Умножитель частоты Советский патент 1988 года по МПК H03B19/00 

. Гю

Л

ih

«

О.

Ti

Мед

00

00

СП

ю

4; ю

If ----

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника гармонических колебаний, в частности в системах связи,

Цель изобретения - повьппение КПД на низких частотах рабочего диапазона.

На фиг.. 1 и 2 представлены принципиальная электрическая схема предлагаемого умножителя частоты для случаев умножения частоты соответственно в четное и нечетное число раз; на фиг. 3 - временные диаграммы его работы.

Умножитель частоты содержит входной фильтр 1, выходной фильтр 2, полупроводниковый диод 3, конденсатор 4, транзистор 5,

Умножитель частоты работает следующим образом.

При подаче на вход умножителя час тоты колебаний с частотой о на конденсаторе 9 входного фильтра 1 (фиг. 1) появляется синусоидальное напряжение (фиг За), которое с дополнительного инверсного выхода входного фильтра 1 через делитель напряжения, составленньгй из резисторов 6 и 7 (фиг. 1),поступает на базу транзистора 5,

Под действием натгряжения IJg через катушку 8 индуктивности течет ток ig (фиг. 36). Первую четверть периода Т входных колебаний ток ig (горизонтальная штриховка на фиг. 36) проте кает через полупроводниковый диод 3, создавая весьма маЛое по величине напряжение ,,, (фиг. Зв) отрица- . тельной полярности на зажимах 10и.1К Поэтому несмотря на то, что в это время на базу транзистора 5 поступает положительное напряжение, он закрыт отрицательным напряжением iJio-ni прикладываемым к коллектору. Во вторую четверть периода ток ig (вертикальная штриховка на фиг. 36) протекает через транзистор 5, создавая при этом незначительное по величине положительное напряжение c-ti (фиг. Зв) на зажимах 10 и 1J, которое запирает полупроводниковый диод 3. Во вторую половину периода Т ток ig (наклонная штриховка на фиг. 36) протекает через конденсатор 4, создавая на нем напряжение о-ч1 (фиг. Зв) , В это время полупроводниковый диод 3 закрыт положительным напряжением

- , 385242

U,,

10

15

20

25

30.

35

40

45

50

55

, а транзистор 5 - отрицательным напряжением U, поступающим через резистивный делитель 6 и 7 напряжения на его базу.

.Таким образом, на вход выходного фильтра 2 поступает напряжение ц,., (фиг„ Зв, сплошная линия), в спектре которого содержатся высшие гармоники. Под действием напряжения ig, через входную цепь выходного фильтра 2 течет ток М-й гармоники (фиг. Зг, где коэффициент умножения М принят равным двум) и на выходе выходного фильтра 2 направляется напряжение умноженной частоты.

Конденсатор 4, полупроводн иковый диод 3 и транзистор 5 в совокупности представляет собой нелинейный двухполюсник, через зажимы 10 и 11 кото- рого в установившемся режиме протекает заряд q (пунктир на фиг. Зд), равный сумме зарядов Чд и q., а на его зажимах 10 и 11 создается напря- ,жение Ь,,., (пунктир на фиг. Зв), : форму которого можно объяснить следующим образом. В предлагаемом умножителе) частоты полупроводниковый диод 3 и транзистор 5 выполняют функ- ,ции управляемого ключа с дву ссторон- ней проводимостью. В первую половину периода Т кЛюч замкнут, и падение напряжения и.,на нем близко к нулю. Во вторую половину периода Т ключ разомкнут, и заряд q (пунктир на фиг. Зд) протекает через конденсатор 4. Так как напряжение на конденсаторе 4 пропорционально заряду, то напряжение lo.i-, (пунктир на фиг. 2в) сохраняет форму заряда, т.е. работает в таком же режиме, в каком работают при умножении частоты диоды с накоплением заряда, позволяющие получать КПД умножителя, близкий к 100%. Однако при понижении частоты диоды с накоплением заряда начинают вести себя как выпрямительные диодь. Поэтому введение в схему умножителя транзистора 5, обеспечивающего протекание тока в другом направлении, способствует сохранению такого режима ps6oTbii при котором через зажимы 10 и 11 протекают токи ig и J-i, не содержашзие постоянную составляющую, поэтому мощность последней равна нулю, что способствует повьщаеншо КТТД,

Конденсатор 4 используется как элемент, не вносяи(ий потери и создаю

щий искаженную форму напряжения .f 10-111 фиг. Зв) При этом чем больше емкость С конденсатора 4, тем больше амплитуда импульсов напряжения, тем больше мощность на выходе т4ножителя.

Базовая цепь транзис -ора 5 строится по известным правилам, с ее помощью задается рабочая точка пс постоянному току, а также обеспечивается связь с предыдущим каскадом. Например, при умножении частоты в четное число раз (фиг« 1) использована базовая цепь, содержащая резис- торы 6 и 7.

При умножении частоты в нечетное число раз в базовую цепь транзистора 5 вводится постоянное напряжение смещения (фиг. 2), при этом базовая цепь не содержит элементов для подачи смещения. Необходимость подачи напряжения смещения, объясняется следующим. При отсутствии смещения импульсы напряжения (фиг. Зв) имеют угол отсечки 90°и поэтому в , его спектре содержатся, помимо первой, только четные гармоники, что свидетельствует о невозможности умножения частоты в нечетное число раз. Если на базу транзистора 5 подать напряжение смещения, то угол отсеч

ки изменится и импульсы напряжения io-ii будут по длительности больше или меньше половины периода. Это приведет в появлению нечетных гармоник в спектре напряжения ,,, и, следовательно, через вькодной фильтр 2, выполненный, например, в виде последовательного контура, настроенного на нечетную гармонику, потечет ток, что свидетельствует об умножении частоты в нечетное число раз.

Формула изобретения

Умножитель частоты, содержащий входной фильтр, выходной фильтр, полупроводниковый диод, который включен параллельно выходу входного фильтра и входу выходного фильтра, а также конденсатор, один вывод которого соединен с одним из электродов полупроводникового диода, отличающийся тем, что, с целью повьшхения КПД на низких частотах рабочего диапазона, в него введен транзистор, эмиттер и коллектор которого соединены с соответствующими из электродов полупроводникового диода, а база транзистора соединена с дополнительным инверсным выходом входного фильтра.

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повьпиение КПД на низких частотах рабочего диа- пазона. Устр-во содержит входной фильтр 1, выходной фильтр 2, полупроводниковый диод 3, конденсатор 4, Введен транзистор (Т) 5, эмиттер и коллектор К -рого соединены с соответствующими из злект.родов диода 3. База Т 5 соединена с дополнительным инверсным выходом фильтра 1, Диод 3 и Т 5 выполняют функции управляемого ключа с двухсторонней проводимостью. Конденсатор 4 используется как эл-т, не вносящий потери и создающий женную форму напряжения. Чем больше емкость конденсатора 4, тем больше амплитуда импульсов напряжения, тем больше мощность на выходе устр-ва. Базовая цепь Т 5 строится по извест- ньм правилам, с ее помощью задается рабочая точка по постоянному току, а также обеспечивается связь с предыдущим каскадом. При умножении часто - ты в четное число раз использована базовая цепь, содержащая резисторы 6 и 7, При умножении в нечетное число раз в базовую цепь Т 5 вводится напряжение смещения, при зтом базовая цепь не содержит эл-тов для подачи смещения. 3 ил. (О (Л

3 «4

Фиг. 2

а

и

10-11 ,

в

/

,

«-/л /

/

ч./

Фие.