Транзисторные умножители частоты
При работе генератора колебаниями второго рода (с отсечкой тока) спектр коллекторного тока содержит ряд гармоник ( см. рисунок 3.4). В режиме усиления мощности выходная колебательная система настраивается на частоту первой гармоники и отфильтровывает высшие гармоники. В режиме умножения колебательная система настраивается на одну из высших гармоник, что и приводит к умножению частоты. Для получения на выходе УЧ максимальной мощности необходимо выбрать оптимальный угол отсечки θ, при котором ток соответствующей гармоники будет наибольшим. Из гармонического анализа косинусоидальных импульсов следует (см. рисунок 3.11), что максимум коэффициента разложения αn соответствует
и 
Однако реализовать оптимальные углы отсечки при сохранении величины импульса коллекторного тока достаточно сложно. Покажем это на примере удвоителя частоты. Оптимальный угол отсечки в этом случае составляет 60о.
Если в режиме усиления использовать угол отсечки 90о, то для получения угла отсечки 60о , при сохранении величины импульса коллекторного тока (iкмакс), потребуется удвоение амплитуды напряжения возбуждения (рисунок 3.39).
Действительно, при θ = 90ο
iкмакс = S(1-cosθ)Uу(90) = SUу(90)
Соответственно при θ = 60ο
iкмакс = S(1-0,5)Uу(60) = 0,5·SUу(60)
При неизменной величине импульса коллекторного тока получим Uу(60)=2Uу(90); т.е. для угла отсечки 60о необходимо удвоить амплитуду возбуждения.
С другой стороны
Отсюда Eу = 0,5Uу(60)-Е´у= Uу(90)-Е´у
Поскольку при θ = 90ο Eу = Е´у , напряжение смещения для угла 60о должно быть изменено на величину ΔEу = Eу - Е´у = Uу(90)
Соответственно |eумин | для угла отсечки 60о увеличится на 2Uу(90).
Таким образом, в результате перевода генератора в режим умножения частоты, увеличивается амплитуда возбуждения и входная мощность; возрастает обратное пиковое напряжение eумини соответственно опасность электрического пробоя входной цепи АЭ;уменьшается коэффициент усиления по мощности.
Учитывая эти особенности, в режиме умножения частоты существенно снижают использование АЭ по мощности и ограничиваются коэффициентом умножения не более 3-х. Угол отсечки выбирают несколько больше оптимального (в режиме удвоения частоты 70-80о, при утроении 50-60о).
При необходимости умножения с кратностью более 3-х, применяют последовательное включение нескольких удвоителей и утроителей. В этом случае общая кратность умножения определяется как произведение кратностей отдельных умножителей.
Основное достоинство транзисторных умножителей – возможность одновременно с умножением частоты получить усиление мощности входного сигнала.
Следует заметить, что при использовании в УЧбиполярных транзисторов на частоте возбуждения близкой к fT, возможен параметрический режим умножения, в котором высшие гармоники генерируются не только вследствие отсечки коллекторного тока, но и за счет нелинейной емкости коллекторно-базового перехода [ 4 ].