無線パルス周波数乗算。スキーム、説明

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無線パルスの周波数逓倍。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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安定性、校正精度、およびはかりでの周波数読み取りに関する最新の要件を満たす短波アマチュア無線局および測定機器を設計する場合、重大な問題が発生します。主なものは、非常に安定した、正確に校正された基準周波数を取得することです。

固定周波数を取得する最も簡単な方法は、適切な周波数の共振器を備えた水晶発振器を使用することです。ただし、必要な周波数に合わせて水晶振動子を選択できるとは限りません。また、共振器の周波数の広がりは、チューニング要素で常に補正できるとは限りません。固定周波数を取得する他の一般的な方法は、直接低周波発振器の周波数乗算とヘテロダインです。

直接周波数乗算の方法は、ジェネレータGからの調和振動がNEの非線形要素の入力に供給され（図1、a）、長方形、正弦波、またはその他のビデオのシーケンスに変換されるという事実にあります。周期Tおよびパルス持続時間tのパルス。

無線パルス周波数増倍

ビデオパルスのスペクトル（図1b）は、基本周波数の倍数である高調波で構成されており、その振幅は高調波数の増加とともに減少します。したがって、数値の大きい高調波の使用は、レベルが低く、(F フィルターを使用して) 必要な高調波をフィルター処理するのが難しいため、実用的ではありません。

マルチプライヤのエネルギー出力スペクトルは、変換効率を特徴付けます

無線パルス周波数増倍

ここで、Рс は有用な高調波のパワーです。 Рtot - すべてのコンポーネントの力。

NE 出力での信号の「純度」は、サイド高調波係数によって特徴付けられます。

無線パルス周波数増倍

ここで、Upは有用な高調波の振幅、Ubは隣接する高調波の振幅です。

表から、使用する高調波の数が増えると、効率が上がることがわかります。変換は非常に急速に減少します。したがって、増倍率が数単位（通常は3〜5）以下の場合は、ビデオパルス乗算器を使用することをお勧めします。大きな増倍率を得るには、出力の選択要素と直列にいくつかの増倍および増幅ステージをオンにする必要があります。

高調波数、n	コサインビデオパルス		短い矩形ビデオパルス
高調波数、n	n	y	n	y
2	0,22	-	0,16	1
3	0,14	1,8	0,15	1
4	0,11	1,2	0,14	1
5	0,08	1	0,13	1
10	0,04	0,8	0,1	1
30	0,02	0,7	0,05	1
50	0,0	0,5	0,033	1
100	0,002	0,5	0,018	1

短い矩形ビデオパルスのスペクトルは高調波が豊富です。この表は、高調波数の増加に伴って n がコサインパルスの場合よりもゆっくりと減少することを示していますが、それでも小さい値です。副次高調波の係数は大きく、スペクトルの有害な成分を減衰させるには複雑な選択デバイスが必要です。

周波数グリッドがヘテロダイン法によって形成されている場合、水晶共振器の選択、それらの周波数の適合または調整に問題があります。

無線パルス周波数逓倍器

1000までの高調波の使用を可能にする無線パルス周波数乗算の方法は、1952年にV.I.Grigulevichによって私たちの国で最初に提案されました。この方法の注目すべき特性は、ほぼ理想的なスペクトルが得られる可能性でもあります。これは、変換された信号が、特定の条件を満たす高周波充填を伴う一連のパルス（無線パルス）の形式で与えられるという事実によって達成されます。

無線パルスとビデオパルス (図 1、b を参照) の場合、スペクトルの高調波間の形状、幅、および距離は、パルスの形状、持続時間、および繰り返し率によって決まります。さらに、パルス充填周波数は、周波数軸上のスペクトル包絡線の最大値の位置を決定します。周波数軸上の高調波の位置は、パルスからパルスへの振動の初期位相の変化の法則に依存します。

個々のパルスの高周波充填の初期フェーズがランダムな法則に従って変化する場合、周波数軸上の高調波の位置もランダムな値になります。このような無線パルスシーケンスのスペクトルは、エンベロープ内で連続 (ノイズ) になります。

無線パルスの初期位相がコヒーレントである場合、つまり、無線パルスはいわば2つの連続正弦波振動から「切り取られ」ている場合（図2、a）、スペクトル包絡線の最大値（図XNUMX）。図 XNUMX の b) は充填周波数 (fo) と一致し、周波数軸上の高調波の位置は充填周波数によって決定されます。これは、この場合の欠点です。このような振動は、矩形パルスによって変調された連続的なものと見なすことができます。

無線パルス周波数増倍
Ris.2。

無線パルスの初期位相P3が同じで一定である場合（隣接するパルスの高周波充填間に一定の位相シフトがある場合）、パルスのシーケンスは純粋に周期的になります（図3a）。このようなシーケンスのスペクトル（図XNUMXb）は、繰り返し周波数の倍数であり、充填周波数に依存しない高調波で構成されます。

無線パルス周波数増倍

したがって、この場合、繰り返し周波数を乗算する効果が発生します。最大振幅の高調波の周波数はデューティサイクルに近いです。スプリアス高調波、特に隣接する0,9つの高調波の減衰を大幅に得ることができ、その結果、乗算器の出力でのフィルタの要件を大幅に減らすことができます。隣接する高調波の振幅の減少率は、パルス幅に依存します。 mが大きいほど、f®に近く、エンベロープの零点が配置されることが多くなり、高調波の減衰が速くなります。これは、効率を上げて副高調波の係数を減らすために、比率m /Tを増やす必要があることを意味します。m/Tの実際に達成可能な最大値は0,95〜0,9の範囲にあります。この場合、係数nは0,1の値に達し、y=0,5になります。しかし、比率がm / T = 0,5であっても、無線パルス乗算はビデオパルス乗算よりも大きな利点があり、値n=0,6およびy=XNUMXを提供します。

無線パルス周波数増倍器の構築方法。

図に図４は、無線パルス周波数増倍の原理に基づいて構築された局部発振器のブロック図を示している。

無線パルス周波数増倍
Pic.4

KG 水晶振動子からの振動は、NO の非線形要素に供給されます。非線形要素が RE の制御要素に供給された後に形成されるビデオパルスは、自己発振器 G の発振の発生または破壊の条件を作成します。その周波数の安定性は必須ではありません。動作高調波の振幅はそれに依存しますが、高調波周波数の安定性はクォーツ発電機の安定性によって決まります。高周波充填振動の発生プロセスは、各パルスに対して同じように発生する必要があります（図3a）。同様のプロセスは、自己発振器でのみ実行できます。実際の回路は、自己発振を妨害するために使用されるパラメータに応じて、さまざまな方法で構築できます。

短波範囲の低電力発電機では、回路の等価抵抗が変化する回路を使用することをお勧めします。このような回路の動作原理は、図5を使って説明できます。 XNUMX.

無線パルス周波数増倍
Pic.5

LC回路は自己発振器Gの発振システムです。発振回路と並列に、ダイオードDが分離コンデンサSBを介して接続されます。GIジェネレータからのバイポーラビデオパルスは、抵抗Rを介してダイオードに供給されます。正のパルスがダイオードに到達した瞬間に、ダイオードはロックされ、自励発振がジェネレータで発生し始めます。負のパルスの間、ダイオードが開き、回路をシャントします。発電機の振動が壊れます。抵抗Rは、ダイオードがロックされているときに回路をシャントしすぎないように選択する必要があります。ダイオードの代わりに、トランジスタやランプを使用できます。図に図６は、ランプ特性の傾きが駆動パラメータとして使用される回路を示している。

無線パルス周波数増倍
Pic.6

パルスを受信すると、ランプのアノード電圧が上昇し、アノード電流が増加し、高周波発振が発生します。パルスがない場合、アノードの電圧が低下し、発振が停止します。同様のスロープ制御をランプのグリッド回路に実装できます。図に図７は、トランジスタを使用する回路の変形を示している。

無線パルス周波数増倍

フィードバック係数が励起パラメータとして機能する回路があります。

パルス整形デバイスは、高調波の漏れを防ぐために十分にシールドする必要があります。電源回路の適切なフィルタリング、一般的な設置規則への準拠、およびデカップリングの使用が必要です。スプリアス干渉と放射線に対抗する根本的な方法のXNUMXつは、低レベルでの信号の形成です。したがって、トランジスタ回路の使用を特にお勧めします。同時に、機器の寸法、重量、およびエネルギー消費量も削減されます。

アマチュアの短波および測定機器の設計者にとって、固定周波数を取得するための上記の方法は魅力的である可能性があります。次に、回路を構築するための上記の原則を使用して、創造性の要素を回路に導入することで、設計者は他の技術的ソリューションの中でこの方法の場所を見つけることができます。

文学:

1. V. I. Grigulevich 周波数を掛ける新しい方法。「Elektrosvyaz」、1956年、第6号。
2. V.I.GrigulevichおよびN.Ya。Immoreev。無線パルス周波数変換。「ソビエトラジオ」、1966年。
3. I. Kh. リズキン。周波数乗数と分周器。「コミュニケーション」、1966年。
4. B. プリーストリー。 VHF クォーツ校正器。 RSGB Bulletin、1967 年 XNUMX 月

著者: T.ラブティン (UA3CR); 出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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