Умножитель на безинерционном активном элементе

При включении в выходную цепь идеального безинерционного транзистора избирательной нагрузки форма напряжения на коллекторе будет практически гармоническая.

Кроме настройки избирательной выходной ЦС на N-ю гармонику, УЧ отличается от ГВВ, работающего с первой гармоникой входного сигнала, углом отсечки. Выбор угла отсечки зависит от требований, предъявляемых к УЧ в отношении выходной мощности P, коэффициента полезного действия, коэффициента передачи по мощности Кр, степени подавления побочных гармоник и др. Амплитуда N-й гармоники тока коллектора определяется коэффициентом Берга. Максимум КПД соответствует максимуму коэффициентов Берга и достигается при угле отсечки 120°/N.

На практике чаще всего в одном каскаде используются кратности умножения N, равные 2, 3, реже 4 и более. Увеличение кратности умножения в одном каскаде приводит к резкому снижению выходной мощности и коэффициента передачи Кр. Работать с небольшими мощностями (менее 1мВт) на выходе умножителя нежелательно из-за повышения относительного уровня шумов. Другое ограничение кратности умножения в одном каскаде связано с возрастающей трудностью фильтрации побочных гармоник, особенно ближайших к рабочей. Для решения этой задачи приходится усложнять схему, прибегая к двухтактному включению транзисторов и усложнению выходного фильтра УЧ.

Влияние побочных составляющих спектра выражается в том, что на выходе УЧ получается амплитудно-модулированное колебание. Глубина этой модуляции уменьшается с ростом добротности колебательной системы. Эта паразитная амплитудная модуляция (ПАМ) может оказывать неблагоприятное воздействие на режим последующих каскадов, особенно работающих с малыми углами отсечки, например умножителей частоты. Кроме того, возникает амплитудно-фазовая конверсия (паразитная фазовая модуляция, сопровождающая ПАМ). Это явление может быть особенно заметным на повышенных частотах, когда проявляется зависимость запаздывания максимума импульса коллекторного тока от угла отсечки. Добротность нагруженного одиночного контура обычно не превышает нескольких десятков единиц, а требования к уровню побочных составляющих спектра выходного сигнала УЧ бывают весьма высокими. Как правило на выходе передатчика побочные составляющие спектра должны быть подавлены не менее чем на 60 дБ. При большой кратности умножения это приводит к необходимости подавления побочных составляющих спектра на выходе каждого каскада умножения до уровня -(80...100) дБ. Поэтому высококачественные умножители обычно содержат многоконтурные колебательные системы и строятся по двухтактной схеме, подавляющей четные гармоники.

Указания по подготовке к работе

1. Изучить [2] главу 2.20 "Умножители частоты".

2. По элементам схемы рассчитать резонансную частоту и характеристическое сопротивление фильтрующего контура в коллекторной цепи транзистора умножителя.

Задание на работу

1. Измерить напряжение на входе и выходе умножителя частоты.

2. Измерить амплитудную характеристику умножителя частоты.

3. Измерить амплитудно-частотную характеристику умножителя частоты.

4. Определить резонансную частоту и добротность колебательной системы умножителя частоты.

5. Определить угол отсечки транзистора умножителя частоты.