Hva er en frekvensmultiplikator?
En frekvensmultiplikator er en enhet som produserer en utgang med en frekvens som er en odde eller til og med multiplum av inngangsfrekvensen. For eksempel, for et signal med en frekvens på 100.000 sykluser per sekund (cps) eller 100 kilohertz (kHz), kan en frekvensmultiplikator gi et signal på 200 eller 300 kHz. Frekvensmultiplikatoren blir ofte brukt i kommunikasjonskretser for å produsere den ønskede signalfrekvens gitt en referansefrekvens.
Hovedmekanismen for en frekvensmultiplikator kalles ikke-lineær signaloverføring. Når en frekvensgeneratorutgang blir sett på en spektrumanalysator, er det en enkelt loddrett linje med en toppende rettet inn mot signalets amplitude. Nivået kan være 1 volt (V). Den horisontale aksen indikerer frekvensen til dette signalet. For eksempel vil frekvensen til et signal på 500 millioner hertz (Hz) eller 500 megahertz (MHz) indikeres på den horisontale aksen til spektrumanalysatoren.
Når referansefrekvensen mates inn i en ikke-lineær enhet, for eksempel en klasse C-forsterker eller en diodedetektor, er resultatet et frekvensspektrum med harmoniske eller multipler av den opprinnelige frekvensen. Ved å bruke et båndpassfilter med en evne til kun å passere de ønskede utgangene, blir resultatet den ønskede harmoniske. I 500 MHz-eksemplet ovenfor kan en andre harmonisk ved 1000 MHz avledes.
Frekvensmultiplikator-tilnærmingen brukes i spesielle tilfeller der det bare er behov for en utgangsfrekvens, på grunn av de forskjellige kombinasjonene av båndpassfilter som er nødvendige for å produsere rene sinusformede signaler. For eksempel kan det hende at 10 milliarder sykluser per sekund eller 10-gigahertz (GHz) signal ikke er mulig å generere direkte. Det kan være mulig å bruke en 5 GHz oscillator, eller frekvensgenerator, etterfulgt av en multiplikator og et båndpassfilter innstilt til 10 GHz.
Også kjent som en mikser, brukes signalmultiplikatoren i frekvensmodulasjonssystemer (FM) for å produsere en FM-bærer som forskyves i frekvens til ønsket sendefrekvens. Blanderen krever i motsetning til frekvensmultiplikatoren to innganger. Selv om den er utpekt som en analog multiplikator, genererer mixerutgangen faktisk sum og forskjeller på inngangssignalene.
Heterostrukturbarrierevaraktoren (HBV) er en spesiell rygg-mot-rygg-diode-anordning som har en kapasitans som varierer med spenningen over dioden. En variant med en diode bruker en enkelt diode med en kapasitans som endres med nivået av omvendt skjevhet på dioden. Kapasitansen topper seg når spenningen er null, mens kapasitansen synker i den positive eller negative svingen av spenningen over HBV. Denne egenskapen gjør HBV nyttig for frekvensmultiplikasjon.