周波数逓倍器とは何ですか？

周波数逓倍器は、入力周波数の奇数倍または偶数倍の周波数の出力を生成するデバイスです。 たとえば、周波数が100,000サイクル/秒（cps）または100キロヘルツ（kHz）の信号の場合、周波数逓倍器は200または300 kHzの信号を生成します。 周波数逓倍器は、基準周波数が与えられた所望の信号周波数を生成するために通信回路で一般的に使用されます。

周波数逓倍器の主なメカニズムは、非線形信号転送と呼ばれます。 周波数発生器の出力をスペクトルアナライザで表示すると、信号の振幅に合わせて上端が揃えられた単一の垂直線があります。 レベルは1ボルト（V）です。 横軸はこの信号の周波数を示します。 たとえば、5億ヘルツ（Hz）または500メガヘルツ（MHz）信号の周波数は、スペクトラムアナライザーの水平軸に表示されます。

基準周波数がクラスCアンプやダイオード検出器などの非線形デバイスに供給されると、元の周波数の高調波または倍数を持つ周波数スペクトルが得られます。 目的の出力のみを通過させる機能を備えたバンドパスフィルターを使用すると、目的の高調波が得られます。 上記の500 MHzの例では、1,000 MHzで2次高調波が得られます。

周波数逓倍器アプローチは、クリーンな正弦波信号を生成するために必要なバンドパスフィルターのさまざまな組み合わせのために、必要な出力周波数が1つだけである特別な場合に使用されます。 たとえば、毎秒100億サイクルまたは10ギガヘルツ（GHz）の信号を直接生成することはできません。 5 GHzオシレーターまたは周波数ジェネレーターを使用し、その後に乗算器と10 GHzに調整されたバンドパスフィルターを使用することができます。

ミキサーとしても知られる信号乗算器は、周波数変調（FM）システムで使用され、目的の送信周波数に周波数シフトされるFM搬送波を生成します。 周波数逓倍器とは異なり、ミキサーには2つの入力が必要です。 アナログ乗算器として指定されていますが、ミキサー出力は実際に入力信号の和と差を生成します。

ヘテロ構造バリアバラクタ（HBV）は、ダイオードの両端の電圧に応じて変化する容量を持つ特殊なバックツーバックダイオード配置です。 シングルダイオードバラクタは、ダイオードの逆バイアスのレベルに応じて変化する容量を持つ単一のダイオードを使用します。 静電容量は、電圧がゼロのときにピークになり、静電容量はHBV全体の電圧の正または負の振幅で低下します。 この特性により、HBVは周波数逓倍に役立ちます。