倍頻器

1 概述

　　利用非線性電路產(chǎn)生高次諧波或者利用頻率控制回路都可以構(gòu)成倍頻器。倍頻器也可由一個(gè)壓控振蕩器和控制環(huán)路構(gòu)成。它的控制電路產(chǎn)生一控制電壓，使壓控振蕩器的振蕩頻率嚴(yán)格地鎖定在輸入頻率 f1的倍乘值f0=nf1上 。

　　倍頻器有晶體管倍頻器、變?nèi)荻O管倍頻器、階躍恢復(fù)二極管倍頻器等。用其他非線性電阻、電感和電容也能構(gòu)成倍頻器，如鐵氧體倍頻器等。非線性電阻構(gòu)成的倍頻器，倍頻噪聲較大。這是因?yàn)榉蔷€性變換過(guò)程中產(chǎn)生的大量諧波使輸出信號(hào)相位不穩(wěn)定而引起的。倍頻次數(shù)越高，倍頻噪聲就越大，使倍頻器的應(yīng)用受到限制。在要求倍頻噪聲較小的設(shè)備中，可采用根據(jù)鎖相環(huán)原理構(gòu)成的鎖相環(huán)倍頻器和同步倍頻器。但是，這類倍頻器線路比較復(fù)雜，倍頻次數(shù)一般不太高，而且還可能出現(xiàn)相位失鎖等問(wèn)題。

　　微波振蕩器的頻率穩(wěn)定度不太高，在幾十兆赫至百兆赫的晶體振蕩器后面加上一級(jí)高次倍頻器，可以獲得具有晶振頻率穩(wěn)定度的微波振蕩。另外，多級(jí)倍頻器級(jí)聯(lián)起來(lái)，可以使倍頻次數(shù)大大提高。例如，二倍頻器和三倍頻器級(jí)聯(lián)可產(chǎn)生六次倍頻，m級(jí)N倍頻器級(jí)聯(lián)，總倍頻次數(shù)為Nm。不過(guò)，倍頻級(jí)數(shù)增加，倍頻噪聲也加大，故倍頻上限仍受到限制。

2 晶體管

　　這種倍頻器的電路與調(diào)諧放大器相似，但晶體管工作點(diǎn)通常置于伏安特性的截止區(qū)，輸出回路則調(diào)諧在輸入頻率的n次諧波上。由于晶體管僅在輸入電壓正半周的部分時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，其集電極電流為一含有輸入信號(hào)基頻和各次諧波的脈動(dòng)電流。利用調(diào)諧于f0=nf1的回路的選頻作用，倍頻器即可輸出所需頻率。為使輸出信號(hào)幅度足夠大，這種倍頻器的倍頻次數(shù)較低，一般n=3～5。n增大輸出幅度將顯著減小。這種倍頻器的優(yōu)點(diǎn)具有一定功率增益。

3 變?nèi)?/h2>

　　負(fù)偏置的變?nèi)荻O管D接于輸入和輸出回路之間。由L1C1構(gòu)成的高Q濾波器只容頻率為f1的輸入信號(hào)在左邊回路產(chǎn)生電流i。由于變?nèi)荻O管的非線性特性,二極管的端電壓含有基頻f1和2f1，…,nf1等諧波頻率。在輸出端由于高Q帶通濾波器的作用，因而只有頻率為nf1的成分能夠通過(guò)右邊回路,并向負(fù)載輸出有用的諧波功率。變?nèi)荻O管倍頻器有時(shí)又稱參量倍頻器，它的倍頻效率與倍頻次數(shù)n成反比，為使輸出足夠大，一般以n<10為準(zhǔn)。

4 階躍恢復(fù)

　　具有陡變電容特性的階躍恢復(fù)二極管在激勵(lì)電壓作用下工作于導(dǎo)通和階躍兩種狀態(tài)，并在階躍瞬間形成一持續(xù)時(shí)間很短、幅度很大的尖峰脈沖。這個(gè)脈沖能譜呈梳狀均勻分布，在幾十次乃至上百次諧波頻率上仍有一定的能量輸出。階躍恢復(fù)二極管倍頻器適于構(gòu)成倍頻次數(shù)很高，但幅度不需要很大的高次倍頻器和梳狀譜發(fā)生器。