Умножитель частоты Советский патент 1980 года по МПК H02M5/16 

(54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к- электротехнике, автоматике и радиотехнике и может найти применение в различных преобразовательных устройствах, а также для умножения частот инфранизкого диапазона. Известен умножитель частоты, содержсцций формирователь амплитудномодулированного сигнала и ферромагнитные сердечники с расположенными на них обмотками управления, каждая из которых включена в одну из двух последовательных цепей, и выходными обмотками, соединенными последовательно по схеме суммирования, приче обмотки управления первой из цепей имеют на каждом сердечнике разное число витков, и каждая из них включена встречно по отношению к соответствующей обмотке второй цепи flj Недостатком этого устройства явл ется низкийКПД, низкие массо-габаритные показатели, плохая форма выходного сигнала. Наиболее близким к устройству является умножитель частоты, содержащий ферромагнитные сердечники, на каждом из которых расположены входмая, выходная, управлгоощая и вспомо гательная обмотки, причем каждая из входных, выходных и управляющих обмоток соединена с аналогичными обMOTKatMH, расположенными на других сердечниках, образуя согласно-последовательную цепь, а вспомогательные обмотки образуют две согласнопоследовательные цепи, связанные с источником постоянного напряжения, демодулятор,ко входу которого подключена цепь выходных обмоток,а выход соединен с выходными выводами,и генератор высокой частоты 23 Недбстатками умножителя частоты являются сложность схемы, обусловленная наличием формирователя амплитуд но-модулированного сигнала и выпрямителя, низкий КПД за счет потерь мощности при двойном преобразовании в цепи управления (модуляция-дичодуляция), искаженная форма выходного сигнала, что объясняется неидеальностью выпряг ителя в цепи управленияналичием пульсаций на его выходе, в результате чего в выходном сигнале имеют место высшие гармонические соо тавляющие. Цель изобретения - упрощение умножителя частоты, повьаиение его КПД и улучшение формы выходного сигнала.

Указанная цель достигается тем, to в умножителе частоты, содержа- ем ферромагнитные сердечники, на аждом из которых расположены входая, выходная, управляющая и вспомоательная обмотки, причем каждая из ходных, выходных и управляющих обмоток соединена с аналогичными обмотками, расположенными на других сердечниках, образуя согласно-последовательную цепь, а вспомогательные о.бмотки образуют две согласнопоследовательные цепи, связанные с источником постоянного напряжения, демодулятор, ко входу которого подключена цепь выходных обмоток, а выход соединен с выходными выводами и генератор высокой частоты, цепь входных обмоток подключена к выходу генбгратора высокой частоты, цепь управляющих обмоток подключена к входным выводам, а цепи вспомогательных обмоток включены между собой встречно.

На чертеже дана .принципиальная схема умножителя частоты.

Умножитель частоты содержит ферромагнитные сердечники с расположенными на них входными Wg управляющими W,вспомогательные Wgc выходными Ызы оймотками. Обмотки W соединены последовательно и согласно и подключены к генератору синусоидального сигнала высокой частоты Г . Обмотки соединены последовательно и согласно и связаны с входными выводами. Обмотки Wgcсоединены последовательно, объединены в две цепи, в каждой из которых они включены согласно, а цепи по отношению друг к другу соединены встречно и подключены к источнику постоянного напряжения ИП. Обмотки V/gbw.coединены последовательно , и согласно и через демодулятор Д связаны с выходными выводами.

Схема работает следующим образом, В исходном состоянии (при отсут- ствии входного сигнала) все сердеч НИКИ под действием МДС обмоток V/ насыщены, поэтому трансформация сигнала высокой частоты из обмоток W в обмотки происходит. По мере возрастания входного сигнала степень насыщения части сердечников, в которых .МДС создаваемые обмотками W,i, оказываются действушщимн навстречу МДС обмоток W,уменьшается. При не,котором значении входного сигнала поля обмоток W и . полностью компенсируют друг друга в сердечнике с наименьшим числом sHTkOB обмотки а дальнейошй рост входного сигнгша вновь вводит данный сердечник в насыщение, но уже под действием поля Обмотки W . Следовательно, рост входного Сигнала вызывает вначале возрастание амплитуды вЬходного .сигнгша данного управляемого транс 5орматора от нуля до некоторого максимального значения, а затем - убивание вновь до нулевого значения.

Таким образом, передаточная характеристика любого управляемого трансформатора, описывающая зависимость амплитуды его выходного сигнала от

мгновенного значения входного сигнала, подаваемого в обмотку W, имеет колоколообразный вид. Поскольку обмотки сердечников соединены последовательно и согласно, то на

вход демодулятора поступает сумма выходных ЭДС отдельных управляемых трансформаторов. При этом в связи с тем, что обмотки Wg.вьшолнены с различнЕЛМи числами витков, колоколообраз-.

5 ные характеристики оказываются смещенными друг относительно друга. Результирующая характеристика системы управляелйлх трансформаторов, определяемая как сумма всех колоколо0 образных характеристик, имеет вид гребенчатой кривой, Число максимумов этой кривой определяется количеством управляемых трансформаторов. Подбором чисел витков обмоток W и Wg можно добиться равномерного расположения максимумов вдоль оси абсцисс и их равенства по оси ординат. Очевидно, что за один период из- менения входного сигнала поступающего на входные вьшоды, амплитуда

0 гармонического сигнала на входе демодулятора изменяет свое значение от минимального до максимального 2п раз в связи с тем, что передаточная характеристика системы управляемых.

S трансформаторов имеет гребенчатый вид. Здесь п - число максимумов передаточной характеристики.

Умножение частоты в 2п раз происходит при определенной амплитуде вход ного сигнала, когда казкдая его полувол на (положительная и отрицательная) охватывает по п/2 максимумов гребенчатой характеристики. Изменяя дискретно амплитуду входного сигнала на величину, равную полуинтервалу между двумя соседними максимумами гребенЦатой характеристики,можно изменять коэффициент умножения, так как коея. jjH4ecTBO максимумов, охватываемых входным сигналом, изменяется.

За счет того, что обмотки У объединены в две цепи, в каждой из которах ег ОНИ включены согласно, а цепи по отношению друг к другу соединены .ног передаточная характеристика системы управляемых трансформаторов симметрична относительно оси ординат, т.е. положительная полуволна входёО ного сигнала вызывает появление на выходе п периодов сигнала умноженной частоты (аналогично для отрицательной полуволны),

Наличие в схеме д одулятора позволяет вьщелить полезный сигнал умноясенной частоты из амплитудно-модулированного гарглонического сигнала.

Формула изобретения Умножитель частоты, содержащий ферромагнитные сердечники, на каждом из которых расположены входная, выходная, управляющая и вспомогатель ная Обмотки, причем каждая из входных, выходных и управлякицих обмоток соединена с аналогичными обмотками, расположенНЫ14И на других сердачниках, образуя согласно-последовательную цепь, а вспомогательные обмотки о&разуют две согласно-последовательные цепи, связанные с источником постоякного напряжения, демодулятор, ко входу которого подключена цепь вы содных обмоток, а выход - соединен

.:

выходными выводами, и генератор высокой частоты, отличаюсаийс я тем, что, с целью упрощения повышения КПД и улучшения формы выходного сигнала, цепь входных обмоток подключена к выходу генератора высокой частоты, цепь управляюошх обмоток подключена к входным выводам, а цепи- вспомогательных обмоток включены между собой встречно.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 326048, кл. 321-68, опублик. 1966.

2.Авторское свидетельство СССР

5 В 610264, кл. Н 02 М 5/16, опублик. 1978.

&

д0

V/

43

&