一种高倍频器

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1、应用科技总第70期Y!NGYONGKEJ}1992第3期一种高倍频器黄锡泉(电子工程系)【摘要】本文在分析了常用的倍频器的基础上,提出了一种较实用的高倍频器.文中阐述了这种高倍频器的工作原理,分析了其中组成单元,并例举了七倍频电路.①关键词:高倍频器;丙类倍频器;对称限幅器;谐波1引言,,在无线电通讯和遥测系统中要求发射机和接收机本振频率的稳定性很高很高稳定性的晶体频率通常不超过SMHz.所以,为了得到很稳定的较高工作频率就需要倍频.,,,.例如在便携式电台中要得到很高发射频率和较大的频移往往需要高次倍

2、频〔’刃在电子测量中,为了得到频率准确度和频率稳定度很高的信号源,需要应用频率合成方法(即直接合成法和间接合成法).在直接合成法中,常常是利用石英振荡器产生的基,.〔,〕准频率变换成十个谐波频率这就需要用各种倍频(包括高次倍频),,,在上述各种倍频应用中低的倍频次数(例如23但不超过5次)容易得到:对,,,,,于高的倍频次数如果它是合数(例如6891.0”二)也可用二级倍频来得到如果,,.它不是合数(例如711.3”…)就较难得到本文提出了利用对称限幅器来构成高倍频器的方法.以七倍频为例.为了说明方便,

3、先从分析常用的丙类倍频器开始.2丙类倍频器的简要分析丙类倍频器是常用的一种倍频器,它是利用晶体管炭网甲}州,特性的非线性把正弦波变为正弦脉冲(如图1所示),再用选频回路将它的某次谐波选出,完成倍频的拭作用.这类倍频器在形式土与丙类放大器相似.,在放大器工作丙类时如果把集电极谐振回路调谐在二次(或三次)谐波频率上,那么回路将在二倍(或.图、三倍)频上谐振即放大器只有二次(或三次)谐波电I通角0与叽凡的关系①本文干1989年9月12日收到一49一.频器.压输出这样丙类放大器就成了二倍或(三倍).:。龟(〕分

4、析证明最佳通角0与倍频次数的关系是。”0二120/(1),,n的:随着倍频次数增高为了得到较大的输出功率和最佳的效率就需要l)减小通角(为了保证同样的集电极电流cI,,必须加大输入电压“。和基极偏置凡来达到),2)增加回路的等效阻抗,这是因为谐波电流幅度很小,约为放大状态的基波电流振幅的l倍.月,,由于这些原因单级丙类倍频器一般只作二倍和三倍频器使用最多也不超过4~5倍.如果还打算用丙类倍频器来得到高倍频,那么除了考虑上述因素外,还需要进一步考虑卜述问题.在高倍频时,最佳通角。很小,a,=120”/7=

5、17.1。,要把电流脉冲o例如七倍频的通角调到此值也是很困难的.,,,;此外在这样小的通角0下当输入信号减小约2%时由于通角的变化可使集电极.,电流七次谐波分量减小到50%左右因此如果要使这种七倍频器能得到较稳定的谐,.残。E。波分量就要求输人信号的幅度和基极的偏置都很稳定这也是此种高倍频器的严重缺.点。为了解决高倍频的问题,我们利用了对称方波发生器来构成倍频器.3利用对称方波发生器构成的倍频器把需要倍频的信号石加到如图2所示的对称方波发生器的输人端上,从它的输出端,汽带通可得到仅有奇次谐波分量的对称方

6、波信号发生器滤波器(如图3所示).然后利用带通滤波器选出所需的奇次谐波分量.图2利用时称方波发生器构成的倍频器“(l)表示为:图3中u114u`一已nn`十’()=(s`“`+S`3田s`ns“`+”)(2)f言言u帅,,、从式(2)可看出为了得到7次谐波分量,,,.可以滤去。3。5。和9。11。等分量由于,图3对称方波发生器输出的波形所需要的7。谐频和其他谐频之间的间隔较宽所以这种带通滤彼器也较容易实现,其滤波效果也较理想.至于对称方波发生器,在信号频率较低时,可以利用触发电路,也可以利用对称限幅器来

7、构成.这些电路都可得到较理想的方波.,,,但是信号频率较高时由于电路的寄生电容和电感使得对称方波发生器输出的波形的上升和下降沿都不很陡.实际上较容易得到的是正弦信号的对称限幅波形.这种波形的谐波分量间.的关系比上述情况复杂一50一4利用对称限幅器构成的倍频器,,如上所述在信号频率较高时容易得到如图4所示的对称限幅波形u(t).,,此信号的脉冲幅度为U,周期为石是由幅度T_,.u,为的正弦信号限幅得到的它在0一子内的表示式一艺u,:5in,rtt。!。(0《():一T_入I_动~(

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