АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Умножение частоты

Читайте также:
  1. II. Умножение матрицы на число
  2. III. Умножение вектора на число
  3. V2: ДЕ 5 - Линейные отображения. Умножение матриц
  4. Закалка токами высокой частоты.
  5. Линейные операции над векторами (сложение, вычитание, умножение на скаляр; свойства линейных операций).
  6. Методы, основанные на использовании токов высокой частоты.
  7. Многочлен имеет степень на один меньше, чем разрядность вектора. Над многочленами вводятся три вида операций: сложение (аналогично «сложению по модулю 2»), умножение, деление.
  8. Пересечение («умножение») классов
  9. Плотность потока излучения пропорциональна четвертой степени частоты.
  10. Преобразование частоты.
  11. Решение уравнений на умножение и деление
  12. Сложение двух гармонических колебаний одинакового направления и частоты. Геометрическая интерпретация.

Процесс получения и выделения гармоники с частотой nw, отличающийся от исходной частоты w в целое число n раз, где n=2,3,4..., называется умножением частоты. Этот процесс осуществляется в умножителях частоты - устройствах, позволяющих выделить n -ю гармонику основной частоты.

Рассмотрим процесс умножения частоты. Для этой цели используем нелинейный элемент, характеристика которого описывается полиномом 2-ой степени. К нелинейному элементу подводится синусоидальное напряжение:

.

Ток в цепи нелинейного элемента

.

Используя следующее тригонометрические преобразование

соотношение можно привести к виду:

.

Из этого выражения следует, что ток, протекающий через нелинейный элемент, будет содержать постоянную составляющую, основную частоту w и вторую гармонику 2 w. Видно, что степень полинома определяет номер гармоники, т.е. для получения 2-й гармоники необходимо использовать нелинейный элемент с чисто квадратичной характеристикой, описываемой полиномом 2-й степени, и т.д. Для выделения тока n -й гармоники фильтр в цепи нелинейного элемента (параллельный контур) должен быть настроен на частоту n -й гармоники. Спектральный состав тока, протекающего через нелинейный элемент в режиме умножения, показан на рис.6.17.

При использовании квадратичного (кубического)участка, которое имеет место при умножении слабого сигнала, амплитуда второй и высших гармоник оказывается очень малой. Более целесообразно использовать режим сильного сигнала. В этом случае характеристика нелинейного элемента описывается кусочно-линейной аппроксимацией(рис. 6.17).
Рабочая точка лежит у изгиба характеристики. Для этой цели к нелинейному элементу должно быть приложено соответствующее отрицательное напряжение смещения. При отрицательных полуволнах входного синусоидального напряжения частотой w нелинейный элемент закрыт. Он открывается только при положительных полуволнах входного напряжения, и ток, протекающий через нелинейный элемент, принимает форму отсеченной косинусоиды. Полученные импульсы целиком определяются двумя величинами - амплитудой импульса тока Imax и углом отсечки q.

Угол отсечки q - фазовый угол, соответствующий половине той части периода, в течение которого в цепи нелинейного элемента протекает ток. Угол отсечки q может лежать в пределах от 0 до p. Угол q меняется при перемещении рабочей точки влево и вправо от излома характеристики при изменении напряжения смещения.

Ток, протекающий через нелинейный элемент, содержит постоянную составляющую I0 и составляющие 1-й, 2-й, 3-й... гармоник:

Амплитуды токов гармоник связаны с максимальным значением импульса тока Imax коэффициентами Берга an.

Коэффициенты Берга a0, a1, a2,a3 в свою очередь зависят от угла отсечки q(рис.6.20).

Как следует из графика, максимальное значение коэффициента a2 соответствует углу q, равному 600. В этом случае (при q =600) амплитуда 2-й гармоники оказывается максимальной и поэтому для режима удвоения частоты угол отсечки выбирают равным 600, устанавливая соответствующее напряжение смещения. 3-я гармоника максимальна при q =400. Отсюда видна связь кратности умножения и угла отсечки q.

.

Изменение угла отсечки осуществляется изменением положения рабочей точки с помощью напряжения смещения.

Для осуществления умножения частоты необходимо использование нелинейного элемента. Для выделения n - гармоники основной частоты необходим нелинейный элемент с характеристикой, описываемой полиномом n - степени. Однако амплитуды гармоник при таком использовании нелинейного элемента очень малы.

Целесообразно в умножителях частоты использование нелинейного элемента с характеристикой, описываемой кусочно-линейной аппроксимацией. В этом случае ток, протекающий через нелинейный элемент, будет содержать постоянную составляющую и токи первой и высших гармоник связаны с углом отсечки q. Соответствующим выбором угла отсечки q можно выделить n -ю гармонику основной частоты.

Фильтр умножителя частоты должен быть настроен на частоту выделяемой гармоники.

Умножение частоты используется в тех случаях, когда необходимо от одного источника с частотой w получить несколько кратных частот. В последнее время в связи с освоением сверхвысоких частот возникает необходимость получать колебания с частотой 5-10 Ггц. Однако активные элементы (лампы и транзисторы) на таких частотах не позволяют осуществить получение мощных колебаний. В этом случае колебания генерируются на сравнительно низких частотах (порядка сотен Мгц) и подаются на цепочку умножителей, в которых осуществляется многократное умножение сигнала (до 5-10 Ггц). В таких умножителях используются полупроводниковые приборы с нелинейной емкостью, так называемые варакторы.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

Поиск по сайту:

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.003 сек.)