 17, një filtër brezi dielektrik dalës, por megjithatë niveli i OUTPUT kalon -20 dB. Mund të vërehet një nivel shumë i ulët i zhurmës së natyrshme të fazës S 9 (F) për këtë model.

Ndarësit e frekuencës. Ndarja e frekuencës së një sinjali hyrës harmonik me dy ndodh në qarqet parametrike me reaktancë jolineare, për shembull, me një varicap ose me një ferrit. Një ndarje e tillë parametrike e frekuencës me dy përdoret në intervalin e frekuencës hyrëse më pak se 3...40 GHz, dhe nëse është e nevojshme të merret një faktor ndarjeje më i lartë, nyjet e tilla lidhen në kaskadë. Avantazhi i ndarësve parametrikë të frekuencës varaktor është gjerësia e brezit më të vogël se një oktavë, pasi ato nuk përdorin qarqe rezonante.

Në diapazonin e frekuencës së hyrjes më pak se 1 GHz, është e mundur të përdorni ndarës dixhital të frekuencës së kundërt - në nyje të tilla, faktori i ndarjes së frekuencës vendoset në mënyrë arbitrare dhe nuk ka kufizime në frekuencën më të ulët të funksionimit dhe, në përputhje me rrethanat, në frekuencën më të madhe. faktori i ndarjes. Sinjali i daljes së ndarësve të frekuencës dixhitale është me dy nivele - ai ka një formë gjarpëruese të pulseve me një cikël pune prej 2. Nëse është e nevojshme të nxirret komponenti harmonik i frekuencës së ndarë prej tyre, përpunimi i frekuencës kryhet duke përdorur një puls të ulët. filtri i kalimit me një frekuencë ndërprerjeje të barabartë me vlera më e lartë frekuenca e daljes.

Shumëzuesit dhe pjesëtuesit e frekuencës sjellin jo vetëm gabime të rregullta, por edhe të rastësishme në fazën e sinjalit të daljes, të cilat varen nga qarku i tyre, dizajni i nyjeve, shumëfishimi, cilësia e filtrimit dhe faktorë të tjerë destabilizues. Prandaj, paqëndrueshmëria e fazës dhe frekuencës së sinjalit dalës të shumëzuesit ose ndarësit të frekuencës është disi më e lartë se hyrja. Varësia e intensitetit të zhurmës së brendshme të fazës pranë frekuencës së bartësit nga frekuenca e kompensimit përcaktohet nga qarku dhe mënyra e funksionimit të elementit jolinear të njësisë së konvertimit të frekuencës, e cila mund të projektohet posaçërisht si zhurmë e ulët. Për shembull, në ndarësit e frekuencës në dy intervale prej 1 ... 2 GHz, niveli PSD i zhurmës së tij të fazës "të bardhë" në dalje S^(F)është -155...-140 dB/Hz kur zhvendoset nga frekuenca e bartësit F= 100 kHz.

Në pjesëtuesit e frekuencës, si dhe në shumëzuesit e frekuencës, ekziston një pasiguri e zhvendosjes fillestare midis kohërave të kryqëzimit zero të lëkundjeve hyrëse dhe dalëse, që është një shumëfish i periudhës së një frekuence më të lartë. Në fazën e ndezjes së furnizimit me energji elektrike ose si rezultat i veprimit të zhurmës së impulsit, faza e lëkundjes së një frekuence më të lartë mund të ndryshojë me një numër të plotë periudhash të lëkundjes së saj në krahasim me fazën e lëkundjes me frekuencë të ulët. . Projektuesi i një sintetizuesi të sinjalit duhet të vlerësojë pasojat e një fenomeni të tillë bazuar në qëllimin dhe vetitë e sistemit inxhinierik radio në të cilin do të përdoret.

Nëse sinjali hyrës i shumëzuesit të frekuencës në l herë ka një modulim periodik këndor (fazor ose frekuencë) me një devijim të frekuencës D / dhe një frekuencë moduluese F M, atëherë frekuenca moduluese në daljen e saj nuk do të ndryshojë, dhe devijimi i frekuencës do të jetë lD / Në të njëjtën kohë, niveli i fuqisë së brezave anësor të spektrit të modulimit në krahasim me fuqinë e lëkundjes së bartësit rritet me 20 lg I, d.m.th. për një dyfishues - me 6 dBu.

Ndarësi i frekuencës DV-1826 me dy ka hyrje me valë milimetrash, kështu që zgjidhjet e teknologjisë së lartë përdoren për të vendosur elementët e montimit në sipërfaqe. Ndarësit e frekuencës së modeleve HMC437MS8G dhe 25673DV-QFN janë projektuar si kundërvënie, kështu që faktori i ndarjes mund të jetë i çuditshëm dhe nuk ka kufi më të ulët në frekuencën e funksionimit - mikroqarqet kryejnë ndarjen e frekuencës me brez të gjerë me numrin e caktuar herë në çdo diapazoni i frekuencës së ulët deri në rrymë direkte. Ndarësi i frekuencës me tetë mikroqarqe modeli 25673DV-QFN është krijuar për të funksionuar në një interval të zgjatur të temperaturës: nga -55 në +125 ° С. Mund të shihet se zhurma e natyrshme e fazës së ndarësve të frekuencës dixhitale është dukshëm më e ulët se, për shembull, për VCO të të njëjtit diapazon.

HF janë bërë të përhapura në një shumëllojshmëri të gjerë të llojeve të pajisjeve elektronike. Për shembull, në furrat me induksion me rryma me frekuencë të lartë, në pajisjet e navigimit dhe radarit në radio, në komunikimet radio, në zbatimin e qarkut të shtypjes së ndërhyrjeve, përveç kësaj, me ndihmën e konvertuesit të frekuencës, mund të rregulloni shpejtësinë e motorëve elektrikë.

Shfaqja e zhvillimeve të para të qarkut të shumëzuesve të frekuencës në historinë e zhvillimit të elektronikës u regjistrua në vitet tridhjetë të shekullit të kaluar të ciklit të 7-të.

bazë Specifikime teknike MF është faktori i shumëzimit të frekuencës N, i llogaritur me formulën si raport i frekuencës së sinjalit të daljes me frekuencën hyrëse:

N=f jashtë / f brenda

Një tipar karakteristik i MF është qëndrueshmëria e N me një ndryshim (në një rajon të caktuar të fundëm) të frekuencës së sinjalit në hyrje, si dhe vetitë e vetë shumëzuesit (frekuencat rezonante të qarqeve osciluese ose rezonatorët që përbëjnë MF), d.m.th. në të, paqëndrueshmëria relative e frekuencës së lëkundjeve gjatë shumëzimit mbetet konstante. Kjo veti bën të mundur përdorimin e HF për një rritje të shumëfishtë të frekuencës së lëkundjeve të qëndrueshme në pajisje të ndryshme matëse, radiotransmetuese, radare etj.; në këtë rast, faktori i shumëzimit të frekuencës N mund të arrijë vlerat 10 ose më shumë njësi.

Kryesor problem teknik kur zhvillohet një shumëzues frekuence, kjo është një ulje e paqëndrueshmërisë së fazës së lëkundjeve hyrëse (për shkak të natyrës së rastësishme të ndryshimit të tyre fazor), gjë që çon në një rritje të paqëndrueshmërisë relative të frekuencës në daljen e shumëzuesit të frekuencës në krahasim me të njëjtën vlerë në hyrjen e saj.

Ata kanë gjetur aplikim të gjerë në frekuenca të larta dhe ultra të larta. Ato karakterizohen nga një nivel i ulët i zhurmës së fazës dhe termike, si dhe një dizajn mjaft i thjeshtë. Sot, në praktikën radio amatore, përdoren tre metoda thelbësisht të ndryshme të shumëzimit të frekuencës në diodën HF:

Shumëzimi i varaktorit (me fjalë të tjera, shumëzimi me kapacitet jolinear);
Dyfishimi në qarkun e korrigjimit me valë të plotë
Transformimi i diodës së formës së pulsit me zgjedhjen e mëvonshme të harmonikave të nevojshme.

Funksionimi i MF-ve të diodës përshkruhet nga një numër parametrash teknikë: faktori i shumëzimit (shih formulën më lart), fuqitë e daljes (P jashtë N) dhe hyrjes (P in), brezi i frekuencës së funksionimit, efikasiteti (η = P jashtë N / P in , ose efikasiteti i shumëzuesit ose koeficienti i transmetimit sipas fuqisë), etj.

Elementi i tyre kryesor i punës është një shumëzues (varaktor) - një lloj diodë gjysmëpërçuese, e cila përdoret si një kapacitet jolinear me humbje të ulëta. Konvertimi i frekuencës kryhet duke shtrembëruar formën e valës në një kapacitet që varet jolinearisht nga voltazhi dhe më pas duke izoluar përbërësin e nevojshëm harmonik. Diagramet strukturore të dy llojeve kryesore të shumëzuesve varaktor janë paraqitur në figurat e mëposhtme:

Këto qarqe përfshijnë: varaktorin, burimin e sinjalit hyrës, ngarkesën dhe filtrat F1, F2. Këto të fundit janë të nevojshme për filtrimin e harmonikave në ngarkesë dhe burimin e sinjalit të hyrjes, si dhe për përputhjen e burimit dhe ngarkesës. F1 është akorduar në frekuencën e sinjalit të hyrjes (mund të jetë, për shembull, një filtër me kalim të ulët me një frekuencë ndërprerëse pak më të lartë se frekuenca e sinjalit të hyrjes), dhe F2 është akorduar në frekuencën e harmonikës së kërkuar ( duhet të jetë një PF me brez mjaft të ngushtë.Me karakteristika të tilla, vetëm dy harmonikë të rrymës kalojnë nëpër varaktor.

Fuqia e sinjalit e furnizuar me HF humbet pjesërisht në varaktor, F1 dhe F2. Një pjesë e vogël e fuqisë së konvertuar shpërndahet në komponentët e qarkut. Prandaj, koeficienti i transferimit të fuqisë së konvertuesve të frekuencës varaktor është më i vogël se uniteti.

E veçanta është se frekuenca e valëzimit të tensionit të daljes është dyfishi i frekuencës së tensionit të hyrjes. Kjo veti qëndron në themel të parimit të funksionimit të dyfishuesit të frekuencës. Figura më poshtë tregon dy qarqe të thjeshta dyfishuese të bazuara në një qark urë dhe një qark ndreqës të pikës së mesme me valë të plotë.

Qarqet e zakonshme rezonante mund të përdoren si transformatorë në hyrje dhe dalje të shumëzuesit, por veti më të mira mund të arrihen duke përdorur transformatorët balancues me brez të gjerë.

1. Qëllimi, parimi i funksionimit dhe parametrat kryesorë

Shumëzuesit e frekuencës në bllok diagramin e transmetuesit të radios (shih Fig. 2.1) janë të vendosur përpara amplifikatorëve të fuqisë RF ose mikrovalëve, duke rritur frekuencën e sinjalit të ngacmuesit me numrin e kërkuar të herë. Shumëzuesit e frekuencës mund të jenë gjithashtu pjesë e vetë ngacmuesit ose sintetizuesit të frekuencës. Për sinjalin hyrës dhe dalës të shumëzuesit të frekuencës, shkruajmë:

ku n është faktori i shumëzimit të frekuencës me një numër të plotë herë.

Klasifikimi i shumëzuesve të frekuencës është i mundur sipas dy karakteristikave kryesore: parimit të funksionimit, ose metodës së zbatimit të funksionit (17.1) dhe llojit të elementit jolinear. Sipas parimit të funksionimit, shumëzuesit ndahen në dy lloje: bazuar në sinkronizimin e frekuencës së vetëoscilatorit me një sinjal të jashtëm (shih seksionin 10.3), n herë më të ulët në frekuencë (Fig. 17.1, a) dhe duke përdorur një element jolinear që shtrembëron sinjalin sinusoidal të hyrjes dhe zgjedhjen e harmonikës së kërkuar nga spektri i marrë me shumë frekuencë (Fig. 17.1, b).

Oriz. .një. Shumëzuesit e frekuencës

Sipas llojit të elementit jolinear të përdorur, shumëzuesit e frekuencës së llojit të dytë ndahen në transistor dhe diodë.

Parametrat kryesorë të shumëzuesit të frekuencës janë: faktori i shumëzimit të frekuencës n; fuqia dalëse e harmonikut të n-të P n, fuqia hyrëse e harmonikut të parë R1, faktori i konvertimit K CR =P n /P 1; faktori i efikasitetit =P n /P 0 (në rastin e një shumëzuesi transistor), niveli i shtypjes së komponentëve anësor.

Disavantazhi i shumëzuesve të frekuencës (Fig. 17.1, a) i tipit të parë është ngushtimi i brezit të sinkronizmit me një rritje të numrit harmonik n. Për shumëzuesit e frekuencës të tipit të dytë, koeficienti i konvertimit K pr zvogëlohet me rritjen n. Prandaj, ato zakonisht kufizohen në vlerën n \u003d 2 ose 3 dhe, nëse është e nevojshme, përfshijnë disa shumëzues të frekuencës në seri, duke i alternuar ato me amplifikatorë.

2. Shumëzuesi i frekuencës së transistorit

Qarku i një shumëzuesi të frekuencës së tranzitorit (Fig. 17.2) dhe metoda e llogaritjes së tij praktikisht nuk ndryshojnë nga një përforcues.

Është e nevojshme vetëm akordimi i qarkut të daljes së gjeneratorit në harmonikun e n-të dhe përzgjedhja e vlerës së këndit të ndërprerjes =120/n, që i përgjigjet vlerës maksimale të koeficientit  n (). Gjatë llogaritjes së qarkut të daljes, koeficienti i zgjerimit të impulsit të kosinusit në terma të harmonikës së parë  1 () duhet të zëvendësohet me koeficientin në termat e harmonikës së n-të  n (). Qarku në qarkun e daljes, i akorduar në rezonancë me harmonikën e n-të të sinjalit, duhet të ketë veti filtrimi të kënaqshme.

Oriz. 17.2. Qarku i shumëzuesit të frekuencës së transistorit

Faktori i shumëzimit të qarkut në fig. 17.2 zakonisht nuk kalon 3-4 herë me një efikasitet prej 10-20%.

3. Shumëzuesit e frekuencës së diodës

Funksionimi i shumëzuesve të frekuencës së diodës bazohet në përdorimin e efektit jolinear të kapacitetit. Si kjo e fundit, përdoret kapaciteti pengues i kryqëzimit p-n me anim të kundërt. Diodat gjysmëpërçuese të krijuara posaçërisht për shumëzimin e frekuencës quhen varaktorë. Me =0.5 dhe  0 =0.5 V për kapacitetin jolinear të varaktorit, marrim:

, (2)

ku dhe është tensioni i kundërt i aplikuar në kryqëzimin p-n.

Grafiku i funksionit jolinear (17.2) është paraqitur në fig. 17.3.

Oriz. 17.3. Grafiku i një funksioni jolinear

Ngarkesa e akumuluar nga një kapacitet jolinear lidhet me tensionin dhe rrymën nga varësitë:

, (3)

Dy qarqe kryesore të shumëzuesve të frekuencës së diodës me varaktorë janë paraqitur në fig. 17.4.

Oriz. 17.4. Shumëzuesit e frekuencës së diodës me varaktorë

Në qarkun e shumëzuesit të diodës së tipit paralel (Fig. 17.4, a) ekzistojnë dy qarqe (ose filtra) të llojit të serisë, të akorduar në rezonancë, përkatësisht, me frekuencën e sinjaleve hyrëse  dhe daljes n. Qarqe të tilla kanë rezistencë të ulët në frekuencën rezonante dhe rezistencë të lartë në të gjitha të tjerat (Fig. 17.5).

Oriz. 17.5 Rezistenca e lakut kundrejt frekuencës

Prandaj, qarku i parë, i akorduar në rezonancë me frekuencën e sinjalit hyrës o, kalon vetëm harmoninë e parë të rrymës, dhe qarku i dytë, i sintonizuar në rezonancë me frekuencën e sinjalit të daljes n, kalon vetëm harmonikën e n-të. Si rezultat, rryma që rrjedh nëpër varaktor ka formën:

Meqenëse kapaciteti i varaktorit (17.2) është një funksion jolinear, atëherë sipas (17.3) në rrymën (17.4) voltazhi në varaktor është i ndryshëm nga forma sinusoidale dhe përmban harmonikë.

Një nga këto harmonikë, tek i cili është akorduar qarku i dytë, kalon në ngarkesë.

Kështu, me ndihmën e një kapaciteti jolinear, pajisja e shndërron fuqinë e një sinjali me frekuencë  në një sinjal me frekuencë n, d.m.th. shumëzimi i frekuencës.

Qarku i dytë i shumëzuesit të frekuencës së tipit serik funksionon në mënyrë të ngjashme (Fig. 17.4, b), në të cilin ka dy qarqe (ose filtra) të tipit paralel të akorduar në rezonancë, përkatësisht, me frekuencën e hyrjes  dhe daljes n sinjalet. Qarqe të tilla kanë një rezistencë të madhe në frekuencën rezonante dhe një të vogël në të gjitha të tjerat. Prandaj, voltazhi në qarkun e parë, i akorduar në rezonancë me frekuencën e sinjalit hyrës , përmban vetëm harmonikën e 1-rë, dhe në qarkun e dytë, të akorduar në rezonancë me frekuencën e sinjalit të daljes n, përmban vetëm harmonikën e n-të. Si rezultat, voltazhi i aplikuar në varaktor ka formën:

ku U 0 - tension konstant i paragjykimit në varaktor.

Meqenëse kapaciteti i varaktorit (17.2) është një funksion jolinear, atëherë sipas (17.3) në tensionin (17.5) rryma që rrjedh nëpër varaktor nuk është sinusoidale dhe përmban harmonikë. Një nga këto harmonikë, tek i cili është akorduar qarku i dytë, kalon në ngarkesë. Kështu, me ndihmën e një kapaciteti jolinear në qark, fuqia e një sinjali me frekuencë  shndërrohet në sinjal me frekuencë n, d.m.th. shumëzimi i frekuencës.

Shumëzuesit e frekuencës së varaktorit në intervalin DCV në n=2 dhe 3 kanë një faktor të lartë konvertimi K CR =P n /P 1 =0.6...0.7. Në vlera të mëdha prej n në diapazonin e mikrovalëve, vlera e K CR zvogëlohet në 0.1 dhe më poshtë.