triplicateur

Un tripler est un multiplicateur de fréquence qui prend un signal d'entrée et produit une sortie à exactement trois fois la fréquence d'entrée. L'appareil exploite un comportement non linéaire, généralement dans une diode, un transistor ou une varactor, pour générer la troisième harmonique de la fréquence fondamentale. Contrairement à un simple amplificateur ou filtre, un tripler remodèle activement la forme d'onde du signal pour créer de nouvelles composantes de fréquence qui n'existeraient pas dans l'original.

En pratique, un tripler se compose d'un élément non linéaire (souvent une diode Schottky ou une varactor à jonction dans les applications haute fréquence) polarisé et piloté par le signal d'entrée, suivi d'un réseau de sortie accordé qui isole et amplifie la troisième harmonique tout en rejetant la fondamentale et les autres harmoniques. Le circuit accordé, généralement un circuit LC ou une cavité à ligne de transmission, est résonant à précisément trois fois la fréquence d'entrée. Les tripleurs RF fonctionnant dans la bande micro-ondes peuvent utiliser une diode varactor pour faire varier la capacité avec la tension d'entrée; les tripleurs à basse fréquence peuvent employer un étage de transistor à saturation douce. La non-linéarité génère naturellement des harmoniques; la charge accordée sélectionne quelle harmonique domine la sortie.

Les tripleurs apparaissent le plus souvent dans les chaînes de synthèse de fréquence et les équipements de test. Une source de 10 GHz peut utiliser un tripler de 3,33 GHz pour atteindre sa fréquence cible avec un bruit de phase plus faible que celui qui résulterait d'une multiplication par un facteur plus élevé. Les systèmes radar, de communication et de mesure militaires et aérospatiaux emploient couramment des multiplicateurs en cascade, des doubleurs, des tripleurs et des étages d'ordre supérieur, pour construire des sources stables et efficaces sur des bandes allant de la bande X aux ondes millimétriques. Ils sont également courants dans l'analyse du contenu harmonique, où un tripler aide à supprimer les harmoniques indésirables qui interféreraient avec les canaux de fréquence voisins.

Un tripler bien conçu atteint généralement une efficacité de 40 à 60 pour cent (puissance de sortie à la troisième harmonique divisée par la puissance d'entrée), selon le point de polarisation, le niveau d'attaque et le Q du filtre de sortie. L'élément non linéaire gaspille de l'énergie sous forme de chaleur et de puissance dans les harmoniques indésirables. La dissipation augmente fortement si l'appareil est trop sollicité ou mal polarisé. De nombreux tripleurs nécessitent une puissance d'entrée de 1 à 10 watts; les conceptions à puissance plus élevée utilisent des diodes plus grandes ou plusieurs dispositifs en parallèle, mais l'efficacité diminue généralement avec l'échelle, à moins que le refroidissement et l'adaptation d'impédance ne soient méticuleux.

Les tripleurs sont préférés aux multiplicateurs d'ordre supérieur (×5, ×7) car ils sont plus simples à construire et à accorder, occupent moins d'espace sur la carte et ont une sortie parasite plus faible. Le compromis est que l'atteinte de très hautes fréquences nécessite l'empilement de plusieurs tripleurs en série, chacun avec ses propres pertes. Un tripler produit également une perte d'insertion plus faible qu'un multiplicateur unique ×9, ce qui exigerait un filtrage harmonique beaucoup plus net et est intrinsèquement moins stable. Pour cette raison, une source de 27 GHz pourrait utiliser un oscillateur de 3 GHz suivi d'un tripler à 9 GHz, puis d'un autre tripler à 27 GHz, plutôt qu'un seul étage ×9.