3. Умножители частоты

Умножители частоты (УЧ) называют такой ГВВ, частота колебаний, на выходе которого в 2, 3…, n раз выше, чем на выходе. УЧ отличается от усилителя мощности тем, что его выходной контур настроен на вторую, третью или n - ю гармонику входного напряжения. Необходимо отметить, что энергетические показатели УЧ ниже, чем у усилителя мощности, что обусловлено уменьшением амплитуды гармонических составляющих в импульсе коллекторного тока по мере роста кратности умножения.

При построении УЧ рекомендуется выбирать транзистора с большим значением граничной частоты (), так как с повышением рабочей частоты () импульс коллекторного тока расширяется и содержание высших гармоник в нем резко снижается. Приводимый ниже вариант расчета предполагает, что выполняется соотношение , т.е. активный элемент считается безынерционным.

Для расчета необходимы следующие исходные данные:

- выходная мощность,

- частота выходных колебаний,

- N - коэффициент умножения.

Выбор типа активного элемента осуществляется исходя из расчетной выходной мощности и частоты выходных колебаний.

Рассмотрим расчет коллекторной цепи каскада.

1. Оптимальный угол отсечки, при котором получаются максимальные значения , определяем по формуле

Далее определяем коэффициенты разложения косинусоидального импульса

2. Находим амплитуду напряжения N - гармоники на выходе активного элемента, работающего в граничном (критическом) режиме:

где - напряжение источника питания радиопередающего устройства,

- крутизна линии граничного режима.

. Определяем амплитуду N - ной гармоники коллекторного тока

4. Максимальное значение коллекторного тока равно

5. Постоянная составляющая коллекторного тока

6. Мощность, потребляемая от источника питания

7. Мощность, рассеиваемая на коллекторе

8. Коэффициент полезного действия

Выполняем расчет входной цепи

. Определяем амплитуду переменного напряжения на базе

где = 4,1 - крутизна проходной характеристики.

. Амплитуда первой гармоники базового (входного) тока

3. Определим необходимую мощность возбуждения

4. Коэффициент усиления по мощности

5. Входное сопротивление каскада

6. Напряжение смещения на базе определим по формуле

Расчёт номиналов элементов схемы умножителя

Постоянная составляющая тока базы

находим из условия

Индуктивность Lr находим из условия:

lб находим из соотношения следовательно

сбл находим из условия следовательно

4. Кварцевые автогенераторы

Высокая стабильность рабочей частоты в многокаскадных радиопередающих устройствах обеспечивается задающим генератором. Использование в настоящее время в качестве задающих генераторов обычных LC - генераторов, даже когда приняты специальные меры по их защите от внешних воздействий, не позволяет в должной мере выполнять всё возрастающие требования по стабильности высокочастотных колебаний.

Применение в автогенераторах в составе колебательной системы кварцевых резонаторов позволяет построить задающие генераторы с достаточно высокими техническими характеристиками. При оптимальном выборе и расчете параметров элементов схемы, режима их работы стабильность частоты КГ без применения термокомпенсации и термостатирования определяется в основном стабильностью частоты резонатора. Стабильность частоты КГ оценивают обычно по изменению частоты из-за изменения температуры окружающей среды, воздействия механических и климатических дестабилизирующих факторов, а также старения.

Существует много разновидностей схем КГ. Широкое распространение нашли осцилляторные схемы, которые получаются путем замены кварцевым резонатором одной из индуктивности трехточечной схеме автогенератора. В частности, в диапазоне средних частот наибольшее применение имеет емкостная трехточка, которая позволяет получить высокую стабильность частоты. Отличительная особенность осцилляторных схем заключается в том, что они работают только на частоте кварца. При неисправности кварцевого резонатора колебания в автогенераторе е возникают.

До 15...20 МГц кварцевые резонаторы работают по первой (основой) гармонике, на более высоких частотах используются колебания нечетных механических гармоник. Кварцевый резонатор и активный элемент (транзистор) выбираются исходя из электрических параметров, а также условий эксплуатации, габаритов и стоимости.

Ориентировочная величина относительной нестабильности частоты КГ, например в диапазоне температур -10 °С до +50 °С может составлять 2...5∙10-5. Знание этой величины необходимо при составлении структурной схемы и выбора типа задающего генератора.