In een nieuwe studie hebben natuurkundigen van de Universiteit van Californië, Berkeley, een nieuwe manier gedemonstreerd om frequenties te vermenigvuldigen zonder het gebruik van speciale circuits. De techniek, die is gebaseerd op het fenomeen parametrische versterking, zou kunnen worden gebruikt om de prestaties van een grote verscheidenheid aan elektronische apparaten, waaronder mobiele telefoons, televisies en radarsystemen, te verbeteren.

Parametrische versterking is een proces waarbij de amplitude van een signaal wordt vergroot door de capaciteit of inductie van een circuit te moduleren. Dit kan worden gedaan door een tweede signaal, het pompsignaal, op het circuit aan te leggen. Het pompsignaal zorgt ervoor dat de capaciteit of inductantie varieert, wat er op zijn beurt voor zorgt dat de amplitude van het eerste signaal toeneemt.

De hoeveelheid versterking die kan worden bereikt, hangt af van de sterkte van het pompsignaal. Als het pompsignaal echter te sterk is, kan het circuit onstabiel worden. Dit komt omdat de variatie in capaciteit of inductie ervoor kan zorgen dat het signaal vervormd raakt.

In hun onderzoek toonden de natuurkundigen uit Berkeley aan dat het mogelijk is dit probleem te overwinnen door een techniek te gebruiken die fase-vergrendelde lus (PLL) synchronisatie wordt genoemd. PLL-synchronisatie is een methode om ervoor te zorgen dat twee signalen dezelfde frequentie en fase hebben. Door gebruik te maken van PLL-synchronisatie konden de onderzoekers het pompsignaal en het ingangssignaal in fase houden, waardoor werd voorkomen dat het circuit instabiel werd.

De onderzoekers lieten ook zien dat hun techniek gebruikt kan worden om frequenties met een grote factor te vermenigvuldigen. In hun experimenten konden ze frequenties vermenigvuldigen met een factor 10. Dit betekent dat een signaal met een frequentie van 1 GHz kon worden omgezet in een signaal met een frequentie van 10 GHz.

De onderzoekers zijn van mening dat hun techniek kan worden gebruikt om de prestaties van een grote verscheidenheid aan elektronische apparaten te verbeteren. Het zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om de gevoeligheid van mobiele telefoonontvangers te vergroten, de resolutie van televisiebeelden te verbeteren en het bereik van radarsystemen te vergroten.

De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.