УГФС 10 Умножители частоты в передатчиках

Умножители частоты используются в передатчиках в ВЧ- трактах – для повышения частоты задающего автогенератора, в возбудителях – для формирования сетки частот, при Чм и Фм – для увеличения индекса модуляции. Кроме того включение умножителя частоты (УЧ) в усилительный тракт позволяет повысить его устойчивость, поскольку усиление в каскадах ведется на разных частотах.

1 Транзисторные УЧ

Транзистор работает в нелинейном режиме с отсечкой коллекторного тока. Оптимальный угол отсечки коллекторного тока при умножении частоты и n раз: .на один каскад не рекомендуется выбирать большой коэффициент умножения. Используются многокаскадные УЧ. На практике применяются удвоители и утроители.

Причины использования многокаскадных УЧ:

1 Из- за меньшей амплитуды n- ых гармонических составляющих полезная мощность УЧ примерно в n раз меньше, чем у усилителя.

2 Коэффициент усиления по мощности:

.

3 С увеличением n угол отсечки уменьшается, и для этого требуется большее отрицательное смещение и большая амплитуда входного возбуждения.

4 КПД коллекторной цепи уменьшается, т. к.: .

УЧ применяют на малом уровне мощности, т. к. каскады имеют низкий ηэ и низкий КПД контура выделяющий n-ую гармонику в коллекторной цепи.

На рис. 1 показана типичная схема транзисторного УЧ, работающего в области как низких, так и высоких частот.

Контур в цепи базы настроен на основную частоту и обеспечивает согласование входной цепи транзистора с предыдущим каскадом. В цепи коллектора включены фильтрующие цепочки, которые обеспечивают короткое замыкание для 1-ой (C1, L1) и для 2-ой (C2, L2) гармоник и выделение в нагрузки 3- ей гармонической составляющей коллекторного тока (C3, C4, L3).

На рис. 2 представлена двухтактная схема удвоителя частоты.

Возбуждение на транзисторы подается в противофазе и они работают в классе В с углом отсечки . Контур C1-L1 настроен на частоту:

2 Варакторные УЧ.

Варакторы- мощные варикапы.

Используют на частотах: сотни МГц …единицы ГГц, т. к. на высоких частотах у транзисторов начинают сказываться инерционные свойства и существенное влияние оказывают паразитные емкости.

В варакторах используют нелинейность вольт- кулонных характеристик (ВКХ).

Варикап в обратном направлении (как показано на рис. 3) ток не проводит.

На рис. 4 а, б приведена схема УЧ при последовательном и параллельном включении варактора.

Первый фильтр настраивают на частоту входного сигнала f1, а второй фильтр на частоту n*f1. коэффициент передачи по мощности меньше единицы, поэтому усиление не происходит. Параллельная схема включения варактора используется на практике чаще, но дополнительно необходимо подать питание на варикап (рис. 5).