Ein Frequenzvervielfacher ist ein Gerät, das einen Ausgang mit einer Frequenz erzeugt, die ein ungerades oder gerades Vielfaches seiner Eingangsfrequenz ist. Beispielsweise kann ein Frequenzvervielfacher für ein Signal mit einer Frequenz von 100,000 Zyklen pro Sekunde (cps) oder 100 Kilohertz (kHz) ein 200- oder 300-kHz-Signal erzeugen. Der Frequenzvervielfacher wird üblicherweise in Kommunikationsschaltungen verwendet, um die gewünschte Signalfrequenz bei einer gegebenen Referenzfrequenz zu erzeugen.
Der Hauptmechanismus für einen Frequenzvervielfacher wird als nichtlineare Signalübertragung bezeichnet. Wenn ein Frequenzgeneratorausgang auf einem Spektrumanalysator betrachtet wird, gibt es eine einzelne vertikale Linie mit einem oberen Ende, das mit der Amplitude des Signals ausgerichtet ist. Der Pegel kann 1 Volt (V) betragen. Die horizontale Achse gibt die Frequenz dieses Signals an. Auf der horizontalen Achse des Spektrumanalysators wird beispielsweise die Frequenz eines Signals von 500 Millionen Hertz (Hz) oder 500 Megahertz (MHz) angezeigt.
Wenn die Referenzfrequenz in ein nichtlineares Gerät wie einen Klasse-C-Verstärker oder einen Diodendetektor eingespeist wird, ist das Ergebnis ein Frequenzspektrum mit Oberwellen oder Vielfachen der ursprünglichen Frequenz. Bei Verwendung eines Bandpassfilters mit der Fähigkeit, nur die gewünschten Ausgänge durchzulassen, ist das Ergebnis die gewünschte Harmonische. Im obigen 500-MHz-Beispiel kann eine zweite Harmonische bei 1,000 MHz abgeleitet werden.
Der Frequenzmultiplikator-Ansatz wird in speziellen Fällen verwendet, in denen nur eine Ausgangsfrequenz erforderlich ist, aufgrund der verschiedenen Kombinationen von Bandpassfiltern, die benötigt werden, um saubere Sinussignale zu erzeugen. Beispielsweise kann ein Signal von 10 Milliarden Zyklen pro Sekunde oder ein 10-Gigahertz-(GHz-)Signal möglicherweise nicht direkt erzeugt werden. Es kann möglich sein, einen 5-GHz-Oszillator oder einen Frequenzgenerator zu verwenden, gefolgt von einem Multiplizierer und einem auf 10 GHz abgestimmten Bandpassfilter.
Der Signalvervielfacher, auch Mischer genannt, wird in Frequenzmodulationssystemen (FM) verwendet, um einen FM-Träger zu erzeugen, der in der Frequenz in die gewünschte Sendefrequenz verschoben wird. Der Mischer benötigt im Gegensatz zum Frequenzvervielfacher zwei Eingänge. Obwohl als analoger Multiplikator bezeichnet, erzeugt der Mischerausgang tatsächlich Summen und Differenzen der Eingangssignale.
Der Heterostruktur-Barriere-Varactor (HBV) ist eine spezielle Back-to-Back-Diodenanordnung mit einer Kapazität, die mit der Spannung an der Diode variiert. Ein Einzeldioden-Varaktor verwendet eine einzelne Diode mit einer Kapazität, die sich mit der Sperrspannung der Diode ändert. Die Kapazität erreicht einen Spitzenwert, wenn die Spannung null ist, während die Kapazität bei positivem oder negativem Spannungshub am HBV abfällt. Diese Eigenschaft macht den HBV für die Frequenzmultiplikation nützlich.