丙类倍频器

    在无线电发射机、频率合成器等电子设备中 ,广泛地运用了倍频器。它的功能是将频率为f c 的输入信号变换成频率为nf c 的输出信号(n为正整数)。采用倍频器的优点是:

    1.能降低电子设备的主振频率,对提高设备的频率稳定度有利。因为振荡器的频率越高,频率稳定度就越差，一般主振器频率不宜超过5MHz。因此,当发射机频率高于5MHZ时,通常采用倍频器。

    2.在通信机的主振器工作波段不扩展的条件下,可利用倍频器扩展发射机输出级的工作波段。例如,主振器工作在(1.5～3)MHz,在其后采用放大倍频级,该级在波段开关控制下,既能工作在放大状态,又能工作在二倍频或四倍频状态。这样,随波段开关的改变,发射机输出级就可获得(1.5～3)MK(3～6)M怡和6～１2)ＭＨＺ三个波段的输出。

    3.在调频和调相发射机中,采用倍频器可加大频移或相移,即可加深调制深度。

    倍频器按其工作原理可分为三类。一类是和丙类放大器电流脉冲中的谐波经选频回路获得倍频。第二类是利用模拟乘法器实现倍频。第三类是利用 PN结电容的非线性变化,得到输入信号频率的谐波,经选频回路获得倍频,称为参量倍频器。当工作频率为几十MHz时,主要采用三极管丙类倍频器,而当工作频率高于１０００ＭＨＺ时,主要采用变容二极管、阶跃二极管构成的参量倍频器。乘法器构成的倍频器主要受乘法器的上限工作频率的限制。目前,乘法器的上限工作频率可１０００ＭＨＺ本节仅介绍丙类倍频器的基本原理。

    在丙类工作时 ,晶体管集电极电流脉冲中含有丰富的谐波分量。如果把集电极谐振回路调谐在二次谐波或三次谐波频率上。那么,放大器只有二次谐波电压或三次谐波电压输出。这样的丙类放大器就成为二倍频器或三倍频器。倍频器的输入、输出电压瞬时值可写为

ｕ b =U ｂm ｃｏｓωt

ｕ ｃ =ｕ ｃｎｍ ｃｏｓnωt

而晶体管极间瞬时电压可写成为

U ｂｅ =V ｂｂ +U bｍ ｃｏｓωt

ｕｃｅ =V ｃｃ -U ｃｎｍ ｃｏｓωt

式中 ,U ｃｎm 为回路两端的n次谐波电压振幅。

    利用高频功率放大器的分析结果 ,n次倍频器输出的功率和效率为

Pon=1/2UcnmIcnm=1/2UcnmI cM α n (θc)

ηcn=Pon/P = =UcnmIcMαn(θc)/2VccIco1=Ucnmα n (θc)/2Vccα 0 (θc)

由余弦脉冲分解系数可知 ,无论通角θc为何值,问α(θc)均小于α 1 (θc),也就是在同样条件下,丙类倍频器的输出功率都低于丙类放大器的输出功率和效率。

    为了提高输出功率和效率 ,丙类倍频器在通角θc的选取上,必须满足

θ c=120/n

    因为 n=2时,θc=60,α 2 (θc)为最大值;有n=3时,θc=40 · α 3 (θc)为最大值。所以,二倍频器的θc应取60。,三倍频器的θc应取40 。 。这样,对应的输出功率和效率达最大。
     单级丙类倍频器一般只作为二倍频器或三倍频器使用。若要提高倍频次数 ,可以采用多级丙类倍频器来实现。