Penguat parametrik perangkat elektronik di mana sinyal daya diperkuat karena energi dari sumber eksternal (yang disebut generator pompa), yang secara berkala mengubah kapasitas atau induktansi elemen reaktif nonlinier dari rangkaian listrik penguat. P. di. Mereka digunakan terutama dalam astronomi radio (lihat Radio astronomi), ruang jarak jauh dan komunikasi satelit, dan radar sebagai penguat noise rendah dari sinyal lemah yang sampai pada input penerima radio, terutama dalam jangkauan gelombang mikro. Paling sering di P. at. Dioda semikonduktor parametrik (PPD) digunakan sebagai elemen reaktif. Selain itu, dalam rentang gelombang mikro, P.U. digunakan. Operasi pada lampu berkas elektron, dan di wilayah frekuensi rendah (suara), P. di. dengan elemen feromagnetik (ferit). Yang paling luas adalah P.U dua frekuensi (atau sirkuit ganda): dalam kisaran sentimeter - "penguat reflektif dengan konservasi frekuensi" regeneratif ( ara.
, a), pada gelombang desimeter - amplifier - konverter frekuensi ( ara.
, b) (lihat Eksitasi parametrik dan amplifikasi osilasi listrik). Sebagai rangkaian osilasi penerima dan rangkaian osilasi yang disetel ke frekuensi tambahan, atau "idle" (yang paling sering sama dengan perbedaan atau jumlah frekuensi sinyal dan generator pompa), di P. di. resonator rongga biasanya digunakan (lihat resonator rongga) ,
di dalam tempat PPD berada. Dioda semikonduktor transit-avalanche, dioda Gunn, varactor digunakan dalam generator pompa multiplier frekuensi ny dan klystron reflektif yang lebih jarang. Frekuensi pompa dan frekuensi "idle" dipilih dalam banyak kasus yang mendekati frekuensi kritis f kp PPD (yaitu, ke frekuensi di mana P.U. berhenti menguat); sedangkan frekuensi sinyal harus jauh lebih rendah f kp. Untuk mendapatkan suhu kebisingan minimum (lihat Suhu kebisingan) (10-20 K atau kurang), P.C. digunakan, didinginkan ke suhu nitrogen cair (77 K), helium cair (4,2 K), atau suhu menengah (biasanya 15-20 UNTUK); di P. yang tidak didinginkan di. suhu kebisingan 50-100 K dan banyak lagi. Gain dan bandwidth maksimum yang dapat dicapai dari P. pada. ditentukan terutama oleh parameter elemen reaktif. P. di. dengan faktor penguatan daya dari sinyal yang diterima sama dengan 10-30 db, dan bandwidth 10-20% dari frekuensi pembawa (lihat Frekuensi pembawa) sinyal. Lit .: Etkin VS, Gershenzon EM, Sistem gelombang mikro parametrik pada dioda semikonduktor, M .. 1964; Lopukhin VM, Roshal AS, Penguat parametrik berkas elektron, M., 1968; Microwave - perangkat semikonduktor dan aplikasinya, trans. dari bahasa Inggris., M., 1972; Kopylova K. F., Terpugov N. V., penguat kapasitif parametrik frekuensi rendah, M., 1973; Penfield P., Rafuse R., aplikasi Varactor, Camb. (Mass.), 1962. V.S.Etkin. Sirkuit ekivalen dari penguat parametrik: a - regeneratif; b - "dengan pertobatan ke atas"; u sinyal input dengan frekuensi pembawa f c, u n - tegangan "pemompaan"; u out1 - sinyal keluaran dengan frekuensi pembawa f c; u out2 - sinyal keluaran dengan frekuensi pembawa (f c + f n); Tp 1 - transformator masukan; Tr 2 - trafo keluaran; Tr 2 - transformator di sirkuit "pompa"; D - dioda semikonduktor parametrik; L - kumparan induktansi dari rangkaian osilasi disetel ke frekuensi (f c + f n); F s, F sn, F n - filter listrik yang memiliki impedansi rendah, masing-masing, pada frekuensi f c, (f c + f n), f n dan cukup besar pada semua frekuensi lainnya.
Ensiklopedia Soviet Besar. - M .: ensiklopedia Soviet. 1969-1978 .
Lihat apa itu "Penguat parametrik" di kamus lain:
Perangkat elektronik, di mana sinyal diperkuat dalam hal daya karena energi eksternal. sumber (disebut generator pompa), secara berkala mengubah kapasitas atau induktansi elemen reaktif nonlinier sirkuit penguat ... Ensiklopedia fisik
Kamus Besar Ensiklopedia
penguat parametrik - - Topik telekomunikasi, konsep dasar penguat parametrik EN ...
Penguat getaran listrik, di mana elemen utama (penguat) paling sering adalah varicap. Dibandingkan dengan amplifier konvensional, amplifier ini memiliki noise floor yang jauh lebih rendah. Ini digunakan untuk memperkuat sinyal lemah ... ... Kamus ensiklopedis
penguat parametrik - parametrinis persyaratan status sebagai T sritis automatika atitikmenys: angl. penguat parametrik vok. Parameterverstärker, m; parametrischer Verstärker, m rus. penguat parametrik, m pranc. amplificateur paramétrique, m ... Automatikos terminų žodynas
penguat parametrik - status parametrinis yang ditentukan sebagai T sritis fizika atitikmenys: angl. penguat parametrik vok. parametrischer Verstärker, m rus. penguat parametrik, m pranc. parameter amplificateur, m ... Fizikos terminų žodynas
Penguat listrik sinyal, sebagai tambahan, daya sinyal meningkat karena energi sumber, yang secara berkala mengubah nilai parameter reaktif sistem (biasanya kapasitas). P. di. berbeda dalam level int yang sangat rendah. kebisingan. Digunakan dalam ... ... Kamus Besar Politeknik Ensiklopedia
penguat cahaya parametrik - parameter, status, status, dan operasi radioelektronika atitikmenys: angl. penguat parametrik cahaya vok. Lichtparameterverstärker, m rus. penguat cahaya parametrik, m pranc. amplificateur paramétrique de lumière, m ... Terminal radioelektronikos žodynas
penguat parametrik berkas elektron - EPU Perangkat gelombang mikro yang berbasis pada gelombang siklotron cepat, di mana energi kinetik transversal berkas elektron diperkuat dalam resonator pompa yang terletak di antara perangkat komunikasi masukan dan keluaran. [GOST 23769 79] Subjek perangkat ... ... Panduan penerjemah teknis
Penguat parametrik berkas elektron - 61. Penguat parametrik berkas elektronik EPU Penguat parametrik berkas elektron Perangkat gelombang mikro berdasarkan gelombang siklotron cepat, di mana energi kinetik transversal berkas elektron diperkuat dalam resonator pompa, ... ... Buku referensi kamus istilah dokumentasi normatif dan teknis
PENGUAT PARAMETRIK - perangkat elektronik, di mana sinyalnya diperkuat oleh daya dengan mengorbankan energi eksternal. sumber (disebut generator pemompaan), secara berkala mengubah kapasitas atau induktansi dari elemen elektr reaktif nonlinier. sirkuit penguat. P. di. terapkan Ch. arr. dalam astronomi radio, ruang yang jauh. dan komunikasi satelit dan radar sebagai penguat kebisingan-rendah untuk sinyal-sinyal lemah yang terutama sampai pada masukan penerima radio. dalam kisaran microwave. Paling sering di P. at. parametrik digunakan sebagai elemen reaktif. dioda semikonduktor (PPD). Selain itu, dalam rentang gelombang mikro digunakan P. at. Operasi pada lampu berkas elektron, di wilayah frekuensi rendah (suara) - P. at. dengan ferromagnet. (ferit) elemen.
Naib. tersebar luas adalah dua frekuensi (atau sirkuit ganda) PO: dalam kisaran sentimeter - penguat regeneratif dengan retensi frekuensi (Gbr., sebuah), pada gelombang desimeter - penguat - konverter frekuensi (Gbr., b) (cm. Generasi parametrik dan amplifikasi osilasi elektromagnetik)... Sebagai anak asuh, mereka bergoyang. kontur dan getar. sirkuit disetel ke frekuensi tambahan, atau "idle" (yang paling sering sama dengan perbedaan atau jumlah frekuensi sinyal dan generator pompa), di P. at. biasanya digunakan resonator rongga, di dalam to-rykh ada PPD.
Sirkuit ekivalen dari penguat parametrik: sebuah - regeneratif; b - dengan konversi frekuensi "naik"; u masuk - sinyal input dengan frekuensi pembawa f dari; u c - tegangan pompa; u out - sinyal keluaran dengan frekuensi pembawa f dari; lainnya :: - sinyal keluaran dengan frekuensi pembawa ( f c + f n ); Tp 1 - transformator masukan; Tr 2 - trafo keluaran; Tr n - trafo di sirkuit pompa; D - dioda semikonduktor parametrik; L - kumparan induktor dari rangkaian osilasi disetel ke frekuensi ( f n - f dari); Fs, F cn, F n - filter listrik yang memiliki impedansi rendah, masing-masing, pada frekuensi f dari, ( f dengan ± f n), f n dan cukup besar untuk semua frekuensi lainnya.
Generator pompa digunakan dioda avalanche, dioda Gunn, pengganda frekuensi varactor dan lebih jarang mencerminkan. klystron.dll Frekuensi pemompaan dan frekuensi "idle" dipilih dalam banyak kasus mendekati kritis. frekuensi f cr PPD (yaitu, dengan frekuensi di mana P. at berhenti menguat); sedangkan frekuensi sinyal harus jauh lebih rendah f cr. Untuk mendapatkan min. suhu kebisingan (10 - 20 K dan kurang) digunakan P. at. didinginkan ke suhu nitrogen cair (77 K), helium cair (4,2 K) atau menengah (biasanya 15 - 20 K); di P. yang tidak didinginkan di. suhu kebisingan 20 - 500 K dan lebih. Peluang maksimum yang bisa dicapai. keuntungan dan bandwidth P. at. ditentukan di utama. parameter elemen reaktif. P. di. dengan kopi. amplifikasi daya sinyal yang diterima sama dengan 10 - 30 dB, dan bandwidth 10 - 20% dari frekuensi pembawa sinyal.
P. di. digantikan oleh amplifier gelombang mikro dengan noise rendah transistor, baik yang didinginkan maupun tidak, tetapi tetap digunakan dalam rentang gelombang radio gelombang milimeter, di mana mereka masih mengungguli amplifier transistor.
Penguat parametrik (PU) adalah perangkat yang berisi rangkaian osilasi, di mana parameter intensif energi (kapasitansi atau induktansi) berubah di bawah pengaruh sumber eksternal (generator pompa). Dan karena organisasi sistem osilasi yang tepat, sinyal diperkuat.
Pertimbangkan sistem yang terdiri dari dua pelat bermuatan, yang mewakili kapasitas tertentu.
Jumlah muatan kapasitas ini:
Perubahan paksa dalam kapasitas dapat dianggap sebagai perubahan (misalnya, peningkatan) jarak antara pelat. Karena fakta bahwa kapasitas tidak ditutup, jumlah muatan akan konstan, dan tegangan akan meningkat. Dalam hal ini, energi muatan kapasitas akan meningkat, sama, dan energi (yang merupakan sumber daya) yang digunakan untuk mengubah jarak antara pelat kapasitor diubah menjadi energi muatan. Akibatnya, akan ada peningkatan daya yang dilepaskan oleh kapasitor semacam itu ketika melakukan pelepasan melalui beban tertentu, yaitu amplifikasi.
Penguat parametrik berfungsi dengan cara yang sama. Generator pompa frekuensi tinggi yang memodulasi kapasitansi atau induktansi elemen manapun dari rangkaian osilasi berfungsi sebagai sumber daya (atau energi untuk mengubah kapasitas). Dengan perubahan parameter intensif energi seperti itu, resistansi listrik negatif muncul di rangkaian osilasi, oleh karena itu, penguat parametrik adalah jenis penguat regeneratif. Penguat regeneratif adalah penguat dengan umpan balik positif, yang disertai dengan pengenalan konduksi negatif ke dalam rangkaian sinyal. Dari sudut pandang energi, pengenalan konduktivitas negatif ke dalam rangkaian sinyal sesuai dengan pemompaan energi ke dalamnya dari catu daya amplifier, yang memungkinkan untuk memberikan penguatan daya.
Bedakan antara PU semikonduktor, ferit dan berkas elektron. Semikonduktor PU (PPU), dibangun berdasarkan dioda parametrik (varicaps), paling banyak digunakan karena parameter seperti daya rendah generator pompa dan kemungkinan mikrominiaturisasi.
Elemen utama PPU adalah dioda parametrik (PD), yang merupakan sambungan p-n bias balik, terhubung dengan tepat ke sistem osilasi, di mana tegangan bias konstan U CM dan tegangan dari generator pompa diterapkan, yang menciptakan modulasi kapasitansi PD.
Jika tegangan pompa diterapkan ke sambungan p-n bias balik dari PD, perubahan kapasitansi dioda dapat dijelaskan dengan ekspresi
dimana M 1 \u003d C 1 / C 0, M 2 \u003d C 2 / C 0 - kedalaman modulasi kapasitansi PD sesuai dengan harmonisa frekuensi pompa yang sesuai.
Kedalaman modulasi kapasitansi bergantung pada tegangan pompa dan dapat ditentukan dari karakteristik tegangan kapasitansi PD. Selain itu, semakin besar kedalaman modulasi, semakin banyak resistansi negatif yang dimasukkan ke sirkuit.
Karena ketergantungan nonlinier dari kapasitansi PD pada tegangan yang diberikan, arus dari berbagai frekuensi kombinasi f m, n \u003d mf n + nf c, di mana m, n adalah bilangan bulat, dapat muncul di dalamnya.
Jika kapasitas tidak mengalami kerugian, maka distribusi daya pada frekuensi kombinasi ditentukan oleh hubungan Manley-Rowe:
 | } |
 |
dimana P m, n adalah daya pada frekuensi f m, n.
Analisis persamaan ini memungkinkan kita untuk menarik sejumlah kesimpulan tentang properti penguat parametrik. Misalnya, dalam kasus ketika kapasitansi nonlinier menghubungkan rangkaian osilasi yang disetel ke frekuensi f s, f n dan f 1,1 \u003d f s + f n \u003d f +, maka, dengan mempertimbangkan hubungan Manley-Rowe, kami memperoleh
Dan jika daya memasuki kapasitansi nonlinier pada frekuensi f c dan f n, maka dilepaskan pada frekuensi f +, dan pada P c \u003d 0 dan P + \u003d 0, yaitu. sistem ternyata non-regeneratif. Dalam hal ini, keuntungan maksimal
Penguat parametrik jenis ini disebut konverter penguat stabil. Penggunaannya dibatasi oleh fakta bahwa sulit untuk mencapai keuntungan besar saat memperkuat sinyal gelombang mikro. f + dan f n ternyata sangat tinggi.
Pertimbangkan contoh, ketika kapasitansi nonlinier menghubungkan rangkaian osilasi yang disetel ke frekuensi f s, f n dan f 1, -1 \u003d f s - f n \u003d f -, maka, dengan mempertimbangkan hubungan Manley-Rowe, kami memperoleh
, 
Karena rangkaian frekuensi f c dan f - secara energik ekuivalen dari sudut pandang aksi parametrik, daya generator pompa dipompa ke kedua rangkaian ini, atau, dengan kata lain, resistansi negatif diperkenalkan pada frekuensi f c dan pada frekuensi f -. Oleh karena itu, penguat jenis ini bersifat regeneratif dan dapat memberikan penguatan tinggi secara sewenang-wenang.
Tergantung pada rasio frekuensi resonansi f dengan dan f - \u003d f dengan - f n dapat berada dalam sistem getaran yang berbeda, atau, jika f c »f -, - dalam satu sistem getaran. Dalam kasus pertama, penguat disebut sirkuit ganda, di sirkuit kedua - tunggal.
Dalam teori penguat regeneratif, telah ditunjukkan bahwa penguat jenis ini dapat dilakukan dalam dua skema - "untuk perjalanan" dan "untuk refleksi". Yang terakhir, semua hal lain dianggap sama, memungkinkan untuk mendapatkan produk gain-bandwidth yang lebih besar dengan angka kebisingan yang lebih rendah, yang menentukan kemanfaatan penggunaan praktisnya.
Saat ini, yang paling luas adalah PPU sirkuit ganda dari tipe reflektif, karena, tidak seperti sirkuit tunggal, mereka tidak memerlukan pentahapan yang kaku dari sinyal dan frekuensi pompa dan memungkinkan seseorang untuk mewujudkan suhu kebisingan rendah dalam kombinasi dengan broadband yang baik.
Dimungkinkan untuk membangun PPA yang tidak hanya akan melakukan penguatan sinyal, tetapi juga transfer frekuensinya, sedangkan generator pompa juga memainkan peran sebagai osilator lokal. Dalam hal ini, dimungkinkan untuk mengubah frekuensi ke atas, yaitu. dengan inversi spektrum, dan bawah, tanpa pembalikan .
Kemampuan jaringan dua terminal reaktif terkontrol, dalam kondisi tertentu, untuk memainkan peran elemen rangkaian aktif berfungsi sebagai dasar untuk membuat jenis khusus perangkat rekayasa radio yang disebut penguat parametrik. Amplifier ini telah menemukan aplikasi terutama dalam jangkauan gelombang mikro sebagai tahap input penerima radio yang sangat sensitif. Keuntungan utama dari penguat parametrik adalah tingkat kebisingan intrinsik yang rendah, yang dikaitkan dengan tidak adanya fluktuasi arus tembakan di dalamnya.
Penerapan elemen reaktif yang dikontrol secara parametrik.
Kemungkinan amplifikasi sinyal parametrik secara teoritis diprediksi pada awal abad ini.
Namun, implementasi plastik dari ide ini menjadi mungkin hanya di tahun 50-an setelah desain pertama yang sukses dari dasar semikonduktor parametrik dibuat. Pengoperasian dioda ini, juga disebut varactors, didasarkan pada efek berikut. Jika tegangan polaritas terbalik diterapkan ke -junction dioda, maka muatan q yang terbagi dalam lapisan pemblokiran adalah fungsi nonlinier dari tegangan yang diberikan dan. Ketergantungan ini disebut karakteristik volt-coulomb dari kapasitor nonlinier semacam itu. Ketika tegangan berubah di persimpangan terkunci di bagian bawah, arus prategangan muncul
Berikut adalah kapasitansi diferensial dari varactor, yang kira-kira dijelaskan oleh rumus
dimana k adalah koefisien dimensi; - hubungi perbedaan potensial.
Semakin banyak persimpangan yang dikunci, semakin sedikit kapasitansi diferensial.
Varaktor modern memiliki karakteristik yang sangat sempurna dan mampu beroperasi hingga frekuensi beberapa puluh gigahertz, yang sesuai dengan rentang panjang gelombang milimeter.
Sebuah elemen dengan induktansi yang dikontrol secara parametrik juga dapat dibuat. Ini adalah kumparan induktif yang memiliki inti yang terbuat dari bahan feromagnetik dengan ketergantungan yang jelas dari induksi B pada arus bias I. Elemen tersebut tidak banyak digunakan pada frekuensi radio karena inersia yang tinggi dari proses pembalikan material.
Penguat parametrik loop tunggal.
Pertimbangkan generator sinyal yang dibentuk oleh koneksi paralel elemen dengan konduksi aktif dan sumber ideal arus harmonik dengan amplitudo dan frekuensi. Generator terhubung ke beban resistif dengan konduktivitas. Di terminal generator, ada tegangan dengan amplitudo pada beban, daya aktif dilepaskan
Seperti diketahui dari teori rangkaian, dalam mode mencocokkan beban dengan generator, ketika nilai mencapai nilai maksimumnya:
(12.37)
Jelas, daya dalam beban dapat ditingkatkan dengan cara mengurangi konduktivitas generator. Ini dapat dicapai, misalnya, dengan menghubungkan kapasitor parametrik (varactor) secara paralel dengan generator.
Angka: 12.4. Sirkuit penguat parametrik sirkuit tunggal: a - pokok; b - setara
Kapasitansi varactor harus bervariasi dengan frekuensi Fase awal generator pompa harus dipilih sehingga resistansinya [lihat. rumus (12,34)] adalah negatif.
Dalam gambar. 12.4, a, b menunjukkan diagram penguat parametrik sirkuit tunggal paling sederhana yang menerapkan prinsip ini.
Elemen induktif L bersama dengan kapasitor [lihat. formula (12.27)] membentuk rangkaian osilasi paralel yang disetel ke frekuensi sinyal. Impedansi masukan rangkaian ini sangat tinggi sehingga praktis tidak memotong konduktivitas aktif negatif.
diperkenalkan oleh varactor.
Mengacu pada Gambar. 12.4, b, kami mencatat bahwa daya yang dialokasikan dalam beban juga akan maksimum dalam mode pencocokan, yaitu pada
Rasio kuantitas ini dengan yang ditentukan oleh rumus (12.37) dengan tidak adanya elemen parametrik biasanya disebut keuntungan nominal
Misalnya, biarkan. Kemudian atau dalam unit logaritmik.
Stabilitas penguat parametrik.
Jika konduktivitas negatif varactor sepenuhnya mengimbangi jumlah konduktivitas generator dan beban, maka penguat parametrik menjadi tidak stabil dan bersemangat sendiri.
Dari rangkaian ekivalen yang ditunjukkan pada Gambar. 12.4, b, maka nilai kritis dari konduktivitas negatif yang dimasukkan
Dengan asumsi bahwa hubungan fase sinyal dan osilasi pompa adalah optimal dalam arti bahwa dari rumus (12.34), (12.41) kami menemukan kedalaman modulasi kritis dari kapasitansi:
Contoh 12.3. Penguat parametrik sirkuit tunggal beroperasi pada frekuensi), generator sinyal dan beban memiliki konduktivitas yang sama, kapasitansi varactor Tentukan batas pembatas dari perubahan kapasitansi, setelah mencapai amplifier yang bersemangat sendiri.
Menggunakan rumus (12.42), kami tentukan
Jadi, penguat parametrik tereksitasi sendiri jika kapasitansi varactor, yang berubah dalam waktu sesuai dengan hukum harmonik, berfluktuasi dari ke
Keuntungan parametrik dalam mode detuning.
Dalam kondisi nyata, sulit, dan terkadang bahkan tidak mungkin, untuk memenuhi kondisi sinkronisasi secara tepat.Jika frekuensi sinyal agak di-detun dari nilai yang disyaratkan, artinya penguat parametrik beroperasi dalam mode asynchronous. Dalam hal ini, nilai Ф, yang menentukan, menurut (12.34), resistansi yang dimasukkan secara aktif, bergantung pada waktu: Resistensi yang dimasukkan, berubah sesuai dengan hukum
secara berkala memperoleh tanda yang berbeda. Akibatnya, perubahan mendalam pada level sinyal keluaran diamati, serupa sifatnya dengan ketukan. Kerugian dari amplifier single-loop ini sangat menghambat penggunaan praktisnya.
Penguat parametrik sirkuit ganda.
Pekerjaan yang bertujuan untuk meningkatkan karakteristik kinerja penguat parametrik telah mengarah pada pembuatan perangkat yang berbeda secara fundamental, bebas dari kerugian di atas. Penguat loop ganda yang disebut mampu beroperasi pada rasio acak dari sinyal dan frekuensi pompa, dan terlepas dari fase awal osilasi ini. Efek ini dicapai melalui penggunaan osilasi tambahan yang timbul pada salah satu frekuensi kombinasi.
Diagram penguat parametrik dua sirkuit ditunjukkan pada Gambar. 12.5.
Penguat terdiri dari dua rangkaian osilasi, salah satunya, disebut rangkaian sinyal, disetel ke frekuensi dan yang lainnya, yang disebut rangkaian idle, ke frekuensi idle. Sambungan antara rangkaian dilakukan dengan menggunakan kapasitansi parametrik varactor, yang berubah dalam waktu sesuai dengan hukum harmonik dengan frekuensi pemompaan:
Angka: 12.5. Sirkuit penguat parametrik sirkuit ganda
Biasanya faktor-Q dari sirkuit sinyal dan idle tinggi. Oleh karena itu, dalam mode diam, tegangan pada rangkaian ini dijelaskan secara akurat oleh fungsi harmonik waktu:
dengan beberapa amplitudo dan fase awal.
Dengan mempertimbangkan tanda stres yang ditunjukkan pada Gambar. 12.5, kami menemukan bahwa tegangan melintasi varactor, dari mana arus melalui varactor
(12.44)
Mari kita analisis komposisi spektral arus ini. Menggunakan rumus yang telah dijumpai, kami memastikan bahwa arus mengandung komponen pada frekuensi sinyal, pada frekuensi idle dan juga pada frekuensi kombinasi
Untuk menemukan konduktivitas yang dimasukkan ke dalam rangkaian sinyal melalui sambungan serial varactor dan rangkaian idle, pertama-tama kita harus mengisolasi komponen arus pada frekuensi sinyal dalam rumus (12.44):
(12.45)
Di sini istilah pertama dalam kuadratur waktu dengan tegangan dan oleh karena itu tidak terkait dengan pengenalan konduksi aktif ke dalam rangkaian. Istilah kedua sebanding dengan amplitudo tegangan di sirkuit terbuka. Untuk menemukan nilai ini, kami memilih di (12.44) komponen yang berguna dari arus pada frekuensi idle, sebanding dengan amplitudo
Jika resistansi resonan dari rangkaian terbuka, maka tegangan yang melewatinya, disebabkan oleh osilasi pada frekuensi sinyal,
dari mana mengikuti itu
(12.47)
Mengganti nilai ke dalam istilah kedua rumus (12.45), kami memperoleh ekspresi komponen arus yang berguna pada frekuensi sinyal, yang disebabkan oleh pengaruh varactor dan sirkuit idle:
Dengan demikian, konduktivitas yang dimasukkan ke dalam sirkuit sinyal oleh koneksi serial varactor dan sirkuit idle ternyata aktif dan negatif:
Keuntungan nominal dihitung menggunakan rumus (12.40). Analisis stabilitas dilakukan dengan cara yang sama seperti dalam kasus penguat loop tunggal.
Membandingkan rumus (12.38) dan (12.49), dapat dicatat bahwa konduktivitas negatif yang dimasukkan dalam penguat dua loop tidak terkait dengan fase awal sinyal dan pemompaan. Selain itu, penguat parametrik loop ganda tidak penting untuk pilihan frekuensi cc dan konduktansi yang dimasukkan akan selalu negatif jika
Keseimbangan daya dalam sistem parametrik multi-sirkuit.
Ketidaksensitifan penguat parametrik yang menggunakan osilasi kombinasi dengan rasio fase dari sinyal yang berguna dan pemompaan memungkinkan untuk mempelajari sistem tersebut berdasarkan hubungan energi sederhana. Mari beralih ke skema umum yang ditunjukkan pada Gambar. 12.6.
Di sini, tiga rangkaian dihubungkan secara paralel dengan kapasitor non-linier. Dua di antaranya berisi sinyal dan sumber pompa, yang ketiga pasif dan berfungsi sebagai sirkuit idler yang disetel ke frekuensi kombinasi (- bilangan bulat). Setiap sirkuit dilengkapi dengan filter pita sempit yang memungkinkan hanya osilasi dengan frekuensi yang mendekati, untuk melewatinya. Untuk mempermudah, sinyal dan sirkuit pompa diasumsikan tidak memiliki kerugian ohmik.
Biarkan salah satu sumber (sinyal atau pompa) tidak ada. Kemudian pada arus yang mengalir melalui kapasitor nonlinier, tidak akan ada komponen dengan frekuensi kombinasi. Arus rangkaian terbuka adalah nol dan sistem secara keseluruhan berperilaku seperti rangkaian reaktif, tidak mengkonsumsi daya rata-rata dari sumbernya.
Jika kedua sumber ada, maka komponen arus muncul pada frekuensi kombinasi; arus ini hanya dapat ditutup melalui sirkuit terbuka.
Angka: 12.6. Untuk menyimpulkan hubungan energi dalam sistem parametrik dua sirkuit
Beban yang tersedia di sini rata-rata mengkonsumsi daya, dan resistansi positif atau negatif dimasukkan ke dalam sinyal dan sirkuit pompa, nilai dan tandanya menentukan redistribusi daya antara sumber.
Sistem yang dipertimbangkan bersifat tertutup (otonom), dan berdasarkan hukum kekekalan energi, kekuatan rata-rata sinyal, pemompaan, dan kombinasi osilasi terkait dengan hubungan tersebut.
Daya yang dirata-ratakan selama periode osilasi T dapat diekspresikan melalui energi E yang dilepaskan selama interval waktu ini:
(- frekuensi dalam hertz). Lewat sini,
atau, mengingat itu
Seperti biasa, kami akan mempertimbangkan daya positif yang dikirim ke beban dan daya negatif yang dikirim oleh generator. Dari hubungan (12.54) dapat dilihat bahwa sejak itu Jadi, jika rangkaian penguat idle disetel ke frekuensi, maka kedua sumber (sinyal dan pompa) memberikan daya ke rangkaian idle, di mana ia dikonsumsi dalam beban. Karena penguatan daya
Keuntungan dari metode amplifikasi parametrik ini terletak pada stabilitas sistem, yang tidak dapat melakukan eksitasi sendiri pada sinyal dan daya pompa apa pun. Kerugiannya adalah frekuensi sinyal keluaran lebih tinggi daripada frekuensi sinyal masukan. Dalam rentang gelombang mikro, ini menyebabkan kesulitan yang diketahui dalam pemrosesan osilasi lebih lanjut.
Keuntungan parametrik regeneratif.
Misalkan, frekuensi tuning dari rangkaian idle, persamaan Manley - Rowe mengambil bentuknya
Sebagai berikut dari persamaan pertama, kedua daya bertanda positif pada mode ini, sehingga sebagian daya yang diambil dari generator pompa memasuki rangkaian sinyal, yaitu sistem menunjukkan regenerasi pada frekuensi sinyal. Daya keluaran dapat diambil dari sinyal dan sirkuit tanpa beban.
Persamaan (12.56) tidak memungkinkan untuk menentukan penguatan sistem, karena daya berisi bagian yang dikonsumsi dari perangkat yang terhubung ke input penguat dan bagian yang timbul dari efek regenerasi. Kemampuan penguat semacam itu untuk eksitasi sendiri dapat dicatat, karena dalam kondisi tertentu, daya bukan nol akan berkembang di sirkuit sinyal bahkan tanpa adanya sinyal yang berguna di input.
Ditemukan bahwa, dalam kondisi tertentu, elemen parametrik mampu memainkan peran elemen aktif di sirkuit. Ini memungkinkan untuk membuat berdasarkan mereka penguat parametrik, yang memiliki tingkat gangguan intrinsik rendah, karena saat ini tidak ada gangguan di dalamnya akibat efek bidikan. Penguat parametrik terutama digunakan dalam rentang gelombang mikro sebagai tahap input penerima radio sensitivitas tinggi.
Pada tahun 50-an abad ke-20, dioda parametrik semikonduktor pertama ( varactors). Kapasitansi dan induktansi nonlinier yang dikontrol secara parametrik dipelajari dalam Bagian 2.3.
Penguat parametrik loop tunggal.Diagram skema penguat seperti itu ditunjukkan pada Gambar. 6.8, a, dan padanannya ada pada Gambar. 6.8, b.
Ketergantungan kapasitansi parametrik pada sinyal pompa harmonik di frekuensi 
:
Daya konduksi 
dimasukkan ke dalam rangkaian ekuivalen penguat dengan perubahan parametrik kapasitansi oleh sinyal pompa. Sinyal input - generator arus harmonik dengan amplitudo 
, frekuensi 
dan konduktivitas internal 
.,
- memuat konduktivitas. Untuk menerapkan amplifikasi parametrik dengan pelepasan daya maksimum pada konduksi beban, kondisi berikut harus dipenuhi:
(6.27)
dimana 
;
(6.29)
karena amplitudo tegangan di terminal generator sama, dan daya aktif dilepaskan dalam beban 
.
Jika tidak ada sinyal pompa, daya dilepaskan dalam beban
(6.30)
bahkan 
, sebagai 
.
Perolehan kekuatan nominalpenguat parametrik disebut kuantitas
(6.31)
misalnya jika 
Cm, 
Lihat kemudian.
Nilai kritis dari konduktansi negatif yang diperkenalkan, ketika penguat parametrik kehilangan stabilitas dan self-excites,
(6.32)
Dalam kondisi (6.32), konduktivitas negatif varactor sepenuhnya mengkompensasi jumlah konduktivitas generator input dan beban. Penguat parametrik bekerja secara stabil jika 
, jika 
, maka penguatnya bersemangat sendiri dan berubah menjadi osilator parametrik.
Biarkan hubungan fasa dari osilasi sinyal input dan pemompaan menjadi optimal sehingga di (6.27) 
... Kemudian dari (6.27) dan (6.32) kami menemukan kedalaman modulasi kritis dari kapasitansi parametrik dengan sinyal pompa:
(6.33)
Pertimbangkan penguatan parametrik dalam mode detuning. Kondisi sinkronisasi:
, hampir tidak mungkin untuk mengeksekusi secara akurat. Membiarkan 
- offset frekuensi dari sinyal input, yaitu 
... Jika 
, kemudian amplifier bekerja mode asynchronous.Kemudian nilai pergeseran fasa 
, yang menentukan konduktivitas yang dimasukkan ke sirkuit, bergantung pada waktu: Resistensi yang diperkenalkan berubah sebagai
(6.34)
secara berkala mengubah tanda ke sebaliknya dari waktu ke waktu.
Hasilnya adalah perubahan tingkat keluaran seperti pemukulan yang dalam. Kerugian ini mencegah penggunaan amplifier single-loop dalam praktiknya.
Penguat parametrik sirkuit ganda.Bebas dari kerugian yang ditunjukkan penguat parametrik dual-loop, diagramnya ditunjukkan pada Gambar. 6.9.
Penguat terdiri dari dua rangkaian osilasi, salah satunya disetel ke frekuensi 
... Sirkuit ini disebut sinyal.Sirkuit lain disebut tunggal,disetel ke frekuensi idle
... Koneksi antara sirkuit dicapai melalui kapasitas parametrik varactor. Sinyal pompa mengubah kapasitansi parametrik sesuai dengan hukum harmonik pada frekuensi pompa 
:
Kedua rangkaian osilasi - sinyal dan idle - memiliki Q tinggi. Oleh karena itu, dalam mode stasioner, tegangan pada rangkaian ini kira-kira harmonis:
(6.36)
Menurut gambar. 6.9, tegangan pada varactor 
... Kemudian arus melalui varactor
(6.37)
Karena spektrum sinyal (6.37) mengandung komponen pada frekuensi sinyal 
, pada frekuensi idle 
, serta pada frekuensi kombinasi 
dan 
... Sebuah varactor dan loop idle yang dihubungkan secara seri dengan loop sinyal dapat diganti dalam sirkuit ekuivalen dengan konduksi yang dimasukkan ke dalam loop sinyal. Untuk menemukan konduktivitas ini, perlu untuk memilih (6.37) komponen arus pada frekuensi sinyal:
Dalam (6.38), suku pertama bergeser relatif terhadap tegangan 
dalam fase di 
... Oleh karena itu, karena itu, tidak ada pengenalan konduktivitas aktif ke dalam rangkaian sinyal. Istilah kedua pada frekuensi sinyal 
sebanding dengan amplitudo 
tegangan sirkuit terbuka. Mari temukan nilainya 
... Untuk melakukan ini, pilih di arus varactor (6.37) komponen yang berguna pada frekuensi idle, sebanding dengan 
:
(6.39)
Membiarkan 
- resistansi resonan dari sirkuit idle. Tegangan di atasnya disebabkan oleh osilasi pada frekuensi 
,
dimana, dibandingkan dengan ekspresi kedua di (6.36), kita mendapatkan:
(6.41)
Gantikan ekspresi (6.41) ke suku kedua di (6.38). Kami mendapatkan ekspresi untuk komponen arus yang berguna pada frekuensi sinyal karena pengaruh varactor dan sirkuit idle:
Konduktansi dimasukkan ke sirkuit sinyal dengan koneksi serial varactor dan sirkuit idle,
(6.43)
ternyata aktif dan negatif.
Selanjutnya, Anda dapat menghitung penguatan nominal penguat parametrik dual-loop menggunakan rumus (6.31). Analisis stabilitas operasi penguat sirkuit ganda dilakukan dengan cara yang sama seperti untuk penguat sirkuit tunggal. Mari bandingkan ekspresinya
(6.27)
untuk penguat rangkaian-tunggal dan (6.43) untuk penguat rangkaian-ganda, kami menemukan bahwa dalam penguat rangkaian-ganda, konduktansi yang dimasukkan, berbeda dengan penguat rangkaian-tunggal, tidak bergantung pada fase-fase awal dari sinyal input dan pemompaan. Selain itu, penguat dual-loop, tidak seperti amplifier single-loop, tidak penting untuk pilihan frekuensi sinyal 
dan memompa 
... Konduktansi yang diperkenalkan akan menjadi negatif jika 
.
Kesimpulan.Penguat loop ganda mampu beroperasi pada rasio sembarang dari sinyal dan frekuensi pompa, terlepas dari fase awal osilasi ini. Efek ini disebabkan oleh penggunaan osilasi tambahan yang timbul pada salah satu frekuensi kombinasi.
Keseimbangan daya dalam parametrik multi-sirkuitsistem. Ketidaksensitifan fase memungkinkan Anda untuk mempelajari: sistem parametrik multi-sirkuit berdasarkan hubungan energi. Sirkuit ekivalen dari penguat parametrik dua sirkuit ditunjukkan pada Gambar. 6.10.
Di sini sejajar dengan kapasitansi nonlinier 
termasuk tiga bipolar. Dua di antaranya berisi sinyal dan sumber pompa, dan yang ketiga membentuk sirkuit idler yang disetel ke frekuensi kombinasional 
dimana 
dan 
- bilangan bulat. Masing-masing dari tiga jaringan dua port berisi filter takik yang disetel ke frekuensi 
,
dan 
, masing-masing. Untuk menyederhanakan tugas, kami mengasumsikan bahwa sinyal dan sirkuit pompa tidak memiliki kerugian ohmik. Jika salah satu sumber (sinyal atau pompa) tidak ada, maka komponen pada frekuensi kombinasi dalam arus yang mengalir melalui kapasitor nonlinier tidak ada. Arus tanpa beban adalah nol. Sistem berperilaku seperti sistem reaktif, yaitu rata-rata tidak mengkonsumsi daya dari sumbernya.
Jika kedua sumber ada, maka komponen saat ini muncul pada frekuensi kombinasi 
... Arus ini dapat ditutup melalui sirkuit terbuka. Beban sirkuit idle mengkonsumsi daya rata-rata. Bagian aktif dari resistansi muncul di sirkuit sinyal dan pompa. Makna dan tandanya ditentukan oleh redistribusi kapasitas antar sumber. Kami menerapkan sistem otonom (tertutup) pada Gambar. 6.10 hukum kekekalan energi: daya rata-rata (selama periode osilasi yang sesuai) dari sinyal, pompa dan kombinasi osilasi terkait sebagai
(6.44)
Kekuatan rata rata 
diekspresikan melalui energi 
dialokasikan untuk periode:
dimana 
- frekuensi.
dimana 
,
dan 
, atau
Eksekusi (6.45) terlepas dari pemilihan frekuensi 
dan 
hanya mungkin jika
(6.47)
Dalam (6.47), kita berpindah dari energi ke kekuatan, kita memperolehnya persamaan Manley-Rowe:
(6.48)
Persamaan Manley-Rowe memungkinkan mempelajari hukum konversi daya dalam sistem parametrik multi-sirkuit. Mari kita periksa dua kasus tipikal.
Keuntungan parametrik yang dikonversi.Biarkan (6.48) 
... Kita punya:
(6.49)
Daya yang dikirim ke beban adalah positif, sedangkan daya yang dikirim ke rangkaian oleh generator adalah negatif. Sejak di (6.49) 
kemudian 
dan 
(lihat gambar 6.11).
Kesimpulan.Jika rangkaian idle penguat parametrik disetel ke frekuensi kombinasional 
, kemudian kedua sumber - sinyal dan pompa, berikan daya ke sirkuit idle, di mana ia dikonsumsi dalam beban. Sebagai 
, maka penguatannya adalah
(6.50)
Keuntungan dari sistem yang diteliti adalah kestabilan yang tidak dapat dieksitasi pada sinyal dan daya pompa. Kerugian - frekuensi sinyal keluaran lebih tinggi dari frekuensi sinyal masukan. Dalam jangkauan gelombang mikro, hal ini menyebabkan kesulitan dalam pemrosesan sinyal.
Keuntungan parametrik regeneratif.Membiarkan 
,
... Kemudian frekuensi rangkaian idle 
dan 
... Persamaan Manley-Rowe adalah:
(6.51)
Dari persamaan pertama di (6.51) berikut ini 
dan 
... Ini berarti bahwa sebagian daya yang diambil dari generator pompa memasuki rangkaian sinyal. Artinya, sistem memiliki regenerasi pada frekuensi sinyal.Daya keluaran dapat diambil dari sinyal dan sirkuit idle (lihat Gambar 6.12) ..
Penguatan sistem tidak dapat ditentukan dari persamaan (6.51). Sejak kekuasaan 
berisi bagian yang dikonsumsi dari generator input dan bagian yang muncul dari efek regenerasi. Dalam kondisi tertentu, amplifier seperti itu cenderung menggairahkan. Kemudian, daya dialokasikan dalam loop sinyal bahkan jika tidak ada sinyal yang berguna pada input.
