Details

Умножители частоты гармонического сигнала позволяют получать стабильные колебания высокой частоты при относительно низкой частоте выходного сигнала задающего генератора. Существующие умножители частоты гармонического сигнала имеют невысокое быстродействие, низкий КПД, высокий уровень побочных гармоник и ограниченный диапазон рабочих частот. В работе описаны принципы построения и функционирования умножителей частоты гармонического сигнала, основные их недостатки и области применения. Предложен новый принцип умножения частоты синусоидального напряжения, основанный на регулировании фазы входного сигнала в пределах 360 градусов фазовращателем, который управляется переменным напряжением, его амплитуда имеет пилообразную форму и равна амплитуде входного сигнала. Разработка и исследование умножителей частоты, реализующих предложенный принцип, осуществлены методами структурного проектирования и математического моделирования. Представлены результаты разработки гармонических удвоителя и утроителя частоты, которые имеют более высокие показатели, чем известные, и работают на основе предложенного принципа. Приведены их структурные схемы. Составлены имитационные модели рассматриваемых умножителей частоты в среде Matlab & Simulink и получены осциллограммы их работы, подтверждающие работоспособность данных умножителей и правильность выбора технических решений. Разработан управляемый умножитель частоты, имеющий высокое быстродействие, низкий уровень побочных гармоник, широкий диапазон рабочих частот и регулируемый коэффициент умножения, включая дробные его значения. Показано, что коэффициент умножения описанных умножителей частоты гармонического сигнала может достигать нескольких десятков.

Harmonic signal frequency multipliers allow for attainment of stable high-frequency oscillations at relatively low frequency of reference generator output signal. The existing harmonic signal frequency multipliers have low speed, low efficiency, a high level of side harmonics and a limited range of operating frequencies. In this work, the principles of construction and functioning of harmonic signal frequency multipliers, their main disadvantages and applications are described. A new principle of multiplication of frequency of the sinusoidal voltage is proposed, based on the regulation of input signal phase within 360° by a phase shifter controlled by an alternating sawtooth voltage with amplitude equal to input signal amplitude. The development and research of frequency multipliers implementing the proposed principle was carried out by methods of structural design and mathematical modeling. The results of the development of harmonic frequency doubler and tripler, which have stronger performance than known ones and operate on the basis of the proposed principle, are presented. Their structural schemes are provided. Simulation models of the frequency multipliers under consideration were compiled in the Matlab & Simulink environment and oscillograms of their operation were obtained, confirming their operability and the correctness of the choice of technical solutions. A controlled frequency multiplier has been developed, having a high speed, a low level of side harmonics, a wide range of operating frequencies and an adjustable multiplication factor, including its fractional values. It was demonstrated that the multiplication factor of the developed harmonic signal frequency multipliers can reach several tens.