3.10. Транзисторный умножитель частоты, электрическая схема, механизм работы, особенности режима работы транзистора
Умножители частоты (УЧ) гармонических колебаний предназначены для повышения частоты в целое число (N) раз. Способность сохранять относительную стабильность частоты предопределила широкое их применение для повышения частоты колебаний кварцевых автогенераторов.
Умножение частоты базируется на искажении гармонических колебаний с помощью нелинейных элементов (НЭ) и выделении из спектрального состава отклика требуемой N-й гармоники. Для этой цели используются три способа: фильтровый, компенсационный и комбинированный.
Рис. 4.13. Схемы однотактного умножителя частоты в N раз (а) и двухтактного удвоителя частоты (б)
Схема транзисторного умножителя частоты, в которой для выделения N-й гармоники используется простейший фильтр в виде параллельного колебательного контура.
Как и в обычном резонансном усилителе, транзистор работает в режиме с отсечкой коллекторного тока, при этом оптимальный угол отсечки 120°/N.
Ряд Фурье для искаженного коллекторного тока транзистора содержит все гармоники основной частоты со.
При удвоении частоты колебательный контур должен подавить соседние составляющие с частотами со и Зсо, имеющие достаточно высокий уровень.
Для получения выходного напряжения умножителя с низким уровнем побочных гармоник необходимо использовать сложные фильтры, что является недостатком приведенной схемы.
4. Автогенераторы
4.1. Состав автогенератора. Механизм работы транзисторных автогенераторов. Классические схемы автогенераторов: схема Колпитца и схема Клаппа.
Для передачи информации по радио необходим источник электромагнитных
колебаний. Простейший источник – автогенератор, то есть радиотехническое
устройство, в котором электромагнитные колебания возникают самопроизвольно.
Механизм работы автогенератора
Колебания в автогенераторе возникают, вследствие колебательного
характера переходного процесса в резонаторе при включении напряжения
источника питания. Например, если к конденсатору, заряженному до напряжения
Um, подключить катушку индуктивности, напряжение на нем будет изменяться
следующим образом
где ωрез – резонансная частота, α – коэффициент затухания. С помощью цепи
обратной связи часть напряжения резонатора поступает на вход активного
элемента, который, забирая энергию из источника питания и преобразуя ее в
электромагнитную энергию, добавляет энергию в резонатор, способствуя тому,
чтобы колебания стали незатухающими.
Транзисторный автогенератор на LC – контуре.
На рис. 3.2 приведена схема простейшего автогенератора на биполярном
транзисторе – схема Колпитца, «или емкостная трехточка».
Резонатор образован элементами L, C1 , C2.
В схеме имеется источник питания Eпит, блокировочные емкость Сбл и индуктивность Lбл, разделительная емкость Ср, сопротивление смещения на базу Rсм, а также емкость связи с нагрузкой Ссв.
Сопротивление смещения одновременно является блокировочным.
В этой схеме применена емкостная обратная связь, образованная емкостями С1 и
С2.
Для возбуждения колебаний к коллектору транзистора следует подвести напряжение питания и подобрать сопротивление автосмещения, при котором транзистор открывается.
