Fysikere viser, hvordan frekvenser nemt kan multipliceres uden særlige kredsløb

I et nyt studie har fysikere ved University of California, Berkeley, demonstreret en ny måde at multiplicere frekvenser på uden brug af specielle kredsløb. Teknikken, som er baseret på fænomenet parametrisk forstærkning, kunne bruges til at forbedre ydeevnen af ​​en lang række elektroniske enheder, herunder mobiltelefoner, fjernsyn og radarsystemer.

Parametrisk forstærkning er en proces, hvor amplituden af ​​et signal øges ved at modulere kapacitansen eller induktansen af ​​et kredsløb. Dette kan gøres ved at påføre et andet signal, kaldet pumpesignalet, til kredsløbet. Pumpesignalet får kapacitansen eller induktansen til at variere, hvilket igen får amplituden af ​​det første signal til at stige.

Mængden af ​​forstærkning, der kan opnås, afhænger af styrken af ​​pumpesignalet. Men hvis pumpesignalet er for stærkt, kan det få kredsløbet til at blive ustabilt. Dette skyldes, at variationen i kapacitans eller induktans kan forårsage, at signalet bliver forvrænget.

I deres undersøgelse viste Berkeley-fysikerne, at det er muligt at overvinde dette problem ved at bruge en teknik kaldet Phase-locked loop (PLL) synkronisering. PLL-synkronisering er en metode til at sikre, at to signaler har samme frekvens og fase. Ved at bruge PLL-synkronisering var forskerne i stand til at holde pumpesignalet og indgangssignalet i fase, hvilket forhindrede kredsløbet i at blive ustabilt.

Forskerne viste også, at deres teknik kan bruges til at multiplicere frekvenser med en stor faktor. I deres eksperimenter var de i stand til at multiplicere frekvenser med en faktor 10. Det betyder, at et signal med en frekvens på 1 GHz kunne konverteres til et signal med en frekvens på 10 GHz.

Forskerne mener, at deres teknik kan bruges til at forbedre ydeevnen af ​​en lang række elektroniske enheder. For eksempel kan det bruges til at øge følsomheden af ​​mobiltelefonmodtagere, forbedre opløsningen af ​​tv-billeder og forbedre rækkevidden af ​​radarsystemer.

Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications.