Умножители частоты. 
Медицинская электроника: основы биотелеметрии

С выхода кварцевых ЗГ обычно получают гармоническое колебание с частотой, не превышающей 50…60 МГц. Для получения высокостабильных колебаний более высокой частоты применяют умножители. При этом относительная нестабильность колебаний до умножения и после умножения не меняется: (яДсо₀) / (жо₀) = Дсо / со₀ (п — коэффициент умножения) и определяется только нестабильностью кварцевого ЗГ.

Различают две основные группы умножителей частоты. В умножителях первого типа используется нелинейное преобразование сигнала ЗГ с помощью нелинейных четырехполюсников или двухполюсников. Работа умножителей второго типа основана на стабилизации частоты псо₀ опорным сигналом с частотой со₀ с помощью различных схем синхронизации и фазовой автоподстройки частоты. Следует отметить, что наибольшее распространение в передатчиках БТМС нашли умножители первого типа, поэтому в дальнейшем именно они будут предметом нашего рассмотрения.

Умножитель частоты с нелинейным четырехполюсником.

Общая схема умножителя частоты с нелинейным четырехполюсником изображена на рис. 6.21. В качестве нелинейного четырехполюсника используют обычно полевые или биполярные транзисторы. На рис. 6.22 изображен пример схемы нелинейного резонансного умножителя на базе биполярного п-р-п транзистора. На его входе действует постоянное смещение U0 и напряжение задающего генератора нзг с частотой со:

Учитывая, что умножитель работает в режиме большого сигнала, аппроксимируем входную вольт-амперную характеристику (ВАХ) в виде кусочноломаной прямой (рис. 6.23):

где S = di / du — дифференциальная крутизна ВАХ; м_отс — напряжение отсечки; и_бэ = U₀ + U_m cos со, 6.

Если некоторую точку А выбрать таким образом, чтобы вышла за линейный участок ВАХ, то на выходе получим искаженный сигнал с углом отсечки 0 (см. рис. 6.23). Амплитуду коллекторного тока п-й гармоники при этом можно определить по известной формуле.

где у"(0) — функция Берга и-го порядка:

Во многих справочниках приводятся значения функции Берга для различных п [28, 31].

Резонансный контур умножителя настраивается на частоту требуемой гармоники жо₍. При этом амплитуда выходного напряжения будет равна.

где R₀₃ — резонансное сопротивление контура. Для получения максимальной амплитуды выходного сигнала умножителя угол отсечки 0 выбирают из условия.

т.е. чем выше коэффициент умножения /7, тем меньше должен быть угол отсечки.

Коэффициент полезного действия умножителя характеризуется отношением выходной мощности по /7-й гармонике Р_п к мощности первой гармоники Р_х г| = Р_п/Р_х. Кпд транзисторных умножителей обычно не превышает 30%, поэтому они, как правило, включаются в начале высокочастотного тракта передачи и затем применяются усилители, построенные по схеме, аналогичной изображенной на рис. 6.22. Разница заключается только в том, что рабочая точка в резонансных усилителях выбирается на линейном участке с тем, чтобы на выходе получить неискаженный гармонический сигнал частоты «со,. При этом ток на выходе будет равен.

где /₀ = S (и₀ — и_отс) — постоянная составляющая коллекторного тока; I_m = = SU_m.