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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frequenzverdoppler 100->200 MHz


Autor: Martin (Gast)
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Hallo,

ich bin schon seit ein paar Tagen auf der Suche nach einem Schaltplan 
für einen Frequenzverdoppler von Sinus-Frequenzen im Bereich von 100 
MHz.

Im Prinzip ist mir klar, wie er funktionieren könnte:
Durch differenzieren und multiplizieren der Sinus-Funktion.
Ich bin auf folgende Formel gekommen 2*f(x)*f'(x). Ich bezweifle aber 
dass diese Formel für die Anwendung die beste Lösung ist.
Für NF-Bereiche lässt sich das sehr leicht mit Operationsverstärkern 
aufbauen. Für HF-Bereiche sind diese aber sehr teuer oder überhaupt 
nicht beschaffbar.
Für den Differenzierer wäre die alternative einen Umweg über einen 1:1 
Transformator zu nehme, was auch wieder eine Phasenverschiebung von ~90° 
zur Folge hätte. Dies löst aber nicht die Multiplikation auf, die über 
Operationsverstärker sehr umständlich ist.
Ein Gilbert Multiplizierer sollte nicht in Frage kommen, da ich ja auch 
negative halbwellen habe und der Gilbert-Multiplizierer mit 
Differenzverstärkern arbeitet, die das Eingangssignal quadrieren, 
wodurch das Vorzeichen verlohren geht. (habe ich so in Erinnerung?)

Daher meine Frage: Kennt jemand eine Schaltung, mit der ich in diesem 
Frequenzbereich eine Frequenz verdoppeln kann?

Autor: rene (Gast)
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Minicircuits hat Verdoppler. Man kann auch selbst was machen, zB mit 
einer Diode. Oder einen Mischer mehmen und das Signal mit sich selbst 
multiplizieren. Bei diesen Frequenzen wird sowieso AC gekoppelt.

rene

Autor: Michael U. (Gast)
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Hallo,

da Du über Eingangs-/Ausgangsspannungen/Leistungen nichts schreibst:

Transistor mit Arbeitspunkt im C-Betrieb, 100MHz rein, Schwingkreis auf 
200MHz im Kollektorkreis und auskoppeln.

Zumindest haben Funkamateure so jahrelang die Frequenz verdoppelt.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Martin (Gast)
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Die Leistung wird wahrscheinlich nur im mW Bereich liegen müssen. Somit 
werden sowohl Eingangs, als auch Ausgangsspannung relativ gering sein.

Die ICs von MiniCircuits liefern nur Ausgangssignale im GHz-Bereich, 
wenn ich das richtig verstanden habe. Das ist etwas zu hoch.
Reicht es wirklich aus, das Signal 1:1 auf sich selbst zu 
Multiplizieren?

Das mit dem Schwingkreis sollte etwas komplizierter werden, weil die 
Eingangsfrequenz um bis zu 10 MHz differieren können soll und somit auch 
die Ausgangsspannung.

Gruß
Martin

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Für 100 MHz gibts mehrere Möglichkeiten der Frequenzverdopplung:
- AD835 als Quadrierer
- 74AC86 mit RC-Tiefpass vor einem Eingang
- zwei Dioden mit 180 Grad gegenphasig angesteuert über 
3dB-Powersplitter
- ein Ringmischer als Verdoppler geschaltet

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Martin wrote:

> für einen Frequenzverdoppler von Sinus-Frequenzen im Bereich von 100
> MHz.

100MHz ist ein Wert und kein Bereich, Du must schon konkret werden, also 
von...bis.

Und die Volts, Watts, Klirrfaktor, Phasenwinkel, Delay usw.


Ne typische alles aus der Nase zieh Frage, ehe man antworten kann.


Peter

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Christoph Kessler wrote:

> - 74AC86 mit RC-Tiefpass vor einem Eingang

Jau, hab ich auch schon gemacht die EXOR-Methode, geht supi, wenn der 
Fangbereich nicht zu groß sein muß.


Peter

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Es gibt eine Application note AN531 von Motorola zum Mischer MC1496:
zum Beispiel hier:
http://fetweb.ju.edu.jo/staff/EE/mhawa/421/AN531D.pdf

... Doubler:
The MC1496 functions as a frequency doubler when the
same signal is injected in both input ports. Since the output
signal contains only w1 ± w2 frequency components, there
will be only a single output frequency at 2w1 when w1 = w2.
(w=Omega im Originaltext)
...Figure 14. 150–300 MHz Doubler

Autor: Martin (Gast)
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Das mit dem Ringmischer sieht interessant aus. Ein Ringmischer mit 
Schottky-Dioden sollte locker ein paar GHz schaffen.

Nur mit der Schaltung als Verdoppler bin ich mir nun nicht ganz sicher. 
So wie ich das sehe, würde es doch reichen, das Signal einmal an den HF- 
und einmal an den NF-Eingang zu legen, da durch die interne Übertragung 
der Ringmischer bereits eine Differenzierung des Signals stattfindet. 
Sehe ich das richtig?

Bei der Beschaltung eines 7486 bräuchte ich vor allem einen Bandpass am 
Ausgang, weil ich doch kein Sinus-Signal mehr bekommen würde.

Der Quadrierer als Alternative hört sich auch nicht schlecht an. Ich 
werde mal vergleichen, was günstiger ist wenn ich die externe 
Beschaltung dazu nehme.

Autor: rene (Gast)
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Die minicircuit haben auch langsamere. Frequency doubler : SMD : 
frequency*2 zB AMK-2-13 : 10 -500MHz, 4-10dBm, -11.4dB, 5.95$ @1

Der 74AC86 geht nicht bis 200MHz. Allenfalls ein XOR aus ECL.

rene

Autor: Martin (Gast)
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Hm... der MC1496 kostet bei Reichelt nur 0.53 Euro. Das wäre natürlich 
eine Überlegung wert. Ich werde mich mal durch die Appnote und das 
Datenblatt wühlen.

Das MiniCircuit auch langsamere Frequenzdoppler hat, hab ich auch vorhin 
bemerkt. Die habe ich wohl irgendwie übersehen ;). Für 5.95$ ist das 
Preislich ja auch ok.

Ich denke, ich werde entweder einen Ringmischer, den MC1496 (ist wohl 
ein Gilbert multiplizierer) oder einen IC von MiniCircuis verwenden.

Autor: Martin (Gast)
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Aha... klar... beim MC1496 bewirkt der Kondensator zwischen den beiden 
Eingängen die Phasenverschiebung als passiver Differenzierer. Das sieht 
gut aus.

Autor: rene (Gast)
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Martin,
es braucht keinen Differenzierer. Sin(t)^2 enthaelt 2*sin(t). So einfach 
ist das.

Rene

Autor: rene (Gast)
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Martin,
es braucht keinen Differenzierer. Sin(t)^2 enthaelt sin(2*t). So einfach 
ist das.

Rene

Autor: Martin (Gast)
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> Martin,
> es braucht keinen Differenzierer. Sin(t)^2 enthaelt sin(2*t). So einfach
> ist das.
> Rene


Oups... stimmt. Das fürt dazu, dass die negativen Halbwellen in den 
positiven Bereich gedreht werden. Das macht vieles einfacher -.-...

Danke, jetzt hab ich es auch verstanden...


Martin

Autor: Martin (Gast)
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So... genauer gilt:

Sin^2 (t) = - (Cos(2*t) - 1) / 2

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Martin wrote:
> Das mit dem Ringmischer sieht interessant aus. Ein Ringmischer mit
> Schottky-Dioden sollte locker ein paar GHz schaffen.

Wie wärs einfach mal damit, daß Du endlich mal mit den Anforderungen 
rüberkommst, solange bleibt doch alles nur Glaskugel lesen.


Peter

Autor: Martin (Gast)
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> Wie wärs einfach mal damit, daß Du endlich mal mit den Anforderungen
> rüberkommst, solange bleibt doch alles nur Glaskugel lesen.

Okay... wie schon gesagt, will ich nur ein paar mW ziehen.
Die Ausgangsspannung braucht auch nicht sehr hoch sein. 0.5-1 V reichen, 
sollte 5-6V nicht unbedingt überschreiten wäre aber auch kein Problem.
Eingangsspannung etwa 1 V Sinus, könnte man aber sicher verstärken.

Phasenwinkel egal, Klirrfaktor natürlich so gering wie möglich, aber 
prinzipiell nicht ganz so wichtig (Vielleicht nicht grade über 50%).

Frequenz wie ich vielleicht nicht ganz so genau ausgedrückt habe um 100 
MHz (+- 30 MHz). Auf Ausgangsseite eben das doppelte.

MfG
Martin

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