RU2533314C1 - Harmonic frequency multiplier - Google Patents

Harmonic frequency multiplier Download PDF

Info

Publication number
RU2533314C1
RU2533314C1 RU2013130553/08A RU2013130553A RU2533314C1 RU 2533314 C1 RU2533314 C1 RU 2533314C1 RU 2013130553/08 A RU2013130553/08 A RU 2013130553/08A RU 2013130553 A RU2013130553 A RU 2013130553A RU 2533314 C1 RU2533314 C1 RU 2533314C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
transistor
primary
resistor
transformer
Prior art date
Application number
RU2013130553/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Васильевич Тарасов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом", Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority to RU2013130553/08A priority Critical patent/RU2533314C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2533314C1 publication Critical patent/RU2533314C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Amplitude Modulation (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: harmonic frequency multiplier comprises an input transformer with primary and secondary windings, a source of sinusoidal signal, a load resistor, the first and second transistors, the power supply source, the first and second output broadband transformers, the first and second resistors, at that primary windings of the first and second output broadband transformers are coupled in series in phase, the potential output of the power supply source is coupled to the point of their connection, secondary windings of the first and second output broadband transformers are coupled in series in antiphase.
EFFECT: generating a signal of high power.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве источника синусоидальных колебаний повышенной частоты и мощности.The invention relates to the field of electronics and can be used as a source of sinusoidal oscillations of increased frequency and power.

Известны гармонические умножители частоты [1], содержащие задающий генератор, генерирующий входное гармоническое колебание, фазоинвертор с синфазным и противофазным выходами, формирующий гармонические синфазное и противофазное напряжения, первый полупроводниковый диод и второй полупроводниковый диод, при этом анод первого полупроводникового диода подключен к синфазному выходу фазоинвертора, а анод второго полупроводникового диода соединен с инвертирующим выходом фазоинвертора, нагрузочный резистор, первый вывод которого подключен к общей точке. Известные гармонические умножители частоты построены на использовании квадратичной вольтамперной характеристики полупроводниковых диодов и имеют низкую эффективность.Known harmonic frequency multipliers [1], containing a master oscillator that generates harmonic input, a phase inverter with in-phase and antiphase outputs, generating harmonic in-phase and antiphase voltages, a first semiconductor diode and a second semiconductor diode, while the anode of the first semiconductor diode is connected to the common-mode output of the phase inverter and the anode of the second semiconductor diode is connected to the inverting output of the phase inverter, a load resistor, the first output of which is connected to a common point. Known harmonic frequency multipliers are built on the use of a quadratic current-voltage characteristic of semiconductor diodes and have low efficiency.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является гармонический умножитель частоты [2], содержащий задающий генератор, сигнал с которого поступает на вход фазоинвертора с синфазным и противофазным выходами, формирующего гармонические синфазное и противофазное напряжения, первый полупроводниковый диод и второй полупроводниковый диод, при этом анод первого полупроводникового диода подключен к синфазному выходу фазоинвертора, а анод второго полупроводникового диода соединен с инвертирующим выходом фазоинвертора, нагрузочный резистор, первый вывод которого подключен к общей точке, первый транзистор, коллектор и эмиттер которого подключены к соответствующим разноименным электродам первого полупроводникового диода, второй транзистор, коллектор и эмиттер которого подключены к соответствующим разноименным электродам второго полупроводникового диода, первый конденсатор, первый вывод которого подключен к катоду первого полупроводникового диода, а второй его вывод соединен со вторым выводом нагрузочного резистора, второй конденсатор, первый вывод которого подключен к катоду второго полупроводникового диода, а второй его вывод соединен со вторым выводом нагрузочного резистора, первый резистор, первый вывод которого соединен с синфазным выходом фазоинвертора, а второй его вывод подключен к базе второго транзистора, второй резистор, первый вывод которого соединен с противофазным выходом фазоинвертора, а второй его вывод подключен к базе первого транзистора, при этом точка соединения второго вывода первого конденсатора со вторым выводом нагрузочного резистора является выходом устройства.The closest in technical essence to the claimed technical solution is a harmonic frequency multiplier [2], containing a master oscillator, the signal from which is fed to the input of a phase inverter with in-phase and antiphase outputs, forming harmonic in-phase and antiphase voltages, the first semiconductor diode and the second semiconductor diode, at the anode of the first semiconductor diode is connected to the common-mode output of the phase inverter, and the anode of the second semiconductor diode is connected to the inverting output azoinverter, a load resistor, the first output of which is connected to a common point, the first transistor, the collector and emitter of which are connected to the corresponding unlike electrodes of the first semiconductor diode, the second transistor, the collector and emitter of which are connected to the corresponding unlike electrodes of the second semiconductor diode, the first capacitor, the first output which is connected to the cathode of the first semiconductor diode, and its second output is connected to the second output of the load resistor, the second condensate p, the first output of which is connected to the cathode of the second semiconductor diode, and its second output is connected to the second output of the load resistor, the first resistor, the first output of which is connected to the in-phase output of the phase inverter, and its second output is connected to the base of the second transistor, the second resistor, the first output which is connected to the antiphase output of the phase inverter, and its second output is connected to the base of the first transistor, while the connection point of the second output of the first capacitor with the second output of the load resistor is tsya output device.

Но в известном устройстве выходной сигнал для дальнейшего применения в большинстве случаев требует дополнительного усиления.But in the known device, the output signal for further use in most cases requires additional amplification.

Техническим результатом настоящего изобретения является формирование на выходе умножителя сигнала повышенной мощности.The technical result of the present invention is the formation of the output of the multiplier signal of high power.

Технический результат достигается тем, что в гармонический умножитель частоты, содержащий входной трансформатор с первичной и вторичной обмотками, к первичной обмотке которого подключен источник синусоидального сигнала, нагрузочный резистор, первый вывод которого подключен к общей точке схемы, первый и второй транзисторы, к базам которых подключены первые выводы соответственно первого и второго резисторов, дополнительно введены источник питания, первый и второй выходные широкополосные трансформаторы, каждый из которых имеет первичную и вторичную обмотки, при этом один конец вторичной обмотки входного трансформатора подключен ко второму выводу первого резистора, второй конец вторичной обмотки входного трансформатора подключен ко второму выводу второго резистора, первичные обмотки первого и второго выходных трансформаторов соединены последовательно синфазно, к точке их соединения подключен потенциальный выход источника питания, общий выход которого соединен с коллекторами первого и второго транзисторов и подключен к общей точке схемы, свободный конец первичной обмотки первого выходного трансформатора соединен с эмиттером первого транзистора и подключен к точке соединения второго резистора и базы второго транзистора, свободный конец первичной обмотки второго выходного трансформатора соединен с эмиттером второго транзистора и подключен к точке соединения первого резистора и базы первого транзистора, вторичные обмотки первого и второго выходных трансформаторов соединены последовательно противофазно, свободный конец вторичной обмотки второго выходного трансформатора соединен с общей точкой схемы, а свободный конец вторичной обмотки первого выходного трансформатора подключен ко второму выводу нагрузочного резистора и является выходом умножителя.The technical result is achieved by the fact that in a harmonic frequency multiplier containing an input transformer with primary and secondary windings, the primary winding of which is connected to a sinusoidal signal source, a load resistor, the first output of which is connected to a common point in the circuit, the first and second transistors, to the bases of which are connected the first conclusions of the first and second resistors, respectively, additionally introduced a power source, the first and second output broadband transformers, each of which has a primary and the secondary windings, while one end of the secondary winding of the input transformer is connected to the second terminal of the first resistor, the second end of the secondary winding of the input transformer is connected to the second terminal of the second resistor, the primary windings of the first and second output transformers are connected in series, the potential connection point is connected the output of the power source, the common output of which is connected to the collectors of the first and second transistors and connected to a common point in the circuit, the free end is primary the windings of the first output transformer are connected to the emitter of the first transistor and connected to the connection point of the second resistor and the base of the second transistor, the free end of the primary winding of the second output transformer is connected to the emitter of the second transistor and connected to the connection point of the first resistor and the base of the first transistor, secondary windings of the first and second output transformers are connected in series out of phase, the free end of the secondary winding of the second output transformer is connected to a common point a circuit, and the free end of the secondary winding of the first output transformer is connected to the second output of the load resistor and is the output of the multiplier.

Новым качеством, не обнаруженным в патентной и научно-технической литературе, является то, что в заявленном устройстве при смене полярности каждую половину периода исходного гармонического сигнала происходит одновременное запирание двух транзисторов, включенных по схеме двухтактного усилителя, вследствие чего на выходе умножителя формируется вторая гармоника повышенной мощности.A new quality not found in the patent and scientific literature is that in the inventive device, when the polarity is changed each half of the period of the initial harmonic signal, two transistors are switched on simultaneously, switched on according to the push-pull amplifier circuit, as a result of which a second harmonic is formed at the output of the multiplier power.

На фиг.1 представлена схема гармонического умножителя частоты.Figure 1 presents a diagram of a harmonic frequency multiplier.

Гармонический умножитель частоты содержит источник синусоидального сигнала 1, входной трансформатор 2, первый транзистор 3, второй транзистор 4, первый резистор 5, второй резистор 6, первый выходной трансформатор 7, второй выходной трансформатор 8, нагрузочный резистор 9, источник питания 10.The harmonic frequency multiplier contains a sinusoidal signal source 1, input transformer 2, first transistor 3, second transistor 4, first resistor 5, second resistor 6, first output transformer 7, second output transformer 8, load resistor 9, power supply 10.

На фиг.2 представлены результаты моделирования работы гармонического умножителя частоты. На фиг.2 цифрами обозначено: 11 - выходной сигнал источника 1, 12 - сигнал между базой и эмиттером первого транзистора 3, 13 - сигнал между базой и эмиттером второго транзистора 4, 14 - сигнал на эмиттере второго транзистора 4, 15 - сигнал на эмиттере первого транзистора 3, 16 - выходной сигнал умножителя.Figure 2 presents the results of modeling the operation of a harmonic frequency multiplier. 2, the numbers indicate: 11 - the output signal of the source 1, 12 - the signal between the base and the emitter of the first transistor 3, 13 - the signal between the base and the emitter of the second transistor 4, 14 - the signal on the emitter of the second transistor 4, 15 - the signal on the emitter the first transistor 3, 16 is the output signal of the multiplier.

Гармонический умножитель частоты работает следующим образом. Двухполярный синусоидальный сигнал от источника 1 через выходную обмотку трансформатора 2 и резисторы 5 и 6 поступает на базы соответственно первого 3 и второго 4 транзисторов, соединенные с эмиттерами соответственно второго 4 и первого 3 транзисторов. Таким образом, между базой и эмиттером первого транзистора 3 и базой и эмиттером второго транзистора 4 поочередно через половину периода исходного сигнала прикладывается напряжение открывающей полярности 12 и 13. Транзисторы 3 и 4 поочередно через половину периода открываются, и через первичные обмотки выходных трансформаторов 7 и 8 от источника 10 протекает ток. Около моментов смены полярности исходного синусоидального сигнала величина напряжения оказывается недостаточной для открывания транзисторов, оба транзистора 3 и 4 одновременно запираются и в эти моменты отсутствует ток через первичные обмотки выходных трансформаторов 7 и 8. Таким образом, возникающий разрыв тока формирует в первичной обмотке выходных трансформаторов 7 и 8 напряжение удвоенной частоты 15 и 14. Соответственно, на вторичных обмотках трансформаторов 7 и 8 также возникает напряжение удвоенной частоты синфазное с первичным. Периодическая разность амплитуд сигналов 14 и 15 на эмиттерах транзисторов возникает за счет напряжения база-эмиттер закрытого транзистора, поступающего от источника входного сигнала. Противофазное соединение вторичных обмоток выходных трансформаторов позволяет улучшить форму и увеличить уровень выходного сигнала 16.A harmonic frequency multiplier operates as follows. The bipolar sinusoidal signal from source 1 through the output winding of transformer 2 and resistors 5 and 6 is supplied to the bases of the first 3 and second 4 transistors, respectively, connected to the emitters of the second 4 and first 3 transistors, respectively. Thus, between the base and emitter of the first transistor 3 and the base and emitter of the second transistor 4, alternating voltage 12 and 13 are applied alternately through half the period of the original signal. Transistors 3 and 4 are opened alternately after half the period, and through the primary windings of the output transformers 7 and 8 current flows from source 10. Near the moments of polarity reversal of the initial sinusoidal signal, the voltage value is insufficient to open the transistors, both transistors 3 and 4 are simultaneously locked and at these moments there is no current through the primary windings of the output transformers 7 and 8. Thus, the resulting current gap forms in the primary winding of the output transformers 7 and 8, the voltage of the doubled frequency 15 and 14. Accordingly, on the secondary windings of the transformers 7 and 8, the voltage of the doubled frequency in phase with the primary also occurs. The periodic difference in the amplitudes of the signals 14 and 15 at the emitters of the transistors occurs due to the base-emitter voltage of the closed transistor coming from the input signal source. The out-of-phase connection of the secondary windings of the output transformers can improve the shape and increase the level of the output signal 16.

На фиг.2 показано соотношение амплитуд и частоты входного 11 и выходного 16 сигналов предлагаемого умножителя частоты. Для работы предлагаемого умножителя необходимой и достаточной величиной входного сигнала является синусоидальный сигнал амплитудой 2 В. Уровень выходного сигнала зависит от напряжения питания. Формирование выходного сигнала, близкого по форме к синусоидальному, на второй гармонике исходного сигнала может быть достигнуто путем изменения величин резисторов, присоединенных к базам транзисторов. На фиг.2 приведены величины сигналов при напряжении питания 5 В и сопротивлении базовых резисторов 5 Ом, а резистора нагрузки 51 Ом. Дальнейшее улучшение формы выходного сигнала может быть достигнуто с использованием частотно-избирательной нагрузки, настроенной на вторую гармонику источника синусоидального сигнала.Figure 2 shows the ratio of the amplitudes and frequencies of the input 11 and output 16 signals of the proposed frequency multiplier. For the operation of the proposed multiplier, a necessary and sufficient value of the input signal is a sinusoidal signal with an amplitude of 2 V. The level of the output signal depends on the supply voltage. The formation of an output signal that is close in shape to sinusoidal at the second harmonic of the original signal can be achieved by changing the values of the resistors connected to the bases of the transistors. Figure 2 shows the magnitude of the signals at a supply voltage of 5 V and the resistance of the base resistors 5 Ohms, and the load resistor 51 Ohms. Further improvement in the shape of the output signal can be achieved using a frequency selective load tuned to the second harmonic of the sine wave source.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Ризкин И.Х. Умножители и делители частоты. - М.: Связь, 1976, с.216, рис.6.3.1. Rizkin I.Kh. Multipliers and frequency dividers. - M .: Communication, 1976, p. 216, Fig. 6.3.

2. Патент RU 2380822 С2, 09.09.2008. Гармонический умножитель частоты.2. Patent RU 2380822 C2, 09.09.2008. Harmonic frequency multiplier.

Claims (1)

Гармонический умножитель частоты, содержащий входной трансформатор с первичной и вторичной обмотками, к первичной обмотке которого подключен источник синусоидального сигнала, нагрузочный резистор, первый вывод которого подключен к общей точке схемы, первый и второй транзисторы, к базам которых подключены первые выводы соответственно первого и второго резисторов, отличающийся тем, что в него дополнительно введены источник питания, первый и второй выходные широкополосные трансформаторы, каждый из которых имеет первичную и вторичную обмотки, при этом один конец вторичной обмотки входного трансформатора подключен ко второму выводу первого резистора, второй конец вторичной обмотки входного трансформатора подключен ко второму выводу второго резистора, первичные обмотки первого и второго выходных трансформаторов соединены последовательно синфазно, к точке их соединения подключен потенциальный выход источника питания, общий выход которого соединен с коллекторами первого и второго транзисторов и подключен к общей точке схемы, свободный конец первичной обмотки первого выходного трансформатора соединен с эмиттером первого транзистора и подключен к точке соединения второго резистора и базы второго транзистора, свободный конец первичной обмотки второго выходного трансформатора соединен с эмиттером второго транзистора и подключен к точке соединения первого резистора и базы первого транзистора, вторичные обмотки первого и второго выходных трансформаторов соединены последовательно противофазно, свободный конец вторичной обмотки второго выходного трансформатора соединен с общей точкой схемы, а свободный конец вторичной обмотки первого выходного трансформатора подключен ко второму выводу нагрузочного резистора и является выходом умножителя. A harmonic frequency multiplier containing an input transformer with primary and secondary windings, to the primary winding of which a sinusoidal signal source is connected, a load resistor, the first output of which is connected to a common point of the circuit, the first and second transistors, to the bases of which are connected the first conclusions of the first and second resistors respectively , characterized in that it additionally includes a power source, first and second output broadband transformers, each of which has a primary and secondary coils, while one end of the secondary winding of the input transformer is connected to the second terminal of the first resistor, the second end of the secondary winding of the input transformer is connected to the second terminal of the second resistor, the primary windings of the first and second output transformers are connected in series, the potential output of the power source is connected to their connection point whose common output is connected to the collectors of the first and second transistors and connected to a common point in the circuit, the free end of the primary winding of the first the output transformer is connected to the emitter of the first transistor and connected to the connection point of the second resistor and the base of the second transistor, the free end of the primary winding of the second transistor is connected to the emitter of the second transistor and connected to the connection point of the first resistor and the base of the first transistor, secondary windings of the first and second output transformers are connected in series out of phase, the free end of the secondary winding of the second output transformer is connected to a common point in the circuit, and projectile loader end of the first secondary winding of the output transformer is connected to the second terminal of the load resistor, and is the output of the multiplier.
RU2013130553/08A 2013-07-02 2013-07-02 Harmonic frequency multiplier RU2533314C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013130553/08A RU2533314C1 (en) 2013-07-02 2013-07-02 Harmonic frequency multiplier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013130553/08A RU2533314C1 (en) 2013-07-02 2013-07-02 Harmonic frequency multiplier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2533314C1 true RU2533314C1 (en) 2014-11-20

Family

ID=53382659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013130553/08A RU2533314C1 (en) 2013-07-02 2013-07-02 Harmonic frequency multiplier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2533314C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU191295U1 (en) * 2019-04-17 2019-08-01 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) HARMONIC FREQUENCY FREQUENCY Multiplier

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1231601A1 (en) * 1984-07-09 1986-05-15 Харьковский Ордена Трудового Красного Знамени И Ордена Дружбы Народов Университет Им.А.М.Горького Frequency multiplier
SU1415411A1 (en) * 1986-09-22 1988-08-07 Московский Институт Электронного Машиностроения Frequency multiplier
US20070205844A1 (en) * 2003-12-19 2007-09-06 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Frequency Multiplying Arrangements and a Method for Frequency Multiplication
RU2380822C2 (en) * 2008-01-09 2010-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Harmonic frequency multiplier

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1231601A1 (en) * 1984-07-09 1986-05-15 Харьковский Ордена Трудового Красного Знамени И Ордена Дружбы Народов Университет Им.А.М.Горького Frequency multiplier
SU1415411A1 (en) * 1986-09-22 1988-08-07 Московский Институт Электронного Машиностроения Frequency multiplier
US20070205844A1 (en) * 2003-12-19 2007-09-06 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Frequency Multiplying Arrangements and a Method for Frequency Multiplication
RU2380822C2 (en) * 2008-01-09 2010-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Harmonic frequency multiplier

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU191295U1 (en) * 2019-04-17 2019-08-01 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) HARMONIC FREQUENCY FREQUENCY Multiplier

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Namboodiri et al. Unipolar and bipolar PWM inverter
JP2008536432A (en) Mixer circuit
RU2646319C1 (en) Sequential resonance generator
US4319204A (en) Phase modulated square wave generator
RU2533314C1 (en) Harmonic frequency multiplier
RU2380822C2 (en) Harmonic frequency multiplier
JPH04290301A (en) Frequecy doubling device
RU2581569C1 (en) Frequency doubler for sinusoidal signal
RU169928U1 (en) HARMONIC FREQUENCY FREQUENCY Multiplier
CN210137303U (en) Sine wave generating circuit and PDLC display
Narasimhulu et al. Comparative simulation analysis of harmonics in line-line output voltage of multilevel inverters for different modulation indices
RU174639U1 (en) DEVICE FOR FORMING RADIO PULSES
RU173469U1 (en) HARMONIC FREQUENCY FREQUENCY Multiplier
RU2440665C2 (en) Frequency doubler
CN203181360U (en) Double-full-bridge injection-locking power synthesis electrodeless lamp group
RU206024U1 (en) SYNCHRONOUS DETECTOR
CN203181355U (en) Double-full-bridge injection-locking power synthesis neon lamp
US3310755A (en) D.c.-a.c. conversion circuit having output frequency which is independent of load and power supply variations
RU205933U1 (en) AMPLITUDE MODULATOR
RU2783621C1 (en) Modulator of amplitude-modulated signals
CN203181391U (en) Double-full-bridge injection-locking power synthesis fluorescent lamp group
JP5786390B2 (en) Rectifier circuit
RU182445U1 (en) HARMONIC FREQUENCY FREQUENCY Multiplier
RU2008128616A (en) Harmonic frequency doubler
Solanki et al. Simulation of single phase unipolar sinusoidal pulse width modulation inverter with load voltage regulation

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20190507