Amplificadores de amplificación paramétrica de señales eléctricas. Amplificador paramétrico de doble circuito

Amplificador paramétrico

un dispositivo electrónico en el que la señal de potencia se amplifica a expensas de la energía fuente externa(el llamado generador de bomba), cambiando periódicamente la capacitancia o inductancia de un elemento reactivo no lineal circuito eléctrico amplificador. P. en. Se utiliza principalmente en radioastronomía (ver Radioastronomía), comunicaciones espaciales y satelitales de largo alcance y radar (ver Radar) como amplificador de bajo ruido. señales débiles, llegando a la entrada del dispositivo receptor de radio, principalmente en el rango de microondas. Más a menudo en P. at. Se utiliza un diodo semiconductor paramétrico (PPD) como elemento reactivo. Además, en el rango de microondas, se usa P.U. Al operar con lámparas de haz de electrones, y en la región de frecuencias bajas (de sonido), P. a. con un elemento ferromagnético (ferrita).

Los más extendidos son P.U. De dos frecuencias (o doble circuito): en el rango de centímetros - "amplificadores reflectantes regenerativos con preservación de frecuencia" ( arroz. , a), en ondas decimétricas - amplificadores - convertidores de frecuencia ( arroz. , b) (ver Excitación paramétrica y amplificación de oscilaciones eléctricas). Como un circuito oscilatorio receptor y un circuito oscilatorio sintonizado a una frecuencia auxiliar o "inactiva" (que a menudo es igual a la diferencia o la suma de las frecuencias de la señal y el generador de bomba), en el P. en. Se suelen utilizar resonadores de cavidad (ver resonador de cavidad) , dentro del cual se encuentra el PPD. El diodo semiconductor de tránsito de avalancha, el diodo Gunn y el varactor se utilizan en generadores de bombas.

n Multiplicador de frecuencia y Klystron menos reflectante. La frecuencia de bombeo y la frecuencia "inactiva" se eligen en la mayoría de los casos cerca de la frecuencia crítica. F kp PPD (es decir, a la frecuencia a la que el PA deja de amplificarse); en este caso, la frecuencia de la señal debería ser mucho menor F kp. Para obtener las temperaturas mínimas de ruido (ver Temperatura de ruido) (10-20 K o menos), se utiliza P.C., enfriado a temperaturas de nitrógeno líquido (77 K), helio líquido (4,2 K) o temperaturas intermedias (generalmente 15-20 K). PARA); en P. sin enfriar en. temperatura de ruido 50-100 K y más. La ganancia y el ancho de banda máximos alcanzables de P. at. están determinados principalmente por los parámetros del elemento reactivo. P. en. con factores de amplificación de potencia de la señal recibida igual a 10-30 db, y anchos de banda del 10-20% de la frecuencia portadora (ver Frecuencia portadora) de la señal.

Iluminado .: Etkin VS, Gershenzon EM, Sistemas de microondas paramétricos en diodos semiconductores, M .. 1964; Lopukhin VM, Roshal AS, amplificadores paramétricos de haz de electrones, M., 1968; Microondas: dispositivos semiconductores y su aplicación, trans. del inglés, M., 1972; Kopylova K.F., Terpugov N.V., Amplificadores capacitivos paramétricos bajas frecuencias, M., 1973; Penfield P., Rafuse R., Varactor applications, Camb. (Mass.), 1962.

V. S. Etkin.

Circuitos equivalentes de amplificadores paramétricos: a - regenerativo; b - "con conversión ascendente"; u in - señal de entrada con una frecuencia portadora f c, u n - voltaje de "bombeo"; u out1 - señal de salida con frecuencia portadora f c; u out2 - señal de salida con frecuencia portadora (f c + f n); Tp 1 - transformador de entrada; Tr 2 - transformador de salida; Tr 2 - transformador en el circuito "bomba"; D - paramétrico diodo semiconductor; L - bobina de inductancia del circuito oscilatorio sintonizado a la frecuencia (f c + f n); F s, F sn, F n - filtros eléctricos que tienen baja impedancia, respectivamente, en las frecuencias f c, (f c + f n), f n y suficientemente grandes en todas las demás frecuencias.

Grande Enciclopedia soviética... - M.: Enciclopedia soviética. 1969-1978 .

Vea qué es "Amplificador paramétrico" en otros diccionarios:

Un dispositivo electrónico, en el que la señal se amplifica en términos de potencia debido a la energía externa. fuente (denominado generador de bomba), que cambia periódicamente la capacidad o inductancia de un elemento reactivo no lineal circuitos amplificadores ... Enciclopedia física

Diccionario enciclopédico grande

amplificador paramétrico- - Temas telecomunicaciones, conceptos básicos EN amplificador paramétrico ...

Un amplificador de oscilaciones eléctricas, en el que el elemento principal (amplificador) suele ser un varicap. Comparado con amplificadores convencionales tiene un nivel significativamente más bajo de ruido intrínseco. Se utiliza para amplificar señales débiles ... ... diccionario enciclopédico

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amplificador paramétrico- parametrinis stiprintuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. amplificador paramétrico vok. parametrischer Verstärker, m rus. amplificador paramétrico, m pranc. amplificateur paramétrique, m ... Fizikos terminų žodynas

Amplificador electr. señales, además, la potencia de la señal aumenta debido a la energía de la fuente, que cambia periódicamente el valor del parámetro reactivo del sistema (generalmente capacidad). P. en. difiere en un nivel muy pequeño de int. ruido. Utilizada en ... ... Gran Diccionario Politécnico Enciclopédico

amplificador de luz paramétrico- parametrinis šviesos stiprintuvas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. amplificador paramétrico ligero vok. Lichtparameterverstärker, m rus. amplificador de luz paramétrico, m pranc. amplificateur paramétrique de lumière, m ... Radioelektronikos terminų žodynas

amplificador paramétrico de haz de electrones- EPU Dispositivo de microondas basado en una onda ciclotrónica rápida, en el que la energía cinética transversal del haz de electrones se amplifica en un resonador de bomba ubicado entre los dispositivos de comunicación de entrada y salida. [GOST 23769 79] Sujetos - dispositivos ... ... Guía del traductor técnico

Amplificador paramétrico de haz de electrones- 61. Amplificador paramétrico de haz de electrones Dispositivo de microondas basado en una onda ciclotrónica rápida, en el que la energía cinética transversal del haz de electrones se amplifica en un resonador de bomba, ... ... Diccionario-libro de referencia de términos de documentación normativa y técnica

Considere un condensador variable

,

variando bajo la acción del voltaje de la bomba u n(t) = U n porque w n t). Deje que se aplique una tensión alterna a este condensador u C(t) = U 1 cos w 1 t + j), entonces la corriente capacitiva será

Por tanto, el espectro actual contiene componentes con frecuencias w 1 , w n + w 1 y w n - w 1. Estas frecuencias se pueden distinguir utilizando contornos Q suficientemente altos sintonizados a frecuencias w 1 y w 2 = w n ± w 1 y conectado por una capacitancia no lineal común (Fig. 65).

Impedancia pérdidas en el primer circuito serán R 1 = R" 1 ||R i(dónde R i- resistencia interna de la fuente de señal). Deje que este circuito se sintonice a una frecuencia cercana a la frecuencia de la señal amplificada, es decir norte 1 " w 1. En consecuencia, el segundo circuito L 2 C 2 R 2 sintonizados en frecuencia w 2 = w n ± w 1 (norte 2 " w 2). Considere el caso en el que las frecuencias parciales norte 1 y norte Los 2 contornos están lejos uno del otro por lo que la conectividad es pequeña. En este caso, las frecuencias normales están cerca de las parciales (el cambio entre las frecuencias parciales y normales correspondientes es pequeño y podemos asumir que se encuentra en la banda de paso de los circuitos, es decir, cada circuito resuena en su propia frecuencia) . Por lo tanto, el circuito aumentará drásticamente su frecuencia y debilitará el resto.

Con un factor Q suficientemente alto de los circuitos, las resistencias de cada circuito para frecuencias alejadas de su frecuencia parcial son prácticamente nulas. Por lo tanto, el circuito es una carga activa solo en un rango de frecuencia pequeño cerca de su frecuencia parcial. En el esquema que estamos considerando en el circuito principal, la potencia activa se puede liberar solo a una frecuencia w 1, y en uno adicional, en una de las frecuencias w 2 = w n ± w 1. Por lo tanto, dado que podemos monitorear solo una frecuencia en cada circuito, entonces para estas frecuencias escribimos las ecuaciones de equilibrio armónico

(7.20)

Tomemos un varicap como una capacitancia no lineal. Entonces, como sabes,

.

En la medida en u C = tu 1 + u n - tu 2, entonces, en el marco del equilibrio armónico, debemos poner u n = Un porque w n t), tu 1 = A 1 cos w 1 t + y 1), tu 2 = A 2 cos ( w 2 t + y 2) (fases y 1 y y 2 se miden a partir del voltaje de la bomba). Sustituyendo estas expresiones en la expresión de la carga, obtenemos las relaciones para los componentes de la carga en el contenedor C en frecuencias w 1 y w 2:

En este caso, la ecuación de balance armónico (7.20) bajo la influencia de una señal armónica I 1 = I 1 cos w 1 t + j) toma la forma:

Simplifiquemos un poco estas expresiones introduciendo frecuencias parciales norte 1 y norte 2, desafinaciones X 1 y X 2, factor Q Q 1 y Q 2 circuitos amplificadores:

,  ;  ,  ;

,  .

Entonces, en esta notación, la ecuación (7.21) toma la forma

La relación resultante debe cumplirse en cualquier momento, por lo tanto, en ella, los coeficientes en cos ( w 1 t + y 1) y el pecado ( w 1 t + y 1). Nos ponemos del lado derecho j = y 1 + (j - y 1); ± y 2 = y 1 + (± y 2 - y 1), luego de simples transformaciones trigonométricas del lado derecho, obtenemos

Elevamos al cuadrado (7.25) y (7.26) y sumamos, luego podemos obtener

Recuerde que el signo superior corresponde al caso w 2 = w n + w 1, y el inferior es w 2 = w n - w 1. La expresión resultante muestra que la amplitud del amplificador paramétrico bombeado de baja frecuencia ( w n = w 2 - w 1) difiere significativamente de la amplitud del amplificador bombeado de alta frecuencia ( w n = w 2 + w 1). Consideremos ahora cada uno de estos casos por separado.

En el primer caso (cuando se convierte hacia arriba), la señal máxima exacta se logrará como resultado del ajuste fino de los contornos, es decir, X 1 = X 2 = 0. En este caso, las amplitudes de las oscilaciones en el primer y segundo circuito:

,  .	(7.29)
Arroz. 66. Dependencia de amplitudes A 1 y A 2 en la amplitud de la bomba Un al ajustar los circuitos del amplificador.	En la Fig. 66 representa dependencia A 1 y A 2 de Un al ajustar los circuitos del amplificador. Puede verse en la figura que la amplitud de las oscilaciones en el primer bucle disminuye monótonamente a medida que aumenta la amplitud de la bomba. Por tanto, en este caso, no hay amplificación de señal en el primer bucle. Sin embargo, la amplitud de las oscilaciones en el segundo bucle es proporcional a la amplitud de la señal de entrada en A norte< A 0 crece con el crecimiento Un... Por lo tanto, en el sistema, la amplificación con conversión de frecuencia hacia arriba es posible si, como

la señal de salida para utilizar las oscilaciones en el segundo circuito amplificador. Dicho amplificador es un amplificador paramétrico no regenerativo con conversión ascendente de frecuencia. Determinemos el coeficiente de su amplificación de potencia. Por ganancia de potencia nos referimos a la relación entre la potencia en la salida del amplificador y la potencia de la señal de entrada liberada en la carga correspondiente. Si las pérdidas del circuito primario son lo suficientemente pequeñas y R i << R"1, luego R 1 " R i y fuente de entrada I 1 suministra energía a la carga correspondiente n 1 = norte 2. Por lo tanto, el aumento de potencia se asocia solo con un aumento en la frecuencia de cuantos, y no con su número, por lo que el ruido de dicho amplificador es mínimo y bastante estable.

Amplificador con conversión de frecuencia hacia abajo ( w 2 = w n - w 1) es un amplificador regenerativo convencional y no ofrece ninguna ventaja sobre el modo regenerativo de un amplificador de bucle único.

Se encontró que, bajo ciertas condiciones, los elementos paramétricos pueden desempeñar el papel de elementos activos en el circuito. Esto hace posible crear sobre su base amplificadores paramétricos, que tienen un bajo nivel de ruido intrínseco, ya que no hay ruido de corriente en ellos debido al efecto de disparo. Los amplificadores paramétricos se utilizan principalmente en la gama de microondas como etapas de entrada de receptores de radio de alta sensibilidad.

En los años 50 del siglo XX, los primeros diodos paramétricos semiconductores ( varactores). Las inductancias y capacitancias no lineales controladas paramétricamente se estudiaron en la Sección 2.3.

Amplificador paramétrico de bucle único. Un diagrama esquemático de dicho amplificador se muestra en la Fig. 6.8, ay el equivalente está en la Fig. 6.8, b.

Dependencia de la capacitancia paramétrica de la señal armónica de la bomba a la frecuencia
:

Conductividad
se introduce en el circuito equivalente del amplificador mediante un cambio paramétrico en la capacitancia mediante una señal de bomba. Señal de entrada - generador de corriente armónica con amplitud , frecuencia y conductividad interna
.,
- conductividad de carga. Para implementar la amplificación paramétrica con la máxima liberación de potencia en la conducción de carga, se deben cumplir las siguientes condiciones:

(6.27)

dónde
;

(6.29)

dado que la amplitud del voltaje en los terminales del generador es igual, y la potencia activa se libera en la carga
.

Si no hay señal de la bomba, entonces se libera energía en la carga

(6.30)

es más
, porque
.

Ganancia de potencia nominal amplificador paramétrico se llama la cantidad

(6.31)

por ejemplo si
Cm,
Entonces mira.

El valor crítico de la conductancia negativa introducida, cuando el amplificador paramétrico pierde su estabilidad y se autoexcita,

(6.32)

En las condiciones (6.32), la conductividad negativa del varactor compensa completamente la suma de las conductividades del generador de entrada y la carga. El amplificador paramétrico funciona de forma estable si
, si
, entonces el amplificador se autoexcita y se convierte en un oscilador paramétrico.

Sea las relaciones de fase de las oscilaciones de la señal de entrada y el bombeo óptimas de modo que en (6.27)
... Luego de (6.27) y (6.32) encontramos la profundidad de modulación crítica de la capacitancia paramétrica por la señal de la bomba:

(6.33)

Considere la ganancia paramétrica en el modo de desafinación. Condición de sincronismo:
, es casi imposible de ejecutar con precisión. Permitir
es el desplazamiento de frecuencia de la señal de entrada, es decir
... Si
, entonces el amplificador funciona en modo asincrónico. Entonces el valor del cambio de fase
, que determina la conductividad introducida en el circuito, depende del tiempo: La resistencia introducida cambia a medida que

(6.34)

cambiando periódicamente el signo al contrario con el tiempo.

El resultado es un cambio profundo similar al de una paliza en el nivel de salida. Esta desventaja impide el uso de amplificadores de bucle único en la práctica.

Amplificador paramétrico de doble circuito. Libre de la desventaja indicada amplificador paramétrico de doble bucle, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 6,9.

El amplificador consta de dos circuitos oscilatorios, uno de los cuales está sintonizado a la frecuencia ... Este circuito se llama señal. Otro circuito llamado soltero, sintonizado en frecuencia inactiva
... La conexión entre los circuitos se logra mediante la capacitancia paramétrica del varactor. La señal de la bomba cambia la capacitancia paramétrica armónicamente a la frecuencia de la bomba
:

Ambos circuitos oscilatorios, señal e inactivo, son de Q alto. Por lo tanto, en el modo estacionario, los voltajes en estos circuitos son aproximadamente armónicos:

(6.36)

Según la fig. 6,9, tensión en el varactor
... Entonces la corriente a través del varactor

(6.37)

Dado que, el espectro de la señal (6.37) contiene componentes en la frecuencia de la señal
, a frecuencia inactiva
, así como en frecuencias de combinación
y
... Un varactor y un bucle inactivo conectados en serie al bucle de señal se pueden reemplazar en un circuito equivalente por la conducción introducida en el bucle de señal. Para encontrar esta conductividad, es necesario seleccionar en (6.37) el componente de corriente a la frecuencia de la señal:

En (6.38), el primer término se desplaza con respecto al voltaje
en fase en
... Por lo tanto, debido a esto, no hay conducción activa en el circuito de señal. El segundo término en la frecuencia de la señal. proporcional a la amplitud
Abra el circuito de voltaje. Encontremos el valor
... Para ello, seleccione en la corriente del varactor (6.37) el componente útil a la frecuencia de inactividad, proporcional a
:

(6.39)

Permitir
- resistencia resonante del circuito inactivo. El voltaje a través de él causado por fluctuaciones en la frecuencia
,

de donde, comparando con la segunda expresión en (6.36), obtenemos:

(6.41)

Sustituye expresiones (6.41) en el segundo término en (6.38). Obtenemos la expresión de la componente de corriente útil a la frecuencia de la señal debido a la influencia del varactor y el circuito inactivo:

Conductancia introducida en el circuito de señal mediante la conexión en serie del varactor y el circuito inactivo,

(6.43)

resulta ser activo y negativo.

A continuación, puede calcular la ganancia nominal del amplificador paramétrico de doble circuito utilizando la fórmula (6.31). El análisis de la estabilidad del funcionamiento de un amplificador de doble circuito se realiza de la misma manera que para un amplificador de circuito único. Comparemos la expresión

(6.27)

para un amplificador de circuito simple y (6.43) para un amplificador de circuito doble, encontramos que en un amplificador de circuito doble, la conductancia introducida, en contraste con un amplificador de circuito simple, no depende de las fases iniciales de la entrada señal y bombeo. Además, un amplificador de doble bucle, a diferencia de un amplificador de bucle único, no es fundamental para la elección de las frecuencias de señal. y bombeo
... La conductancia introducida será negativa si
.

Producción.Un amplificador de doble bucle es capaz de funcionar en una relación arbitraria de la señal y las frecuencias de bombeo, independientemente de las fases iniciales de estas oscilaciones. Este efecto se debe al uso de vibraciones auxiliares que surgen en una de las frecuencias de combinación.

Equilibrio de potencia en multicircuito paramétrico sistemas. La insensibilidad de fase permite estudiar: sistemas paramétricos multicircuito basados ​​en relaciones energéticas. Un circuito equivalente de un amplificador paramétrico de dos circuitos se muestra en la Fig. 6.10.

Aquí paralelo a la capacitancia no lineal
Incluidos tres bipolares. Dos de ellos contienen la señal y las fuentes de bombeo, y el tercero forma un circuito inactivo sintonizado a la frecuencia combinatoria.
, dónde
y - números enteros. Cada una de las tres redes de dos puertos contiene un filtro de banda estrecha sintonizado a frecuencias ,
y
, respectivamente. Para simplificar el problema, asumimos que la señal y los circuitos de la bomba no tienen pérdidas óhmicas. Si una de las fuentes (señal o bomba) está ausente, entonces los componentes en las frecuencias de combinación en la corriente que fluye a través del capacitor no lineal están ausentes. La corriente del circuito sin carga es cero. El sistema se comporta como un sistema reactivo, es decir, no consume la energía de la fuente en promedio.

Si ambas fuentes están presentes, entonces el componente actual aparece en la frecuencia de combinación
... Esta corriente se puede cerrar a través de un circuito inactivo. La carga en el circuito inactivo consume energía promedio. Las partes activas de las resistencias aparecen en los circuitos de señal y bomba. Sus significados y signos están determinados por la redistribución de capacidades entre fuentes. Apliquemos a un sistema autónomo (cerrado) en la Fig. 6.10 ley de conservación de la energía: la potencia media (durante los períodos de las oscilaciones correspondientes) de la señal, la bomba y las oscilaciones de combinación se relacionan como

(6.44)

Energía promedio expresado en términos de energía asignado para el período:

dónde
- frecuencia.

dónde
,
y
, o

Ejecución (6.45) independientemente de la selección de frecuencia y
es posible solo cuando

(6.47)

En (6.47), pasamos de energías a potencias, obtenemos Ecuaciones de Manley-Rowe:

(6.48)

Las ecuaciones de Manley-Rowe permiten estudiar las leyes de conversión de potencia en sistemas paramétricos multicircuitos. Examinemos dos casos típicos.

Ganancia paramétrica convertida hacia arriba. Dejar entrar (6.48)
... Tenemos:

(6.49)

La potencia entregada a la carga es positiva, mientras que la potencia entregada al circuito por el generador es negativa. Desde en (6.49)
, luego
y
(ver figura 6.11).

Producción. Si el circuito inactivo del amplificador paramétrico está sintonizado a la frecuencia combinacional
, luego ambas fuentes, la señal y la bomba, dan energía al circuito inactivo, donde se consume en la carga. Porque
, entonces la ganancia de potencia es

(6.50)

La ventaja del sistema en estudio es tal estabilidad que no puede excitarse con ninguna señal y potencia de bombeo. Desventaja: la frecuencia de la señal de salida es más alta que la frecuencia de la señal de entrada. En el rango de microondas, esto conduce a dificultades en el procesamiento de la señal.

Ganancia paramétrica regenerativa. Permitir
,
... Entonces la frecuencia del circuito inactivo
, y
... Las ecuaciones de Manley-Rowe son:

(6.51)

De la primera ecuación en (6.51) se sigue que
y
... Esto significa que una parte de la energía que se toma del generador de bomba ingresa al circuito de señal. Es decir, el sistema tiene regeneración a la frecuencia de la señal. La potencia de salida se puede extraer tanto de la señal como del circuito sin carga (ver Fig. 6.12).

La ganancia del sistema no se puede determinar a partir de las ecuaciones (6.51). Desde el poder contiene tanto la parte consumida del generador de entrada como la parte que surge del efecto de regeneración. En determinadas condiciones, estos amplificadores tienden a excitarse por sí mismos. Luego, se libera energía en el bucle de señal incluso en ausencia de una señal útil en la entrada.

En la Fig. 10.16. El primer circuito de señal está sintonizado a la frecuencia central del espectro de la señal (frecuencia resonante), y el segundo circuito "inactivo", a la frecuencia de la basura, que es bastante diferente de.

La frecuencia de bombeo se selecciona de la condición

(10.43)

Al elegir una frecuencia, se asume que la frecuencia de la señal está fuera de la banda de transparencia del circuito auxiliar. Pero la frecuencia de combinación debe estar fuera de la banda operativa del bucle de señal.

Cuando se cumplen estas condiciones, solo existirá un voltaje de frecuencia en el bucle de señal y frecuencias en el bucle auxiliar. Considerando que las amplitudes de estos voltajes son pequeñas en comparación con, es posible reemplazar la capacitancia no lineal, junto con el generador de bomba, por una capacitancia paramétrica lineal que varía con la frecuencia, como se hizo en el § 10.5.

Arroz. 10.16. Amplificador paramétrico de dos frecuencias

Luego, bajo la influencia del voltaje de la señal en el circuito de capacitancia variable, surge una corriente (además de otros componentes que no son de interés en este caso)

[cm. 10,36)]. Aquí .

En la resistencia del circuito abierto, la corriente crea una caída de voltaje.

Escribimos el EMF equivalente que actúa sobre la capacitancia C, como en el § 8.16 [ver. (8,99)], en la forma

La corriente de combinación debida a este EMF, por analogía con la expresión (10.44), será

Tenga en cuenta que la fase y la frecuencia de la bomba (está ausente en la expresión (10.45)).

Teniendo en cuenta la relación anterior para la última igualdad se puede escribir en la forma

Como puede ver, con respecto al circuito de señal, la capacitancia no lineal, junto con el generador de bomba y el circuito inactivo, se pueden reemplazar por conductividad, teniendo en cuenta la corriente encontrada.

La compleja amplitud de esta corriente

La amplitud compleja del voltaje a través del bucle de señal. Por lo tanto, la conductancia que pasa por alto el bucle de señal será

(10.46)

donde es la función conjugada compleja de la función

Para resonancia, cuando, por tanto, la resistencia del circuito auxiliar será y la fórmula (10.46) toma la forma

En el circuito equivalente que se muestra en la Fig. 10.17, los elementos ubicados a la izquierda de la línea discontinua corresponden al circuito de señal del amplificador, y a la derecha, a la capacitancia no lineal junto con el circuito auxiliar. El circuito resultante es esencialmente el mismo que el circuito amplificador de bucle único (consulte la Figura 10.15). La única diferencia está en el método para determinar la conductividad negativa equivalente.

Se dan detalles relacionados con la definición de oscilaciones de combinación para llamar la atención sobre las siguientes ventajas de un amplificador de doble bucle:

a) la conductancia negativa equivalente y, por tanto, la amplificación de potencia, no dependen de la fase del voltaje de la bomba.

b) no se requiere el cumplimiento de una cierta relación entre frecuencias

Ambas propiedades del amplificador de dos bucles se explican por el hecho de que la fase total de la corriente de combinación en la expresión (10.45), que determina la naturaleza de la conductividad equivalente, es esencialmente la diferencia de fase de los voltajes de la bomba. El primero de ellos tiene la forma y el segundo (excluyendo). Cuando se forma la diferencia, desaparece y, en cualquier caso, la frecuencia de la diferencia coincide con la frecuencia de la señal (desde).

La ganancia de un amplificador de doble bucle a una frecuencia de resonancia se puede determinar a partir de una expresión similar a la fórmula (10.40):

donde se calcula mediante la fórmula (10.46), es la conductividad de la carga del circuito de señal.

Cuando la frecuencia de la señal se desvía de la frecuencia de resonancia y, en consecuencia, la frecuencia del módulo de resistencia disminuye, lo que conduce a una disminución del módulo y, en consecuencia, del factor de amplificación de potencia.

Según la expresión (10.46), puede calcular la respuesta de frecuencia y el ancho de banda del amplificador de doble bucle.

La condición de estabilidad para el amplificador en este caso se puede escribir en la forma

Considere el balance de energía en un amplificador de dos frecuencias dependiendo de la relación de frecuencia. Sea la frecuencia y la potencia de la señal en la entrada del amplificador. Dado que con un aumento en la frecuencia auxiliar, el módulo del valor negativo aumenta [ver. (10.46)], entonces también crece [ver. (10,48)]. Potencia de señal en la salida del amplificador

Para determinar la potencia requerida del generador de bomba Pson, así como la potencia liberada en el circuito auxiliar, utilizamos el teorema de Manley-Rowe. Según la expresión (7.104), se pueden escribir las siguientes relaciones:

(El signo menos en la última expresión se omite, ya que es obvio que esta potencia se toma del generador de bomba). La relación de potencia se ilustra en la Fig. 10.18. Puede verse en esta figura que se asigna más potencia al circuito auxiliar que al de señal. Así, aunque la potencia aumenta con el aumento de frecuencia, la distribución de la potencia extraída del oscilador de la bomba cambia a favor de la frecuencia, a pesar de ello, a menudo operan en el modo, ya que al amplificar una señal débil, la principal importancia no es la grado de utilización de energía, pero la relación de potencia

Para ilustrar las relaciones cuantitativas en un amplificador paramétrico de dos frecuencias, damos el siguiente ejemplo.

Sea necesario para amplificar una señal a una frecuencia con un ancho de espectro

Datos iniciales del primer circuito (señal): impedancia característica Ohm; resistencia interna de la fuente de señal, sin pasar por el circuito; resistencia de carga.

Datos iniciales del segundo circuito (inactivo): frecuencia de resonancia; impedancia característica Ohm; resistencia de carga.

Antes de calcular la variación requerida de la capacitancia varicap, encontramos el valor de conductividad límite que se puede conectar al circuito de señal para un ancho de espectro de señal dado

El factor Q máximo del circuito de señal (cuando se deriva con conductividad negativa), obviamente, no debe exceder

Cuando la conductividad resultante que pasa por alto el primer circuito debe ser al menos

En conclusión, observemos las principales ventajas y desventajas del amplificador paramétrico.

Una ventaja importante de un amplificador paramétrico es su nivel de ruido relativamente bajo en comparación con los amplificadores de transistores o válvulas. En el § 7.3 se señaló que la principal fuente de ruido en los amplificadores de transistores y válvulas es el efecto de disparo causado por la transferencia caótica de cargas discretas de electrones y huecos (en un transistor). En un amplificador paramétrico, se produce un efecto similar en un dispositivo que modula un parámetro. Por ejemplo, un cambio en la capacitancia de un varicap ocurre debido al movimiento de electrones y huecos. Sin embargo, la intensidad del flujo de los portadores de electricidad en un varicap es muchas veces menor que en un transistor o lámpara. En este último, la intensidad del flujo determina directamente la potencia de la señal útil liberada en el circuito de carga, y en el varicap, solo el efecto de modulación del parámetro. El debilitamiento de la influencia del efecto de disparo es tan significativo que en un amplificador paramétrico el nivel de ruido está determinado principalmente por el ruido térmico. En este sentido, a menudo se usa enfriamiento de diodo paramétrico a 5 ... 10.

La desventaja de un amplificador paramétrico es la complejidad de desacoplar la bomba y los circuitos de señal.

En el circuito que se muestra en la Figura 10.14, a, típico de los amplificadores paramétricos del rango del medidor, el desacoplamiento se realiza mediante capacitores de aislamiento y bobinas de bloqueo. En la gama de microondas, en la que los amplificadores paramétricos son especialmente ampliamente utilizados, es necesario recurrir a diseños muy complejos que combinan en un nodo un circuito oscilatorio de dos frecuencias en forma de resonadores huecos, varicap y elementos especiales de desacoplamiento (circulador, direccional acoplador, absorbedor, filtro de barrera). Estos temas se tratan en cursos especiales.

AMPLIFICADOR PARAMÉTRICO- un dispositivo electrónico, en el que la amplificación de la señal en términos de potencia se realiza a expensas de la energía ext. fuente (el llamado generador bombeo), cambiando periódicamente la capacidad o inductancia del elemento reactivo no lineal electr. circuitos amplificadores. P. en. aplicar Cap. arr. en radioastronomía, espacio lejano. y comunicaciones por satélite y radar como amplificador de bajo ruido de señales débiles que llegan a la entrada de un receptor de radio, principalmente. en el rango de microondas. Más a menudo en P. at. paramétrico se utiliza como elemento reactivo. diodo semiconductor (PPD). Además, en el rango de microondas, P. at. Se utiliza el funcionamiento con lámparas de haz de electrones, en la región de frecuencias bajas (sonoras) - P. at. con ferromagnet. elemento (ferrita).
Naib. P.U. de dos frecuencias (o doble circuito) se han generalizado: en el rango de centímetros: amplificadores regenerativos con preservación de frecuencia (Fig., a), en ondas decimétricas - amplificadores - convertidores de frecuencia (Fig., B)(cm. Generación y amplificación paramétrica de oscilaciones electromagnéticas)... Como adoptivos, se balancean. contorno y vibrar. circuito sintonizado a una frecuencia auxiliar o "inactiva" (que suele ser igual a la diferencia o la suma de las frecuencias de la señal y el generador de bomba), en el P. at. usualmente usa resonadores de cavidad, dentro de to-rykh tienen PPD.

Circuitos equivalentes de amplificadores paramétricos: a- regenerativo; B- con conversión de frecuencia "hacia arriba"; tu in - señal de entrada con frecuencia portadora F con; tu c - voltaje de la bomba; tu out - señal de salida con frecuencia portadora F con; otro :: - señal de salida con frecuencia portadora ( f c + f norte ); Tp 1 - transformador de entrada; Tr 2 - transformador de salida; Tr n - transformador en el circuito de la bomba; D - diodo semiconductor paramétrico; L- la bobina de inductancia del circuito oscilatorio sintonizado a la frecuencia ( F n - F con); Fs, F cn, F n - filtros eléctricos que tienen baja impedancia, respectivamente, en frecuencias F con, ( F con ± F norte), F ny lo suficientemente grande para todas las demás frecuencias.

Uso de generadores de bombas diodo de avalancha, diodo Gunn, multiplicador de frecuencia de varactor y con menos frecuencia reflejan. klystron. La frecuencia de bombeo y la frecuencia "inactiva" se eligen en la mayoría de los casos cerca de las críticas. frecuencia F cr PPD (es decir, a la frecuencia a la que P. at. deja de amplificarse); en este caso, la frecuencia de la señal debería ser mucho menor F cr. Para obtener min. Se utilizan temperaturas de ruido (10 - 20 K y menos) P. a. enfriado a la temperatura de nitrógeno líquido (77 K), helio líquido (4,2 K) o intermedio (generalmente 15 - 20 K); en P. sin enfriar en. temperatura de ruido 20 - 500 K y más. Las probabilidades máximas alcanzables. ganancia y ancho de banda de P. at. se determinan en la principal. parámetros del elemento reactivo. P. en. con coeff. amplificación de la potencia de la señal recibida igual a 10 - 30 dB, y anchos de banda del 10 - 20% de la frecuencia portadora de la señal.
P. en. son reemplazados por amplificadores de microondas de transistores de bajo ruido, refrigerados y no refrigerados, pero continúan usándose en el rango de ondas de radio de ondas milimétricas, donde aún superan a los amplificadores de transistores.