Умножитель частоты

Определение "Умножитель частоты" в Большой Советской Энциклопедии

Умножитель частоты, электронное (реже электромагнитное) устройство, предназначенное для увеличения в целое число раз частоты подводимых к нему периодических электрических колебаний. Отношение f_вых/f_вх (f_вх и f_вых – частоты колебаний соответственно на входе и выходе Умножитель частоты) называется коэффициента умножения частоты m (m ³ 2; может достигать нескольких десятков). Характерная особенность Умножитель частоты – постоянство т при изменении (в некоторой конечной области) f_вх, а также параметров Умножитель частоты (например, резонансных частот колебательных контуров или резонаторов, входящих в состав Умножитель частоты). Отсюда следует, что если f_вх по каким-либо причинам получила приращение Df_вх (достаточно малое), то приращение Df_вых частоты f_вых таково, что Df_вх/f_вх = Df_вых/f_вых, т. е. относительная нестабильность частоты колебаний при умножении остаётся неизменной. Это важное свойство Умножитель частоты позволяет использовать их для повышения частоты стабильных колебаний (обычно получаемых от кварцевого задающего генератора) в различных радиопередающих, радиолокационных, измерительных и др. установках.

Наиболее распространены Умножитель частоты, состоящие из нелинейного устройства (например, транзистора, варактора, или варикапа, катушки с ферритовым сердечником; электронной лампы) и электрического фильтра (одного или нескольких). Нелинейное устройство изменяет форму входных колебаний, вследствие чего в спектре колебаний на его выходе появляются составляющие с частотами, кратными f_вх. Эти сложные колебания поступают на вход фильтра, который выделяет составляющую с заданной частотой mf_вх, подавляя (не пропуская) остальные. Поскольку такое подавление в реальных фильтрах не является полным, на выходе Умножитель частоты остаются нежелательные (т. н. побочные) составляющие, т. е. гармоники с номерами, отличными от m. Задача облегчается, если нелинейное устройство порождает практически только m-ю гармонику f_вх, – в этом случае иногда обходятся без фильтра (известны подобные Умножитель частоты на туннельных диодах и специальных электроннолучевых приборах). При m > 5 бывает энергетически выгоднее использовать многокаскадные Умножитель частоты (в них выходные колебания одного каскада служат входными для другого).

Находят применение также Умножитель частоты, действие которых основано на синхронизации автогенератора (см. Генерирование электрических колебаний). В последних возбуждаются колебания с частотой f₀ = mf_вх, которая становится в точности равной mf_вх под действием поступающих на его вход колебаний с частотой f_вх. Недостаток таких Умножитель частоты – сравнительно узкая полоса значений f_вх, при которых возможна синхронизация. Кроме указанных, некоторое распространение получили радиоимпульсные Умножитель частоты, в которых на вход электрического фильтра подаются радиоимпульсы определённой формы, вырабатываемые под действием входных колебаний с частотой f_вх.

  Основная проблема при создании Умножитель частоты – уменьшение фазовой нестабильности выходных колебаний (обусловленной случайным характером изменения их фазы), приводящей к увеличению относительной нестабильности частоты на выходе по сравнению с соответствующей величиной на входе. Строгий расчёт Умножитель частоты связан с интегрированием нелинейных дифференциальных уравнений.

Лит.: Жаботинский М. Е., Свердлов Ю. Л., Основы теории и техники умножения частоты, М., 1964; Ризкин И. Х., Умножители и делители частоты, М., 1966; Бруевич А. Н., Умножители частоты, М., 1970; Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах, М., 1973.
  И. Х. Ризкин.