Wat is een frequentievermenigvuldiger?

Een frequentievermenigvuldiger is een apparaat dat een uitgang produceert met een frequentie die een oneven of even veelvoud is van de ingangsfrequentie. Voor een signaal met een frequentie van 100.000 cycli per seconde (cps) of 100 kilohertz (kHz) kan een frequentievermenigvuldiger bijvoorbeeld een signaal van 200 of 300 kHz produceren. De frequentievermenigvuldiger wordt gewoonlijk gebruikt in communicatieschakelingen voor het produceren van de gewenste signaalfrequentie gegeven een referentiefrequentie.

Het hoofdmechanisme voor een frequentievermenigvuldiger wordt niet-lineaire signaaloverdracht genoemd. Wanneer een uitgang van een frequentiegenerator wordt bekeken op een spectrumanalysator, is er een enkele verticale lijn met een boveneinde uitgelijnd met de amplitude van het signaal. Het niveau kan 1 volt (V) zijn. De horizontale as geeft de frequentie van dit signaal aan. De frequentie van een signaal van 500 miljoen hertz (Hz) of 500 megahertz (MHz) wordt bijvoorbeeld aangegeven op de horizontale as van de spectrumanalysator.

Wanneer de referentiefrequentie wordt ingevoerd in een niet-lineair apparaat zoals een klasse C-versterker of een diodedetector, is het resultaat een frequentiespectrum met harmonischen of veelvouden van de oorspronkelijke frequentie. Het gebruik van een banddoorlaatfilter met de mogelijkheid om alleen de gewenste uitgangen door te geven, is het resultaat de gewenste harmonische. In het bovenstaande voorbeeld van 500 MHz kan een tweede harmonische op 1000 MHz worden afgeleid.

De frequentievermenigvuldigerbenadering wordt gebruikt in speciale gevallen waar er slechts één uitgangsfrequentie vereist is, vanwege de verschillende combinaties van banddoorlaatfilters die nodig zijn om schone sinusvormige signalen te produceren. Het is bijvoorbeeld mogelijk dat een signaal van 10 miljard cycli per seconde of 10-gigahertz (GHz) niet direct kan worden gegenereerd. Het is mogelijk om een ​​5 GHz-oscillator of frequentiegenerator te gebruiken, gevolgd door een vermenigvuldiger en een banddoorlaatfilter afgestemd op 10 GHz.

Ook bekend als een mixer, wordt de signaalvermenigvuldiger gebruikt in frequentiemodulatie (FM) systemen om een ​​FM-draaggolf te produceren die in frequentie wordt verschoven naar de gewenste zendfrequentie. In tegenstelling tot de frequentievermenigvuldiger heeft de mixer twee ingangen nodig. Hoewel aangeduid als een analoge vermenigvuldiger, genereert de mixeruitgang feitelijk som en verschillen van de ingangssignalen.

De heterostructuurbarrière varactor (HBV) is een speciale back-to-back diode-opstelling met een capaciteit die varieert met de spanning over de diode. Een single-diode varactor gebruikt een enkele diode met een capaciteit die verandert met het niveau van de reverse bias op de diode. De capaciteit piekt wanneer de spanning nul is, terwijl de capaciteit daalt in de positieve of negatieve zwaai van de spanning over de HBV. Deze eigenschap maakt de HBV nuttig voor frequentievermenigvuldiging.