Frequenzvervielfacher I

Um früher in Amateurfunk-Mehrbandsendern nicht für jeden Frequenzbereich einzelne Oszillatoren bauen und abstimmen zu müssen, verwendete man das Prinzip der Frequenzvervielfachung. Hierbei wurde ein stabiler Oszillator auf der Frequenz des niedrigsten Bandes (z. B. 3,5 MHz) betrieben, dessen Ausgangssignal dann anschließend mittels Frequenzvervielfachern auf die jeweils gewünschten Amateurfunkbänder umgesetzt wurde. Hierbei ist es von Vorteil, dass die einzelnen Frequenzbänder zueinander in festen Verhältnissen stehen (z. B. 3,5 MHz, 7 MHz, 14 MHz usw.) und meist ganzzahlige Vielfache des niedrigsten Bandes sind. Hierdurch fallen auch Oberwellen wieder in einen Amateurfunkbereich, was seitens der Regulierungsbehörden durchaus gewünscht ist, um Störungen anderer Dienste durch Oberwellen zu vermeiden. Generell kann man Oszillatoren auf niedrigen Frequenzen mit höherer Stabilität einfacher konstruieren und bauen als auf hohen Frequenzen.

Abbildung EA-8.11.1 zeigt das Blockschaltbild eines Frequenzvervielfachers mit dem Faktor 2 bei dem die Eingangsfrequenz von $\qty{3,5}{\mega\hertz}$ auf $\qty{7}{\mega\hertz}$ angehoben wird. Ein Frequenzvervielfacher wird dabei typischerweise durch eine Nichtlinearität (z. B. Diode) erzeugt, die gezielt Oberwellen des Eingangssignals erzeugt, aus denen anschließend mit einem Bandpassfilter die gewünschte Vielfachfrequenz ausgewählt wird.

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: Kurzfassung: Drei Diagramme zeigen links oben eine zeitabhängige Größe U(t), rechts oben eine geknickte, ansteigende Linie in einem U_E-gegen-U_A‑Diagramm, und rechts unten eine S‑förmige Kurve U_A(t); Pfeile verbinden die Darstellungen, und eine horizontale sowie eine vertikale gestrichelte Hilfslinie markieren Bezugsebenen.

Detaillierte Beschreibung: Die Grafik ist als 2×2‑Anordnung mit drei belegten Feldern aufgebaut: links oben (U gegen t), rechts oben (U_E gegen U_A) und rechts unten (U_A gegen t).
- Linkes oberes Diagramm: Koordinatenachsen mit „U“ an der vertikalen Achse (Pfeil nach oben) und „t“ an der horizontalen Achse (Pfeil nach rechts). Eine blau-türkise Kurve beginnt links auf der t‑Achse nahe Null, steigt zu einem hohen ersten Maximum an, fällt darunter, zeigt zwei weitere, kleinere Wellenberge/-täler und läuft rechts wieder gegen die Achse aus. Eine graue horizontale, gestrichelte Linie verläuft über das gesamte Diagramm hinweg.
- Rechtes oberes Diagramm: Koordinatenachsen mit „U_E“ vertikal (Pfeil nach oben) und „U_A“ horizontal (Pfeil nach rechts). Eine orangefarbene, aus zwei linearen Segmenten bestehende, ansteigende Linie startet im Ursprung und weist etwa mittig einen Knick auf, ab dem die Steigung geringer ist. Eine graue, vertikale, gestrichelte Linie schneidet das Diagramm durch den Knickpunkt. Die zuvor erwähnte horizontale, gestrichelte Linie setzt sich hier auf gleicher Höhe fort. Zwischen linkem und rechtem oberen Diagramm befindet sich ein nach rechts zeigender Pfeil.
- Rechtes unteres Diagramm: Koordinatenachsen mit „t“ an der vertikalen Achse, deren Pfeil nach unten zeigt, und „U_A“ an der horizontalen Achse mit Pfeil nach rechts (Achsenbeschriftung „U_A“ steht oben). Eine blau-türkise, seitlich ausgebuchtete, S‑förmige Kurve verläuft von oben links nach unten links; die größte Auslenkung nach rechts liegt etwa im oberen bis mittleren Bereich. Die graue, vertikale, gestrichelte Linie aus dem Diagramm darüber setzt sich hier nach unten fort und schneidet die Kurve. Zwischen rechtem oberem und rechtem unterem Diagramm steht ein nach unten zeigender Pfeil. — Abbildung EA-8.11.1: Blockschaltbild eines Frequenzvervielfachers

Häufig verwendet man eine Kette von Frequenzvervielfachern, um die gewünschten Multiplikationsfaktoren zu erreichen. Hierbei werden bei Reihenschaltung von Vervielfachern die einzelnen Faktoren miteinander multipliziert. Umgekehrt kann eine solche Schaltung natürlich auch rückgerechnet werden. Hierbei muss durch die entsprechenden Teilfaktoren dann dividiert werden.

EF303: Das Blockschaltbild stellt die Frequenzaufbereitung eines Mehrbandsenders dar. Welche Frequenz entsteht am Ausgang a, wenn der VFO auf 3,51 MHz eingestellt ist?

1) Kurzbeschreibung: Blockschaltbild aus fünf Baugruppen mit Signalfluss von links nach rechts: VFO, drei mit „f“ (oben links im Block) und „2f“ (unten rechts) beschriftete Blöcke (Frequenzvervielfacher) und ein nach oben abzweigender, mit „f“ (oben links) und „3f“ (unten rechts) beschrifteter Block und fünf Ausgänge, davon der mittlere mit „a“ gekennzeichnet.

2) Ausführliche Beschreibung: Gezeigt ist ein Blockschaltbild aus mehreren, mit einer horizontalen Linie verbundenen Baugruppen und einem Signalfluss von links nach rechts. Ganz links steht ein Block mit drei Wellenlinien und der Kennzeichnung „VFO“. Es folgen hintereinander drei Blöcke mit einer von links unten nach rechts oben verlaufenden diagonalen Linie und der Beschriftung „f“ (oben links im Block) und „2f“ (unten rechts) (Frequenzvervielfacher). Zwischen zwei Blöcken gibt es jeweils eine Abzweigung, die zu eigenen Ausgängen am rechten Bildrand führt. Außerdem gibt es eine Abzweigung zwischen dem zweiten und dem dritten Block, der zu einem weiteren Block oberhalb des dritten Blocks führt. Dieser weitere Block hat ebenfalls eine von links unten nach rechts oben verlaufende diagonale Linie und ist mit „f“ (oben links) und „3f“ (unten rechts) beschriftet. Nach rechts führt aus dem Block heraus eine Linie zu einem weiteren Ausgang. Der mit dem Abzweig zwischen dem zweiten und dem dritten Frequenzvervielfacher verbundene Ausgang ist mit „a“ beschriftet.

EF302: Am Ausgang a dieser Frequenzaufbereitung wird eine Frequenz von 21,360 MHz gemessen. Welche Frequenz hat der VFO?

EF301: Auf welcher Frequenz muss der Quarzoszillator schwingen, damit nach dem Blockschaltbild von der PA die Frequenz 145,200 MHz verstärkt wird?

1) Kurzbeschreibung: Blockschaltbild mit Signalfluss von links nach rechts: Oszillator, drei Vervielfacher in Reihe, PA.

2) Ausführliche Beschreibung: Gezeigt ist ein Blockschaltbild aus mehreren, mit einer horizontalen Linie verbundenen Baugruppen. Ganz links befindet sich ein Block mit der Aufschrift „G“, drei wellenförmigen Linien und einem kleinen Rechteck mit je einer Linie darüber und darunter (Oszillator). Es schließt sich ein Block mit einem Schrägstrich und der Aufschrift „f“ (oben links) und „2 f“ (unten rechts) (Frequenzvervielfacher) an. Ein zweiter Frequenzvervielfacher mit der Aufschrift „3 f“ (unten rechts) und ein dritter Frequenzvervielfacher mit der Aufschrift „2 f“ (unten rechts) folgen. Ganz rechts befindet sich ein Block mit einem nach rechts zeigenden Dreieck (Verstärker) und der Beschriftung „PA“. Weitere Beschriftungen sind nicht vorhanden.

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