倍频器使用方法

倍频器

什么是倍频器？小编所知倍频器（frequency multiplier）使输出信号频率等于输入信号频率整数倍的电路。利用非线性电路产生高次谐波或者利用频率控制回路都可以构成它。输入频率为f1，则输出频率为f0＝nf1， 系数n为任意正整数，称倍频次数。倍频器用途广泛，如发射机采用倍频器后可使主振器振荡在较低频率，以提高频率稳定度；调频设备用倍频器来增大频率偏移；在相位键控通信机中，倍频器是载波恢复电路的一个重要组成单元。利用非线性电路产生高次谐波或者利用频率控制回路都可以构成倍频器。

                                       图1、倍频器

ADS软件对倍频器的嵌入式电特性仿真

利用ADS射频仿真软件和嵌入法对倍频器的环境阻抗、有效激励电平进行了研究，针对倍频器输出端外加负载后对倍频效率产生的影响，提出了改进方法并进行了实际验证。众所周知，在用倍频链实现高频、高稳微波振荡源的过程中，倍频器倍频效率的高低不仅对简化电路和保持电路稳定性影响较大，而且对整个电路杂散、谐波的抑制都起着重要作用。传统的设计过程需要复杂的理论推导、大量的试验验证，或者依赖于经验进行设计而在现实工程应用中，有时却需要一些特殊的倍频器，如频率不是很常用，倍频次数又较高，采用外协加工，成本和时间都不划算等。对于这些既没有相关的工程设计经验，又无法获得倍频三极管器件完整的物理参数的情况，探索一个能快速有效设计出高性能倍频产品的方法就显得十分有必要了。

                                    图2、 倍频器/分频器

在ADS射频仿真软件的帮助下，以AT42086（三极管）５倍频器（将114.8MHz倍到574MHz）为例，可以较完整地研究各种外围条件对倍频效率的影响。仿真方法：当把倍频器单独看成为嵌入式器件时，在某个三极管的特定静态工作点下，倍频器两端的输入阻抗特性、输入端的激励电平对倍频效率都呈现出一种特殊的规律（比如说倍频器的激励电平并不是越高越好，有时高的激励电平反倒比低电平激励时产生的谐波幅度低）。因此，如何确定正确的直流工作点、输出端LC谐振回路和有效的激励电平是设计中面临的关键问题。鉴于这种情况，设计时可以充分利用现代射频设计工具来进行仿真以加快研发过程并设计出性能较好的倍频产品。

利用ADS仿真软件中相应的功能模块SmZ1、SmZ1（注意：SmZ1、SmZ2模块输出的是共轭值，由于设计时应该赋给倍频电路真值以模拟真实环境，所以要将结果取共轭），可以比较容易地处理仿真时电路外围环境阻抗问题，对于倍频的前级（比如放大电路），可以在软件中先建立放大电路原理图，然后设置SmZ1模块（测得输出阻抗，也就是倍频器输入的环境阻抗）并运行仿真以得到结果。同理，还应对倍频的后级电路做类似处理以得到倍频输出端的环境阻抗。这里所讲的后级电路一般是指带通滤波电路，对于大部分外购的滤波器，其输入、输出端口都要求在50Ω匹配条件下，因此，可以把50Ω假设成倍频器的输出环境阻抗直接带入倍频电路进行仿真。