文档介绍：● 7 ●功率上变频器与变容管倍频器
功率上变频器与变容管倍频器都可把低频信号变换成高频微波信号,核心非线性器件是变容管。前者需要一个高频率泵浦,有变频增益;后者直接将信号频率倍乘。在微波工程技术中均广泛应用。
一﹑功率上变频器
其原理图如右图所示
输入信号频率为和,>>,输出信号频率为
对应上边带上变频器,对应下边带上变频器。
由门罗关系知上边带上变频器是绝对稳定的
下边带上变频器是潜在不稳定的
实际应用中多为上边带上变频器,广泛应用于微波中继和卫星转发的发射支路。
二电荷分析法变容管的电容是随电压变化的,由于,而电荷必然随电压变化,电流又是电荷的时间变化率,分析各次谐波的电荷变化规律,可了解发生在变频﹑倍频过程中许多相关信息。
1﹑变容管上的电压﹑电荷关系

==
当时.

当时.

上式相比得:
时
对突变结管子.
令有,这时.

2﹑上变频器的电荷分析
设激励电荷为,工作点取在.
令
则
电压为
电流为
比较u和i可知电压电流的同频率分量之间既有同相分量又有正交分量。
电路对呈负阻及容抗,而对,均呈正阻及容抗.
可算出变频增益G和效率为,
当时与门罗关系结论一致。
3﹑等效电路分析
利用右图等效电路,列出回路方程可得:

可求出输入﹑输出阻抗为:

调谐时
∴①和表示式对和对称,两端都匹配则;
②该电路绝对稳定,没有负阻;
③调谐时,匹配时;
④。
4﹑参量上变频器实际电路
信号支路有低通滤波和阻抗匹配,泵浦和和频支路均为高频带通滤波兼匹配。泵浦﹑信号为输入,和频则为输出。
二﹑参量倍频器
倍频器的作用是把较低频率信号变换成整数倍的高频率信号。为了实现倍频,必须使用非线性器件,目前最广泛使用的是变容管。根据门—罗关系在倍频中,实际电路中由于﹑等寄生参数存在,效率很低,即。
1﹑倍频原理在实际倍频器中为了实现大于二次倍频,采取以下措施:
⑴采用线性缓变结变容管,可产生三次以上频率分量;
⑵变容管工作在过激励状态,则输入电压电荷波形可分解成谐波丰富的正弦分量,从而在的管子上也可实现高次倍频;
⑶设置空闲回路,使之实现频率的二次变换,如1—2—4﹑1—3—4﹑1—2—3—4等
(4)设计匹配电路
依信号源和管子连接方式不同有: