Co to jest mnożnik częstotliwości?

Mnożnik częstotliwości to urządzenie, które wytwarza sygnał wyjściowy o częstotliwości nieparzystej lub nawet wielokrotności jego częstotliwości wejściowej. Na przykład, dla sygnału o częstotliwości 100 000 cykli na sekundę (cps) lub 100 kiloherców (kHz), multiplikator częstotliwości może wytwarzać sygnał 200 lub 300 kHz. Mnożnik częstotliwości jest powszechnie stosowany w obwodach komunikacyjnych do wytwarzania pożądanej częstotliwości sygnału przy częstotliwości odniesienia.

Główny mechanizm mnożnika częstotliwości nazywa się nieliniowym transferem sygnału. Kiedy wyjście generatora częstotliwości jest oglądane na analizatorze widma, jest pojedyncza linia pionowa z górnym końcem wyrównanym z amplitudą sygnału. Poziom może wynosić 1 wolt (V). Oś pozioma wskazuje częstotliwość tego sygnału. Na przykład częstotliwość na poziomie 500 milionów herców (Hz) lub 500 megaherców (MHz) zostanie wskazana na poziomej osi analizatora widma.

Gdy częstotliwość odniesienia jest podawana do urządzenia nieliniowego, takiego jak wzmacniacz klasy C lub detektor diodowy, powstaje widmo częstotliwości z harmonicznymi lub wielokrotnościami pierwotnej częstotliwości. Używając filtra pasmowoprzepustowego z możliwością przepuszczania tylko pożądanych wyjść, wynikiem jest pożądana harmoniczna. W powyższym przykładzie 500 MHz można wyprowadzić drugą harmoniczną przy 1000 MHz.

Metoda mnożnika częstotliwości jest stosowana w szczególnych przypadkach, gdy wymagana jest tylko jedna częstotliwość wyjściowa, z powodu różnych kombinacji filtrów pasmowoprzepustowych potrzebnych do wytworzenia czystych sygnałów sinusoidalnych. Na przykład sygnał 10 miliardów cykli na sekundę lub sygnał 10 gigaherców (GHz) może nie być możliwy do wygenerowania bezpośrednio. Możliwe może być zastosowanie oscylatora 5 GHz lub generatora częstotliwości, a następnie multiplikatora i filtra pasmowego dostrojonego do 10 GHz.

Mnożnik sygnału, znany również jako mikser, wykorzystywany jest w systemach modulacji częstotliwości (FM) do wytworzenia nośnej FM, która jest przesunięta w częstotliwości na pożądaną częstotliwość nadawczą. Mikser, w przeciwieństwie do mnożnika częstotliwości, wymaga dwóch wejść. Mimo że oznaczono go jako multiplikator analogowy, wyjście miksera faktycznie generuje sumę i różnice sygnałów wejściowych.

Heterostrukturowy wariator barierowy (HBV) jest specjalnym układem diod krzyżujących się, którego pojemność zmienia się wraz z napięciem na diodzie. Waruktor z jedną diodą wykorzystuje pojedynczą diodę o pojemności, która zmienia się wraz z poziomem odwrotnego polaryzacji na diodzie. Pojemność osiąga wartość szczytową, gdy napięcie wynosi zero, podczas gdy pojemność spada w dodatnim lub ujemnym wahaniu napięcia na HBV. Ta cecha sprawia, że ​​HBV jest użyteczny do zwielokrotnienia częstotliwości.