2. Умножение частоты

Умножение частоты заключается в получении на выходе ФУ колебания, частота которого в целое число раз больше частоты входного сигнала на вход умножителя частоты обычно подаётся синусоидальное напряжение на выходе получается колебание с частотой

Поскольку в умножителе создаётся спектральная компонента, отсутствующая во входном сигнале, в нём должны быть применены элементы, в которых возможно образование новых спектральных составляющих (нелинейные, параметрические); построить умножитель частоты на основе линейных элементов невозможно. Обычно на вход умножителя подают колебания большой амплитуды, что позволяет использовать в расчётах кусочно-линейную аппроксимацию и метод угла отсечки. Для получения большой амплитуды выходного напряжения выбирают оптимальный угол отсечки. С увеличением коэффициента умножения величина уменьшается, а также уменьшается амплитуда полезных гармоник. По этой причине подобные умножители используются лишь для умножения в 2 – 3 раза.

Для умножения частоты в большее число раз используется иной подход: с помощью нелинейного устройства входной гармонический сигнал периода преобразуется в последовательность коротких видеоимпульсов прямоугольной формы длительностьюτ<<T той же частоты Ω с последующим выделением n-ой гармоники с помощью фильтра. Используя импульсы с малыми τ / T, удаётся осуществить умножение частоты в десятки раз. Недостатки данного метода: малый КПД вследствие рассредоточения энергии импульсов по большому числу гармоник, а также возникновение паразитной АМ выходного сигнала (наиболее глубокой при больших n).

Более эффективными, но и более сложными умножителями частоты большой кратности являются радиоимпульсные умножители частоты, в которых полезная гармоника выделяется фильтром из последовательности радиоимпульсов, получающихся в результате амплитудной манипуляции несущего колебания частоты видеоимпульсами частотыΩ входного сигнала. В таком режиме и работают радиоимпульсные умножители частоты. При данном способе умножения частоты удаётся получить n = 50 – 100.

Вывод:

1. Более эффективными, но и более сложными умножителями частоты большой кратности являются радиоимпульсные умножители частоты, в которых полезная гармоника выделяется фильтром из последовательности радиоимпульсов.

3. Линейное и нелинейное резонансное усиление

Усилители, т. е. устройства, увеличивающие мощность сигнала, относятся к числу наиболее распространённых устройств техники связи. Усилительный каскад в зависимости от назначения может работать в следующих режимах: А, В, АВ, С, D.

Режим класса «а»

Режим класса «А» усилительного элемента называется режим работы избирательного усилителя, при котором угол отсечки равен π.

Углом отсечки называется часть периода гармонического сигнала, подводимого к активному элементу, уменьшенная в два раза и выраженная в угловых единицах, в течение которого через этот элемент протекает электрический ток.

Обозначается угол отсечки символом θ. В этом режиме форма выходного сигнала практически полностью повторяет форму входного. Для создания такого режима необходимо, чтобы рабочая точка «А» (точка покоя ) находилась в центре линейного участка характеристики усилительного элемента (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 – Режим усиления класса «А»

При воздействии входного напряжения его амплитуда не должна выходить за пределы этого линейного участка (крайние точки «В» и «С»). Поэтому этот режим называют режимом линейного усиления.

На выходе УЭ кроме гармонического сигнала с амплитудой первой гармоники , присутствует и постоянная составляющая тока

Достоинством режима класса «А» является низкий уровень нелинейных искажений. В тоже время недостатком режима является низкий КПД (η = 20 ÷ 30%), причиной которого является значительный расход энергии источника питания вследствие большой постоянной составляющей выходного тока В силу указанных достоинств и недостатков режим класса «А» используется в маломощных усилителях напряжения и мощности (бытовой технике).

Остальные режимы усиления относятся к нелинейным. При работе усилителя в этих режимах форма выходного и входного сигнала не совпадают – происходит искажение сигнала. Выходной ток протекает через УЭ только в течение некоторой части периода изменения входного напряжения и характеризуется двумя параметрами: максимальным значением выходного тока и углом его отсечки θ.