Co je multiplikátor frekvence?

Frekvenční multiplikátor je zařízení, které produkuje výstup s frekvencí, která je lichá nebo dokonce násobkem jeho vstupní frekvence. Například pro signál s frekvencí 100 000 cyklů za sekundu (cps) nebo 100 kilohertz (kHz) může multiplikátor frekvence produkovat signál 200 nebo 300 kHz. Frekvenční multiplikátor se běžně používá v komunikačních obvodech pro vytváření požadované frekvence signálu při referenční frekvenci.

Hlavní mechanismus pro multiplikátor frekvence se nazývá nelineární přenos signálu. Když je výstup frekvenčního generátoru prohlížen na spektrálním analyzátoru, existuje jediná vertikální linie s horním koncem zarovnaným s amplitudou signálu. Úroveň může být 1 V (V). Horizontální osa udává frekvenci tohoto signálu. Například na horizontální ose analyzátoru spektra bude uvedena frekvence signálu 500 milionů hertzů (Hz) nebo 500 megahertzů (MHz).

Když je referenční frekvence přiváděna do nelineárního zařízení, jako je zesilovač třídy C nebo detektor diod, výsledkem je frekvenční spektrum s harmonickými nebo násobky původní frekvence. Při použití pásmového filtru se schopností projít pouze požadované výstupy je výsledkem požadovaný harmonický. Ve výše uvedeném příkladu 500 MHz lze odvodit druhou harmonickou při 1 000 MHz.

Přístup se multiplikátorem frekvence se používá ve zvláštních případech, kdy je požadována pouze jedna výstupní frekvence, kvůli různým kombinacím pásmových filtrů potřebných k produkci čistých sinusových signálů. Například 10 miliard cyklů za sekundu nebo signál 10 Gigahertz (GHz) nemusí být možné generovat přímo. Může být možné použít oscilátor 5 GHz nebo frekvenční generátor, následovaný multiplikátorem a pásmovým filtrem naladěným na 10 GHz.

Také známý jako směšovač, multiplikátor signálu je používán v systémech kmitočtové modulace (FM) k vytvoření nosiče FM, který je posunut ve frekvenci na požadovanou vysílací frekvenci. Mixér na rozdíl od multiplikátoru frekvence vyžaduje dva vstupy. Ačkoli je označen jako analogový multiplikátor, výstup mixu ve skutečnosti generuje součet a rozdíly vstupních signálů.

Heterostrukturní bariérový varaktor (HBV) je speciální uspořádání diody typu back-to-back, která má kapacitu, která se mění s napětím napříč diodou. Varianta s jednou diodou používá jedinou diodu s kapacitancí, která se mění s úrovní zpětného zkreslení diody. Kapacitní odpor vrcholí, když je napětí nulové, zatímco kapacitní odpor klesá v kladném nebo záporném výkyvu napětí přes HBV. Tato vlastnost činí HBV užitečným pro násobení frekvence.