Amplificador paramétrico un dispositivo electrónico en el que la señal de potencia se amplifica debido a la energía de una fuente externa (el llamado generador de bomba), que cambia periódicamente la capacidad o inductancia del elemento reactivo no lineal del circuito eléctrico del amplificador. P. en. Se utilizan principalmente en radioastronomía (ver Radioastronomía), comunicaciones espaciales y satelitales de largo alcance, 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. Se utiliza un diodo semiconductor paramétrico (PPD) como elemento reactivo. Además, en el rango de microondas, se utiliza P.U. Al operar con lámparas de haz de electrones, y en la región de frecuencias bajas (sonoras), P. a. con un elemento ferromagnético (ferrita). Los más extendidos son P.U de dos frecuencias (o dos circuitos): en el rango de centímetros - "amplificadores reflectantes regenerativos con conservación de frecuencia" ( higo.
, a), en ondas decimétricas - amplificadores - convertidores de frecuencia ( higo.
, 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 suele ser 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 cualquier multiplicador de frecuencia y klystron reflectante con menos frecuencia. La frecuencia de la bomba 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); mientras que la frecuencia de la señal debería ser mucho más baja 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). A); 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 de 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 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 - diodo semiconductor paramétrico; 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.
Gran 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 (el llamado 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 vibraciones eléctricas, en el que el elemento principal (amplificador) suele ser un varicap. En comparación con los amplificadores convencionales, tiene un piso de ruido significativamente menor. Se utiliza para amplificar señales débiles ... ... diccionario enciclopédico
amplificador paramétrico - parametrinis stiprintuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. amplificador paramétrico vok. Parameterverstärker, m; parametrischer Verstärker, m rus. amplificador paramétrico, m pranc. amplificateur paramétrique, m ... Automatikos terminų žodynas
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 electrico 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 bajo de int. ruido. Utilizado 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] Dispositivos en cuestión ... ... Guía del traductor técnico
Amplificador paramétrico de haz de electrones - 61. Amplificador paramétrico de haz electrónico EPU 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 el resonador de la bomba, ... ... Diccionario-libro de referencia de términos de documentación normativa y técnica
AMPLIFICADOR PARAMÉTRICO - un dispositivo electrónico, en el que la señal se amplifica en términos de potencia debido a 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 se utilizan P. at., Que funcionan con lámparas de haz de electrones, en la región de frecuencias bajas (de sonido) - 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., un), en ondas decimétricas - amplificadores - convertidores de frecuencia (Fig., segundo)(cm. Generación y amplificación paramétrica de oscilaciones electromagnéticas)... Como adoptivos, influyen. 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 la bomba), en el P. at. usualmente usa resonadores de cavidad, dentro de to-rykh tienen PPD.
Circuitos equivalentes de amplificadores paramétricos: un - regenerativo; segundo - con conversión de frecuencia "hacia arriba"; tu in - señal de entrada con frecuencia portadora f desde; tu c - voltaje de la bomba; tu out - señal de salida con frecuencia portadora f desde; 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 inductora del circuito oscilatorio sintonizado a la frecuencia ( f n - f desde); Fs, F cn, F n - filtros eléctricos que tienen baja impedancia, respectivamente, en frecuencias f desde, ( f con ± f norte), f ny lo suficientemente grande para todas las demás frecuencias.
Los generadores de bombas utilizan diodo de avalancha, diodo Gunn, multiplicador de frecuencia de varactor y refleja con menos frecuencia. 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 una 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 principalmente. 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.
Un amplificador paramétrico (PU) es un dispositivo que contiene un circuito oscilatorio, en el que un parámetro intensivo en energía (capacitancia o inductancia) cambia bajo la influencia de una fuente externa (generador de bomba). Y debido a la organización adecuada del sistema oscilatorio, la señal se amplifica.
Considere un sistema que consta de dos placas cargadas, que representan una cierta capacidad.
La cantidad de carga de esta capacidad:
Un cambio forzado en la capacidad se puede considerar como un cambio (por ejemplo, un aumento) en la distancia entre las placas. Debido al hecho de que la capacidad no está cerrada, la cantidad de carga será constante y el voltaje aumentará. En este caso, la energía de carga de capacidad aumentará, se igualará, y la energía (que es, en cierto modo, una fuente de energía) gastada en cambiar la distancia entre las placas del capacitor se transforma en energía de carga. En consecuencia, habrá un aumento en la potencia liberada por dicho condensador cuando se descarga a través de una determinada carga, es decir, amplificación.
El amplificador paramétrico funciona de la misma manera. Un generador de bomba de alta frecuencia que modula la capacitancia o inductancia de cualquier elemento del circuito oscilatorio sirve como fuente de energía (o energía para cambiar la capacidad). Con tal cambio en el parámetro de uso intensivo de energía, surge una resistencia eléctrica negativa en el circuito oscilatorio, por lo tanto, los amplificadores paramétricos son un tipo de amplificadores regenerativos. Un amplificador regenerativo es un amplificador con retroalimentación positiva, que se acompaña de la introducción de conducción negativa en el circuito de señal. Desde el punto de vista energético, la introducción de conductividad negativa en el circuito de señal corresponde al bombeo de energía desde la fuente de alimentación del amplificador, lo que permite proporcionar amplificación de potencia.
Distinga entre PU de semiconductor, ferrita y haz de electrones. Los PU semiconductores (PPU), construidos sobre la base de diodos paramétricos (varicaps), son los más difundidos debido a parámetros como la baja potencia del generador de bomba y la posibilidad de microminiaturización.
El elemento principal de la PPU es un diodo paramétrico (PD), que es una unión p-n con polarización inversa conectada apropiadamente al sistema oscilatorio, al cual se aplica un voltaje de polarización constante U CM y un voltaje del generador de bomba, lo que crea una modulación de la capacitancia de PD.
Si el voltaje de la bomba se aplica a la unión p-n con polarización inversa del PD, el cambio en la capacitancia del diodo se puede describir mediante la expresión
dónde M 1 \u003d C 1 / C 0, M 2 \u003d C 2 / C 0 - la profundidad de modulación de la capacitancia de DP según los correspondientes armónicos de la frecuencia de la bomba.
La profundidad de modulación de la capacitancia depende del voltaje de la bomba y se puede determinar a partir de la característica capacitancia-voltaje del PD. Además, cuanto mayor es la profundidad de modulación, más resistencia negativa se introduce en el circuito.
Debido a la dependencia no lineal de la capacitancia de la DP en el voltaje aplicado, pueden aparecer corrientes de varias frecuencias de combinación f m, n \u003d mf n + nf c, donde m, n son números enteros.
Si la capacidad no tiene pérdidas, entonces la distribución de potencia sobre las frecuencias de combinación está determinada por la relación de Manley-Rowe:
 | } |
 |
donde P m, n es la potencia a la frecuencia f m, n.
El análisis de esta igualdad nos permite sacar una serie de conclusiones sobre las propiedades de los amplificadores paramétricos. Por ejemplo, en el caso de que una capacitancia no lineal conecte circuitos oscilatorios sintonizados a frecuencias f s, f n y f 1,1 \u003d f s + f n \u003d f +, entonces, teniendo en cuenta las relaciones de Manley-Rowe, obtenemos
Y si la potencia entra en la capacitancia no lineal en las frecuencias f cy f n, entonces se libera en una frecuencia f +, y en P c \u003d 0 y P + \u003d 0, es decir, el sistema resulta no ser regenerativo. En este caso, la ganancia máxima
Los amplificadores paramétricos de este tipo se denominan convertidores impulsores estables. Su uso está limitado por el hecho de que es difícil lograr altas ganancias al amplificar señales de microondas. f + y f n resultan ser muy altas.
Considere un ejemplo, cuando una capacitancia no lineal conecta circuitos oscilatorios sintonizados a frecuencias f s, f n y f 1, -1 \u003d f s - f n \u003d f -, entonces, teniendo en cuenta las relaciones de Manley-Rowe, obtenemos
, 
Dado que los circuitos de frecuencias f cy f - son energéticamente equivalentes desde el punto de vista de la acción paramétrica, la potencia del generador de la bomba se bombea a ambos circuitos o, en otras palabras, se introduce una resistencia negativa tanto a la frecuencia fc como a la frecuencia f -. Por lo tanto, este tipo de amplificador es regenerativo y puede proporcionar una ganancia arbitrariamente alta.
Dependiendo de la relación de frecuencias f con yf - \u003d f con - f n las resonancias pueden estar en diferentes sistemas vibracionales o, si f c »f -, - en un sistema vibratorio. En el primer caso, el amplificador se llama circuito doble, en el segundo, circuito único.
En la teoría de los amplificadores regenerativos, se ha demostrado que los amplificadores de este tipo se pueden realizar en dos esquemas: "para el paso" y "para la reflexión". Estos últimos, en igualdad de condiciones, permiten obtener un producto mayor ganancia-ancho de banda con un factor de ruido menor, lo que determina la conveniencia de su uso práctico.
En la actualidad, las más extendidas son las PPU de doble circuito del tipo reflectante, ya que, a diferencia de las de circuito único, no requieren una fase rígida de la señal y las frecuencias de bombeo y permiten obtener temperaturas de ruido bajas en combinación con una buena banda ancha.
Es posible construir un PPA que llevará a cabo no solo la amplificación de la señal, sino también la transferencia de su frecuencia, mientras que el generador de bomba también desempeña el papel de oscilador local. En este caso, es posible convertir la frecuencia al máximo, es decir con inversión espectro, y abajo, sin inversión .
La capacidad de las redes reactivas controladas de dos terminales para desempeñar el papel de elementos de circuito activo en determinadas condiciones sirvió de base para crear un tipo especial de dispositivos de ingeniería de radio llamados amplificadores paramétricos. Estos amplificadores han encontrado aplicación principalmente en el rango de microondas como etapas de entrada de receptores de radio de alta sensibilidad. La principal ventaja de los amplificadores paramétricos es un bajo nivel de ruido intrínseco, que está asociado con la ausencia de fluctuaciones de corriente de disparo en ellos.
Implementación de elementos reactivos controlados paramétricamente.
La posibilidad de una amplificación paramétrica de la señal se predijo teóricamente a principios de siglo.
Sin embargo, la implementación plástica de esta idea fue posible solo en los años 50 después de que se crearan los primeros diseños exitosos de fondos de semiconductores paramétricos. El funcionamiento de estos diodos, también llamados varactores, se basa en el siguiente efecto. Si se aplica un voltaje de polaridad inversa a la unión del diodo, entonces la carga dividida q en la capa de bloqueo es una función no lineal del voltaje aplicado y. La dependencia se denomina característica de voltio-culombio de tal capacitor no lineal. Cuando el voltaje cambia en la unión bloqueada de la parte inferior, aparece una corriente de polarización
Aquí está la capacitancia diferencial del varactor, que se describe aproximadamente mediante la fórmula
donde k es el coeficiente dimensional; - diferencia de potencial de contacto.
Cuanto más bloqueada esté la unión, menor será su capacitancia diferencial.
Los varactores modernos tienen características muy perfectas y son capaces de operar hasta frecuencias de varias decenas de gigahercios, lo que corresponde al rango de longitud de onda milimétrica.
También se puede crear un elemento con una inductancia controlada paramétricamente. Es una bobina inductiva que tiene un núcleo hecho de material ferromagnético con una dependencia pronunciada de la inducción B de la corriente de polarización I. Dichos elementos no se usan ampliamente en radiofrecuencias debido a la alta inercia de los procesos de inversión de material.
Amplificador paramétrico de bucle único.
Considere un generador de señal formado por la conexión en paralelo de un elemento con conducción activa y una fuente ideal de corriente armónica con amplitud y frecuencia. El generador está conectado a una carga resistiva con conductividad. En los terminales del generador, hay un voltaje con una amplitud en la carga, se libera la potencia activa
Como se sabe por la teoría de circuitos, en el modo de emparejar la carga con el generador, cuando el valor alcanza su valor máximo:
(12.37)
Obviamente, la potencia en la carga se puede aumentar reduciendo de alguna manera la conductividad del generador. Esto se puede lograr, por ejemplo, conectando un condensador paramétrico (varactor) en paralelo con el generador.
Figura: 12.4. Circuitos amplificadores paramétricos de circuito único: a - principal; b - equivalente
La capacitancia del varactor debe variar con la frecuencia La fase inicial del generador de bomba debe elegirse de manera que la resistencia [ver. fórmula (12.34)] fue negativa.
En la Fig. 12.4, a, b muestra los diagramas del amplificador paramétrico de circuito único más simple que implementa este principio.
Elemento inductivo L junto con un condensador [ver. fórmula (12.27)] forman un circuito oscilatorio paralelo sintonizado a la frecuencia de la señal. La impedancia de entrada de este circuito es tan alta que prácticamente no deriva la conductividad activa negativa.
introducido por el varactor.
Refiriéndose a la Fig. 12.4, b, observamos que la potencia asignada en la carga también será máxima en el modo de adaptación, es decir, en
La relación entre este valor y el determinado por la fórmula (12.37) en ausencia de un elemento paramétrico se suele llamar ganancia nominal.
Por ejemplo, vamos. Entonces o en unidades logarítmicas.
Estabilidad del amplificador paramétrico.
Si la conductividad negativa del varactor compensa completamente la suma de las conductividades del generador y la carga, entonces el amplificador paramétrico se vuelve inestable y autoexcitado.
Del circuito equivalente que se muestra en la Fig. 12.4, b, se deduce que el valor crítico de la conductividad negativa introducida
Suponiendo que las relaciones de fase de la señal y las oscilaciones de la bomba son óptimas en el sentido de que a partir de las fórmulas (12.34), (12.41) encontramos la profundidad de modulación crítica de la capacitancia:
Ejemplo 12.3. Un amplificador paramétrico de circuito único opera a una frecuencia), el generador de señal y la carga tienen la misma conductividad, la capacitancia del varactor Determinar los límites límite del cambio de capacitancia, al alcanzar el cual el amplificador se autoexcitará.
Usando la fórmula (12.42), determinamos
Por lo tanto, un amplificador paramétrico se autoexcita si la capacitancia del varactor, cambiando en el tiempo de acuerdo con la ley armónica, fluctúa de a
Ganancia paramétrica en modo desafinación.
En condiciones reales, es difícil, ya veces incluso imposible, cumplir con precisión la condición de sincronismo, si la frecuencia de la señal está algo desafinada del valor requerido, es decir, se dice que el amplificador paramétrico opera en modo asíncrono. En este caso, el valor de Ф, que determina, según (12.34), la resistencia activa introducida, depende del tiempo: La resistencia introducida, cambia según la ley
adquiere periódicamente diferentes signos. Como consecuencia, se observan cambios profundos en el nivel de la señal de salida, de naturaleza similar a los latidos. Esta desventaja de los amplificadores de bucle único dificulta enormemente su uso práctico.
Amplificador paramétrico de doble circuito.
El trabajo destinado a mejorar las características de rendimiento de los amplificadores paramétricos ha llevado a la creación de dispositivos fundamentalmente diferentes, libres de la desventaja anterior. El denominado 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 logra mediante el uso de oscilaciones auxiliares que surgen en una de las frecuencias de combinación.
El diagrama de un amplificador paramétrico de dos circuitos se muestra en la Fig. 12.5.
El amplificador consta de dos circuitos oscilatorios, uno de los cuales, llamado circuito de señal, está sintonizado a la frecuencia y el otro, el llamado circuito inactivo, a la frecuencia inactiva. La conexión entre los circuitos se realiza utilizando la capacitancia paramétrica del varactor, que cambia en el tiempo de manera armónica con la frecuencia de bombeo:
Figura: 12.5. Circuito amplificador paramétrico de doble circuito
Por lo general, los factores Q de la señal y los circuitos inactivos son altos. Por lo tanto, en el modo estacionario, los voltajes en estos circuitos se describen con bastante precisión por las funciones armónicas del tiempo:
con algunas amplitudes y fases iniciales.
Teniendo en cuenta los signos de estrés indicados en la Fig. 12.5, encontramos que el voltaje a través del varactor, de donde la corriente a través del varactor
(12.44)
Analicemos la composición espectral de esta corriente. Usando la fórmula ya encontrada, nos aseguramos de que la corriente contenga componentes en la frecuencia de la señal, en la frecuencia inactiva y también en las frecuencias de combinación
Para encontrar la conductividad introducida en el circuito de señal por la conexión en serie del varactor y el circuito inactivo, primero se debe aislar el componente actual a la frecuencia de la señal en la fórmula (12.44):
(12.45)
Aquí el primer término está en cuadratura de tiempo con el voltaje y, por lo tanto, no está asociado con la introducción de conducción activa en el circuito. El segundo término es proporcional a la amplitud del voltaje en el circuito abierto. Para encontrar este valor, seleccionamos en (12.44) la componente útil de la corriente a la frecuencia de reposo, proporcional a la amplitud
Si es la resistencia resonante del circuito abierto, entonces el voltaje a través de él, causado por oscilaciones en la frecuencia de la señal,
de donde se sigue que
(12.47)
Sustituyendo los valores en el segundo término de la fórmula (12.45), obtenemos la expresión del componente de corriente útil a la frecuencia de la señal, que se debe a la influencia del varactor y del circuito inactivo:
Por lo tanto, la conductividad introducida en el circuito de señal por la conexión en serie del varactor y el circuito inactivo resulta ser activa y negativa:
La ganancia nominal se calcula mediante la fórmula (12.40). El análisis de estabilidad se realiza de la misma forma que en el caso de un amplificador de bucle único.
Al comparar las fórmulas (12.38) y (12.49), se puede observar que la conductividad negativa introducida en un amplificador de dos bucles no está asociada con las fases iniciales de la señal y el bombeo. Además, el amplificador paramétrico de doble bucle no es crítico para la elección de frecuencias cc y la conductancia introducida siempre será negativa si
Balance de potencia en sistemas paramétricos multicircuito.
La insensibilidad de los amplificadores paramétricos que utilizan oscilaciones combinadas con la relación de fase de la señal útil y el bombeo permite estudiar dichos sistemas sobre la base de relaciones energéticas simples. Pasemos al esquema general que se muestra en la Fig. 12.6.
Aquí, tres circuitos están conectados en paralelo con un condensador no lineal. Dos de ellos contienen la señal y las fuentes de bombeo, el tercero es pasivo y sirve como circuito loco sintonizado a la frecuencia de combinación (- enteros). Cada circuito está equipado con un filtro de banda estrecha que solo permite el paso de oscilaciones con frecuencias cercanas a, respectivamente. Por simplicidad, se supone que los circuitos de señal y bomba no tienen pérdidas óhmicas.
Deje que una de las fuentes (señal o bomba) esté ausente. Entonces, en la corriente que fluye a través del condensador no lineal, no habrá componentes con frecuencias de combinación. La corriente de circuito abierto es cero y el sistema en su conjunto se comporta como un circuito reactivo, sin consumir energía promedio de la fuente.
Si ambas fuentes están presentes, entonces aparece un componente de corriente en la frecuencia de combinación; esta corriente solo puede cerrarse a través del circuito abierto.
Figura: 12.6. Para la conclusión de las relaciones de energía en un sistema paramétrico de dos circuitos
La carga disponible aquí consume energía en promedio, y se introducen resistencias positivas o negativas en los circuitos de señal y bomba, cuyo valor y signo determinan la redistribución de energía entre las fuentes.
El sistema considerado es cerrado (autónomo), y en base a la ley de conservación de energía, las potencias medias de la señal, la bomba y las oscilaciones de combinación están relacionadas por la relación
La potencia promediada durante el período de oscilación T se puede expresar a través de la energía E liberada durante este intervalo de tiempo:
(- frecuencia en hercios). De este modo,
o, dado que
Como es habitual, consideraremos la potencia positiva entregada a la carga y la potencia negativa entregada por el generador. De las relaciones (12.54) se puede ver que desde entonces Entonces, si el circuito amplificador inactivo está sintonizado a la frecuencia, entonces ambas fuentes (señal y bomba) dan energía al circuito inactivo, donde se consume en la carga. Dado que la ganancia de potencia es
La ventaja de este método de amplificación paramétrica radica en la estabilidad del sistema, que no puede autoexcitarse ante ninguna señal y potencia de bombeo. La desventaja es que la frecuencia de la señal de salida es mayor que la frecuencia de la señal de entrada. En el rango de las microondas, esto provoca conocidas dificultades en el procesamiento posterior de las oscilaciones.
Ganancia paramétrica regenerativa.
Sea, es decir, la frecuencia de sintonización del circuito inactivo, las ecuaciones de Manley-Rowe adopten la forma
Como se desprende de la primera ecuación, ambas potencias son positivas en este modo, por lo que una parte de la potencia tomada del generador de la bomba ingresa al circuito de señal, es decir, el sistema exhibe regeneración a la frecuencia de señal. La potencia de salida se puede extraer de los circuitos de señal y sin carga.
Las ecuaciones (12.56) no permiten determinar la ganancia del sistema, ya que la potencia contiene tanto la parte consumida de los dispositivos conectados a la entrada del amplificador como la parte que surge del efecto de regeneración. Se puede observar la capacidad de tales amplificadores para autoexcitarse, ya que bajo ciertas condiciones, se desarrollará una potencia distinta de cero en el circuito de señal incluso en ausencia de una señal útil en la entrada.
Se encontró que, bajo ciertas condiciones, los elementos paramétricos pueden desempeñar el papel de elementos activos en el circuito. Esto permite 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 capacitancias e inductancias 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 de bomba armónica en la frecuencia 
:
Conductividad 
se introduce en el circuito equivalente del amplificador por cambio paramétrico en capacitancia por la señal de la 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)
además 
, como 
.
Ganancia de potencia nominalamplificador 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. Dejar 
- 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 capacidad paramétrica del varactor. La señal de la bomba cambia la capacitancia paramétrica de acuerdo con la ley de armónicos 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 con el 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 en relación con el voltaje 
en fase en 
... Por lo tanto, debido a esto, no hay introducción de conductividad activa en el circuito de señal. 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 varactor (6.37) el componente útil a la frecuencia de inactividad, proporcional a 
:
(6.39)
Dejar 
- resistencia resonante del circuito inactivo. Voltaje causado por oscilaciones de 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 para el 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 bucle mediante 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 único y (6.43) para un amplificador de circuito doble, encontramos que en un amplificador de circuito doble, la conductancia introducida, a diferencia de un amplificador de circuito único, no depende de las fases iniciales de la señal de entrada y el 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 
.
Conclusión.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 oscilaciones auxiliares que surgen en una de las frecuencias de combinación.
Balance de potencia en multicircuito paramétricosistemas. La insensibilidad de fase permite estudiar: sistemas paramétricos multicircuito basados \u200b\u200ben 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 
incluye tres bipolares. Dos de ellos contienen las fuentes de señal y 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 muesca sintonizado en frecuencias 
,
y 
, respectivamente. Para simplificar la tarea, asumimos que los circuitos de señal y 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 sin carga es cero. El sistema se comporta como un sistema reactivo, es decir, en promedio, no consume energía de la fuente.
Si ambas fuentes están presentes, entonces el componente actual aparece en la frecuencia de combinación 
... Esta corriente se puede cerrar mediante un circuito abierto. La carga del circuito inactivo consume una potencia media. 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. Aplicamos 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 a través de la 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).
Conclusión.Si el circuito inactivo del amplificador paramétrico está sintonizado a la frecuencia combinacional 
, luego ambas fuentes: señal y bomba, dan energía al circuito inactivo, donde se consume en la carga. Como 
, 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 bomba. 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.Dejar 
,
... 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 parte de la energía que se toma del generador de la 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 inactivo (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 autoexcitarse. Luego, la potencia se asigna en el bucle de señal incluso en ausencia de una señal útil en la entrada.
