[发明专利]一种超谐波共振的信号频率放大装置

摘要

本发明专利利用超谐波共振原理实现信号三倍频率的放大。对于含有立方非线性的柔性体结构，当激励力频率接近于结构线性固有频率的三分之一时，非线性项调整自由振动的频率，自由振动项不会衰减至零而是精确等于激励频率的三倍，会产生超谐波共振现象。低频信号源激励微米梁产生超谐波共振，微米梁振动切割磁感线产生的电流信号与微米梁振动频率一致，微米梁振动切割磁感线产生的电流信号经变压器初级线圈耦合传递到变压器次级线圈，经高、低通滤波电路后输出三倍频信号，再级联n个三倍频率放大装置可以得到三的n次指数倍数频率放大信号。

主权项

1.一种超高频信号放大发生装置，包括低频信号静电激励装置、高频信号发生装置和滤波电路三部分；低频信号静电激励装置包括低频信号源(1)、驱动极板(11)和微米梁(3)组成，微米梁(3)上表面镀有一层100纳米厚镀金金属膜层(2)；低频信号源(1)一端连接驱动极板(11)，另一端连接微米梁(3)，低频信号源(1)产生的交流信号电压在驱动极板(11)和微米梁(3)之间形成交变电场，变化的电场产生交变作用力，驱动微米梁(3)产生横向振动；当低频信号源(1)输出电压信号频率接近于微米梁的一阶固有频率三分之一时，微米梁(3)产生超谐波共振，低频信号源(1)输入能量与微米梁(3)阻尼消耗能量相等，微米梁(3)振动保持稳定；高频信号放大装置包括上表面镀有镀金金属膜层(2)的微米梁(3)、变压器初级线圈(6)、垂直于微米梁的一对磁极(5)和限流电阻(4)组成；微米梁(3)上表面镀金金属膜层(2)左端与限流电阻(4)连接，限流电阻(4)另一端与变压器初级线圈(6)连接，变压器初级线圈(6)另一端与微米梁(3)上表面镀金金属膜层(2)的右端连接，形成闭合回路；微米梁(3)发生共振振动时，其上表面的镀金金属膜层(2)随着微米梁(3)做同步振动，切割磁感线产生感应电动势，感应电动势驱动闭合回路中的自由电荷定向运动产生电流；微米梁(3)振动处于非线性振动，且满足微米梁(3)基频是低频信号源(1)驱动电压信号频率的三倍时，微米梁(3)做超谐波振动，微米梁(3)振动由振动频率为驱动电压信号频率的受迫振动和频率为驱动电压信号频率三倍等奇数倍的等幅自由振动组成，微米梁(3)振动切割磁感线产生的电流信号与微米梁(3)振动频率一致，微米梁(3)振动切割磁感线产生的电流信号经变压器初级线圈(6)耦合传递到变压器次级线圈(7)；滤波电路由变压器次级线圈(7)， 高、低通滤波电路(8)和输出端子(9)组成；变压器次级线圈(7)连接高、低通滤波电路(8)；高、低通滤波电路(8)两端接信号输出端子(9)，高、低通滤波电路(8)滤除低于三倍频和高于三倍频信号后，只留下三倍频信号，经由输出端子(9)输出三倍频电信号；该三倍频信号作为下一级放大电路的输入信号，可以得到初始输入信号的倍频信号；再逐级放大，可以得到超高频信号。