變容管/階躍管倍頻器,變容管/階躍管倍頻器是什么意思

倍頻器(frequency multiplier)是使輸出信號頻率等于輸入信號頻率整數倍的電路。輸入頻率為f1，則輸出頻率為f0＝nf1，系數n為任意正整數，稱倍頻次數。倍頻器用途廣泛，如發射機采用倍頻器后可使主振器振蕩在較低頻率，以提高頻率穩定度；調頻設備用倍頻器來增大頻率偏移；在相位鍵控通信機中，倍頻器是載波恢復電路的一個重要組成單元。利用非線性電路產生高次諧波或者利用頻率控制回路都可以構成倍頻器。倍頻器也可由一個壓控振蕩器和控制環路構成。

倍頻器工作原理框圖及各級波形如圖1所示。

它的控制電路產生一控制電壓，使壓控振蕩器的振蕩頻率嚴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、變容二極管倍頻器、階躍恢復二極管倍頻器等。用其他非線性電阻、電感和電容也能構成倍頻器，如鐵氧體倍頻器等。非線性電阻構成的倍頻器，倍頻噪聲較大。微波振蕩器的頻率穩定度不太高，在幾十兆赫至百兆赫的晶體振蕩器后面加上一級高次倍頻器，可以獲得具有晶振頻率穩定度的微波振蕩。另外，多級倍頻器級聯起來，可以使倍頻次數大大提高。例如，二倍頻器和三倍頻器級聯可產生六次倍頻，m級N倍頻器級聯，總倍頻次數為Nm。不過，倍頻級數增加，倍頻噪聲也加大，故倍頻上限仍受到限制。倍頻器是用來擴展信號發生器﹑頻率合成器或其它信號源的可利用頻率范圍的理想器件.

利用非線性電路產生高次諧波或者利用頻率控制回路都可以構成倍頻器.獲得倍頻器的方法有許多種,包括

1. 晶體管倍頻器.這種倍頻器的電路與調諧放大器相似，但晶體管工作點通常置于伏安特性的截止區，輸出回路則調諧在輸入頻率的 n次諧波上。

2. 變容二極管倍頻器. 由于變容二極管的非線性特性,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的成分能夠通過右邊回路,并向負載輸出有用的諧波功率。變容二極管倍頻器有時又稱參量倍頻器，它的倍頻效率與倍頻次數 n成反比，為使輸出足夠大，一般以n＜10為準。

3. 階躍恢復二極管倍頻器 　它的原理框圖如圖 4。具有陡變電容特性的階躍恢復二極管在激勵電壓作用下工作于導通和階躍兩種狀態，并在階躍瞬間形成一持續時間很短、幅度很大的尖峰脈沖。這個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。階躍恢復二極管倍頻器適于構成倍頻次數很高，但幅度不需要很大的高次倍頻器和梳狀譜發生器。

4. 其他非線性電阻、電感和電容也能構成倍頻器，如鐵氧體倍頻器等。也可采用根據鎖相環原理構成的鎖相環倍頻器和同步倍頻器。但是，這類倍頻器線路比較復雜，倍頻次數一般不太高，而且還可能出現相位失鎖等問題。??

在正弦信號激勵下，可通過導通角求得各分解系數，則電流各次諧波分量即可完全確定。為了獲及各級波形圖獲得純凈的高次諧波，最有效的方法是提高輸出回路的有載品質因數以減少諧波分量。在此選用了推推倍頻器。所有奇次諧波被抵消，保留了偶次諧波，且二次倍頻信號值最大。

諧振網絡由λ/4傳輸線組成，由傳輸線理論知其為阻抗匹配線，通過Cc將信號傳送給負載。調整Cc的大小，使其有一合適的有載Q值，以形成衰減振蕩。λ波長附近的信號從階躍二極管出發至負載，返回一部分。如此往返多次，在負載上得到一個逐漸衰減的振蕩波形。選擇適當的Q值，使脈沖能量在輸入信號的一個周期內衰減殆盡，以使在λ附近的信號得到集中。

變容管倍頻器是利用了變容管的非線性電容特性實現倍頻．而階躍管倍頻器是利用階躍管的電子躍遷效應產生的電流脈沖實現倍頻。

階躍管倍頻器的分析方法有兩種：一是頻域分析法，這種方法是根據電荷、電流、倒電容的解析式進行傅里葉分析的方法，可得到偶次倍頻的公式和表格。另一種方法是時域分析法。這種方法是將階躍管等效成一個電抗開關，只分析其導通與截止兩種狀態的電路特性。在作一些近似處理后，可以得到任意階躍管的設計公式與數據。這兩種方法各有其優缺點，頻域法比較嚴格準確，但有局限性，對D≠2和奇次倍頻情況不使用；時域法物理概念清楚，但設計誤差比較大，工程應用時要通過實驗驗證。另外，多級倍頻器級聯起來，可以使倍頻次數大大提高。例如，二倍頻器和三倍頻器級聯可產生六次倍頻，m 級N 倍頻器級聯，總倍頻次數為Nm。不過，倍頻級數增加，倍頻噪聲也加大, 故倍頻上限仍受到限制。