Che cos'è un moltiplicatore di frequenza?
Un moltiplicatore di frequenza è un dispositivo che produce un'uscita con una frequenza dispari o addirittura multipla della sua frequenza di ingresso. Ad esempio, per un segnale con una frequenza di 100.000 cicli al secondo (cps) o 100 kilohertz (kHz), un moltiplicatore di frequenza può produrre un segnale di 200 o 300 kHz. Il moltiplicatore di frequenza viene comunemente utilizzato nei circuiti di comunicazione per produrre la frequenza del segnale desiderata, data una frequenza di riferimento.
Il meccanismo principale per un moltiplicatore di frequenza è chiamato trasferimento del segnale non lineare. Quando un'uscita del generatore di frequenza viene visualizzata su un analizzatore di spettro, esiste un'unica linea verticale con un'estremità superiore allineata all'ampiezza del segnale. Il livello può essere 1 volt (V). L'asse orizzontale indica la frequenza di questo segnale. Ad esempio, la frequenza di un segnale di 500 milioni di hertz (Hz) o 500 megahertz (MHz) verrà indicata sull'asse orizzontale dell'analizzatore di spettro.
Quando la frequenza di riferimento viene immessa in un dispositivo non lineare come un amplificatore di classe C o un rivelatore a diodi, il risultato è uno spettro di frequenza con armoniche o multipli della frequenza originale. Utilizzando un filtro passa-banda con la capacità di passare solo le uscite desiderate, il risultato è l'armonica desiderata. Nell'esempio sopra 500 MHz, può essere derivata una seconda armonica a 1.000 MHz.
L'approccio del moltiplicatore di frequenza viene utilizzato in casi speciali in cui è richiesta una sola frequenza di uscita, a causa delle varie combinazioni di filtri passa-banda necessari per produrre segnali sinusoidali puliti. Ad esempio, un segnale da 10 miliardi di cicli al secondo o 10 gigahertz (GHz) potrebbe non essere possibile generare direttamente. Potrebbe essere possibile utilizzare un oscillatore a 5 GHz o un generatore di frequenza, seguito da un moltiplicatore e un filtro passa-banda sintonizzati su 10 GHz.
Conosciuto anche come mixer, il moltiplicatore di segnale viene utilizzato nei sistemi di modulazione di frequenza (FM) per produrre un portatore FM che viene spostato in frequenza nella frequenza di trasmissione desiderata. Il mixer, a differenza del moltiplicatore di frequenza, richiede due ingressi. Sebbene designato come moltiplicatore analogico, l'uscita del mixer in realtà genera la somma e le differenze dei segnali di ingresso.
Il variatore di barriera all'eterostruttura (HBV) è una speciale disposizione di diodi back-to-back che ha una capacità che varia con la tensione attraverso il diodo. Un varactor a singolo diodo utilizza un singolo diodo con una capacità che cambia con il livello di polarizzazione inversa sul diodo. La capacità raggiunge il picco quando la tensione è zero, mentre la capacità diminuisce nell'oscillazione positiva o negativa della tensione attraverso l'HBV. Questa caratteristica rende l'HBV utile per la moltiplicazione di frequenza.