Amplificator parametric un dispozitiv electronic în care semnalul de putere este amplificat datorită energiei unei surse externe (așa-numitul generator de pompă), care modifică periodic capacitatea sau inductanța elementului reactiv neliniar al circuitului electric al amplificatorului. P. la. Acestea sunt utilizate în principal în radioastronomie (vezi Radioastronomia), în comunicații spațiale și satelit cu rază lungă de acțiune și în radar (vezi Locație radar) ca amplificator cu zgomot redus al semnalelor slabe care sosesc la intrarea unui receptor radio, în principal în domeniul microundelor. Cel mai adesea în P. at. O diodă semiconductoare parametrică (PPD) este utilizată ca element reactiv. În plus, în gama de microunde se utilizează P.U. Funcționând pe lămpi cu fascicul de electroni și în regiunea frecvențelor joase (sunet), P. la. cu un element feromagnetic (ferită). Cele mai răspândite sunt PD cu două frecvențe (sau cu dublu circuit): în intervalul de centimetri - „amplificatoare reflectorizante regenerative cu conservare a frecvenței” ( fig.
, a), la unde decimetrice - amplificatoare - convertoare de frecvență ( fig.
, b) (a se vedea Excitația parametrică și amplificarea oscilațiilor electrice). Ca un circuit oscilator de recepție și un circuit oscilator acordat la o frecvență auxiliară sau „inactivă” (care este cel mai adesea egală cu diferența sau suma frecvențelor semnalului și a generatorului pompei), în P. at. de obicei utilizați rezonatoare de cavitate (vezi rezonator de cavitate) ,
în interiorul căruia se află PPD. Diodele semiconductoare cu tranzit de avalanșă, dioda Gunn, varactor sunt utilizate în generatoarele de pompă multiplicator de frecvență și mai puțin frecvent clistron reflectant. Frecvența pompei și frecvența „de ralanti” sunt alese în majoritatea cazurilor aproape de frecvența critică f kp PPD (adică la frecvența la care PA încetează să se amplifice); în timp ce frecvența semnalului ar trebui să fie mult mai mică f kp. Pentru a obține temperaturile minime de zgomot (vezi Temperatura de zgomot) (10-20 K sau mai puțin), se utilizează P.C., răcit la temperaturi de azot lichid (77 K), heliu lichid (4,2 K) sau temperaturi intermediare (de obicei 15-20 LA); la P. răcit la. temperatura zgomotului 50-100 K și mai mult. Câștigul maxim posibil și lățimea de bandă a P. at. sunt determinate în principal de parametrii elementului reactiv. P. la. cu factori de amplificare a puterii semnalului primit egal cu 10-30 db, și lățimi de bandă de 10-20% din frecvența purtătorului (vezi Frecvența purtătorului) a semnalului. Lit.: Etkin VS, Gershenzon EM, Sisteme de microunde parametrice pe diode semiconductoare, M .. 1964; Lopukhin VM, Roshal AS, Amplificatoare parametrice cu fascicul de electroni, M., 1968; Microunde - dispozitive semiconductoare și aplicarea acestora, trans. din engleză., M., 1972; Kopylova K. F., Terpugov N. V., Amplificatoare parametrice capacitive de frecvențe joase, M., 1973; Penfield P., Rafuse R., Aplicații Varactor, Camb. (Mass.), 1962. V.S.Etkin. Circuite echivalente ale amplificatoarelor parametrice: a - regenerative; b - „cu conversie ascendentă”; u in - semnal de intrare cu frecvență purtătoare f c, u n - tensiune "de pompare"; u out1 - semnal de ieșire cu frecvență purtătoare f c; u out2 - semnal de ieșire cu frecvență purtătoare (f c + f n); Tp 1 - transformator de intrare; Tr 2 - transformator de ieșire; Tr 2 - transformator în circuitul „pompă”; D - diodă semiconductoare parametrică; L - bobina de inductanță a circuitului oscilator acordat la frecvență (f c + f n); F s, F sn, F n - filtre electrice cu impedanță scăzută, respectiv, la frecvențe f c, (f c + f n), f n și suficient de mari la toate celelalte frecvențe.
Marea Enciclopedie Sovietică. - M.: Enciclopedie sovietică. 1969-1978 .
Vedeți ce este "Parametric amplifier" în alte dicționare:
Un dispozitiv electronic, în care semnalul este amplificat în termeni de putere datorită energiei externe. sursă (așa-numitul generator de pompă), schimbând periodic capacitatea sau inductanța unui element reactiv neliniar circuite amplificatoare ... Enciclopedie fizică
Dicționar enciclopedic mare
amplificator parametric - - Subiecte telecomunicații, concepte de bază Amplificator parametric EN ...
Un amplificator de vibrații electrice, în care elementul principal (amplificator) este cel mai adesea un varicap. În comparație cu amplificatoarele convenționale, acesta are o pardoseală de zgomot semnificativ mai mică. Folosit pentru a amplifica semnalele slabe ... ... dicționar enciclopedic
amplificator parametric - parametrinis stiprintuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. parametric amplifier vok. Parameterverstärker, m; parametrischer Verstärker, m rus. amplificator parametric, m pranc. amplificateur paramétrique, m ... Automatikos terminų žodynas
amplificator parametric - parametrinis stiprintuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. parametric amplifier vok. parametrischer Verstärker, m rus. amplificator parametric, m pranc. amplificateur paramétrique, m ... Fizikos terminų žodynas
Amplificator electric semnale, în plus, puterea semnalului este crescută datorită energiei sursei, care modifică periodic valoarea parametrului reactiv al sistemului (de obicei, capacitatea). P. la. diferă într-un nivel foarte mic de int. zgomot. Folosit in ... ... Marele dicționar politehnic enciclopedic
amplificator de lumină parametric - parametrinis šviesos stiprintuvas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. light parametric amplifier vok. Lichtparameterverstärker, m rus. amplificator de lumină parametric, m pranc. amplificateur paramétrique de lumière, m ... Radioelektronikos terminų žodynas
amplificator parametric cu fascicul de electroni - EPU Un dispozitiv cu microunde bazat pe o undă ciclotronică rapidă, în care energia cinetică transversală a fasciculului de electroni este amplificată într-un rezonator de pompă situat între dispozitivele de comunicații de intrare și ieșire. [GOST 23769 79] Subiecte dispozitive ... ... Ghidul traducătorului tehnic
Amplificator parametric cu fascicul de electroni - 61. Amplificator parametric cu fascicul de electroni Un dispozitiv cu microunde bazat pe o undă ciclotronică rapidă, în care energia cinetică transversală a fasciculului de electroni este amplificată în rezonatorul de pompare, ... Dicționar-carte de referință a termenilor documentației normative și tehnice
AMPLIFICATOR PARAMETRIC - un dispozitiv electronic, în care semnalul este amplificat de energie în detrimentul energiei externe. sursă (așa-numitul generator pompare), schimbând periodic capacitatea sau inductanța elementului reactiv neliniar electr. circuite amplificatoare. P. la. aplicați Ch. arr. în radioastronomie, spațiu îndepărtat. și comunicațiile prin satelit și radar ca un amplificator cu zgomot redus de semnale slabe care sosesc la intrarea unui receptor radio, în principal. în gama microundelor. Cel mai adesea în P. at. parametric este folosit ca element reactiv. diodă semiconductoare (PPD). În plus, în gama de microunde se utilizează P. at., Funcționând pe lămpi cu fascicul de electroni, în regiunea frecvențelor joase (sunet) - P. at. cu feromagnet. (ferită) element.
Naib. răspândite sunt U.P. cu două frecvențe (sau cu dublu circuit): în intervalul de centimetri - amplificatoare regenerative cu reținere a frecvenței (Fig., a), la unde decimetrice - amplificatoare - convertoare de frecvență (Fig., b)(cm. Generarea parametrică și amplificarea oscilațiilor electromagnetice)... Ca adoptiv, ei se leagănă. conturează și vibrează. circuit reglat la o frecvență auxiliară sau „inactivă” (care este cel mai adesea egală cu diferența sau suma frecvențelor semnalului și a generatorului pompei), în P. at. folosesc de obicei rezonatoare de cavitate, în interiorul to-rykh au PPD.
Circuite echivalente ale amplificatoarelor parametrice: a - regenerativ; b - cu conversie de frecvență „sus”; tu semnal de intrare cu frecvență purtătoare f din; tu c - tensiunea pompei; tu semnal de ieșire cu frecvență purtătoare f din; alt :: - semnal de ieșire cu frecvență purtătoare ( f c + f n ); Tp 1 - transformator de intrare; Tr 2 - transformator de ieșire; Tr n - transformator în circuitul pompei; D - diodă semiconductoare parametrică; L - bobina inductor a circuitului oscilator acordat la frecvență ( f n - f din); Fs, F cn, F n - filtre electrice cu impedanță scăzută, respectiv, la frecvențe f din, ( f cu ± f n), f n și suficient de mare pentru toate celelalte frecvențe.
Utilizează generatoarele de pompă diodă avalanșă, diodă Gunn, multiplicator de frecvență varactor și se reflectă mai rar. clistron. Frecvența de pompare și frecvența „de ralanti” sunt alese în majoritatea cazurilor aproape de cele critice. frecvență f cr PPD (adică la frecvența la care P. at. încetează să se amplifice); în timp ce frecvența semnalului ar trebui să fie mult mai mică f cr. Pentru a obține min. se folosesc temperaturi de zgomot (10 - 20 K și mai puțin) P. la. răcite la o temperatură de azot lichid (77 K), heliu lichid (4,2 K) sau intermediar (de obicei 15 - 20 K); la P. răcit la. temperatura zgomotului 20 - 500 K și mai mult. Cotele maxime realizabile. câștig și lățime de bandă a P. la. sunt determinate în principal. parametrii elementului reactiv. P. la. cu coeff. amplificarea puterii semnalului recepționat egală cu 10 - 30 dB și lățimi de bandă de 10 - 20% din frecvența purtătorului de semnal.
P. la. sunt înlocuite de amplificatoare cu microunde cu tranzistor cu zgomot redus, atât răcite, cât și neîncălzite, dar continuă să fie utilizate în gama de unde radio cu unde milimetrice, unde depășesc în continuare amplificatoarele de tranzistor.
Un amplificator parametric (PU) este un dispozitiv care conține un circuit oscilator, în care un parametru consumator de energie (capacitate sau inductanță) se schimbă sub influența unei surse externe (generator de pompă). Și datorită organizării corespunzătoare a sistemului oscilator, semnalul este amplificat.
Luați în considerare un sistem format din două plăci încărcate, care reprezintă o anumită capacitate.
Suma taxei pentru această capacitate:
O schimbare forțată a capacității poate fi considerată o schimbare (de exemplu, o creștere) a distanței dintre plăci. Datorită faptului că capacitatea nu este închisă, cantitatea de încărcare va fi constantă, iar tensiunea va crește. În acest caz, energia de încărcare a capacității va crește, egală cu, și energia (care este, într-un fel, o sursă de energie) cheltuită pentru schimbarea distanței dintre plăcile condensatorului este transformată în energie de încărcare. În consecință, va exista o creștere a puterii eliberate de un astfel de condensator la descărcarea printr-o anumită sarcină, adică amplificare.
Amplificatorul parametric funcționează în același mod. Un generator de pompă de înaltă frecvență care modulează capacitatea sau inductanța oricărui element al circuitului oscilator servește ca sursă de energie (sau energie pentru schimbarea capacității). Cu o astfel de modificare a parametrului intensiv în energie, rezistența electrică negativă apare în circuitul oscilator, prin urmare, amplificatoarele parametrice sunt un tip de amplificatoare regenerative. Un amplificator regenerativ este un amplificator cu feedback pozitiv, care este însoțit de introducerea conducției negative în circuitul semnalului. Din punct de vedere energetic, introducerea conductivității negative în circuitul semnalului corespunde pompării energiei în acesta din sursa de alimentare a amplificatorului, ceea ce face posibilă furnizarea de amplificare a puterii.
Distingeți între semiconductori, ferită și fascicul de electroni PU. Semiconductorii PU (PPU), construiți pe baza diodelor parametrice (varicaps), sunt cel mai răspândit datorită unor parametri precum puterea redusă a generatorului de pompă și posibilitatea microminiaturizării.
Elementul principal al PPU este o diodă parametrică (PD), care este o joncțiune p-n polarizată invers, conectată corespunzător la sistemul oscilator, la care se aplică o tensiune de polarizare constantă U CM și o tensiune de la generatorul pompei, care creează modularea capacității PD.
Dacă tensiunea pompei este aplicată joncțiunii p-n polarizate invers a PD, modificarea capacității diodei poate fi descrisă prin expresia
unde M 1 \u003d C 1 / C 0, M 2 \u003d C 2 / C 0 - adâncimea modulației capacității PD în funcție de armonicele corespunzătoare ale frecvenței pompei.
Adâncimea de modulație a capacității depinde de tensiunea pompei și poate fi determinată din caracteristica capacității-tensiune a PD. Mai mult, cu cât adâncimea de modulație este mai mare, cu atât este introdusă o rezistență mai negativă în circuit.
Datorită dependenței neliniare a capacității PD de tensiunea aplicată, pot apărea în ea curenți de diferite frecvențe de combinație f m, n \u003d mf n + nf c, unde m, n sunt numere întregi.
Dacă capacitatea nu are pierderi, distribuția puterii pe frecvențe combinate este determinată de relația Manley-Rowe:
 | } |
 |
unde P m, n este puterea la frecvența f m, n.
Analiza acestei egalități ne permite să tragem o serie de concluzii cu privire la proprietățile amplificatoarelor parametrice. De exemplu, în cazul în care o capacitate neliniară conectează circuite oscilatorii reglate la frecvențele f s, f n și f 1,1 \u003d f s + f n \u003d f +, atunci, ținând cont de relațiile Manley-Rowe, obținem
Și dacă puterea este furnizată la o capacitate neliniară la frecvențele f c și f n, atunci este eliberată la o frecvență f +, în plus, la P c \u003d 0 și P + \u003d 0, adică sistemul se dovedește a fi neregenerator. În acest caz, câștigul maxim
Amplificatoarele parametrice de acest tip se numesc convertoare de boost stabile. Utilizarea lor este limitată de faptul că este dificil să se obțină câștiguri mari atunci când se amplifică semnalele cu microunde. f + și f n se dovedesc a fi foarte mari.
Luați în considerare un exemplu când o capacitate neliniară conectează circuite oscilatorii reglate la frecvențele f s, f n și f 1, -1 \u003d f s - f n \u003d f -, apoi, luând în considerare relațiile Manley-Rowe, obținem
, 
Deoarece circuitele frecvențelor f c și f - sunt echivalente din punct de vedere energetic din punctul de vedere al acțiunii parametrice, puterea generatorului pompei este pompată în ambele circuite sau, cu alte cuvinte, se introduce rezistență negativă atât la frecvența f c, cât și la frecvența f -. Prin urmare, acest tip de amplificator este regenerator și poate oferi câștiguri arbitrare mari.
În funcție de raportul frecvențelor f cu și f - \u003d f cu - f n rezonanțele pot fi în sisteme vibraționale diferite sau, dacă f c »f -, - într-un sistem vibrațional. În primul caz, amplificatorul se numește circuit dublu, în al doilea - circuit unic.
În teoria amplificatoarelor regenerative, s-a arătat că amplificatoarele de acest tip pot fi realizate în două scheme - „pentru trecere” și „pentru reflecție”. Acestea din urmă, toate celelalte lucruri fiind egale, fac posibilă obținerea unui produs cu lățime de bandă mai mare, cu o cifră de zgomot mai mică, care determină oportunitatea utilizării lor practice.
În prezent, cele mai răspândite sunt PPU-urile cu dublu circuit de tip reflectorizant, deoarece acestea, spre deosebire de cele cu un singur circuit, nu necesită o etapă rigidă a frecvenței semnalului și a pompelor și permit realizarea unor temperaturi de zgomot reduse în combinație cu o bandă largă bună.
Este posibil să se construiască un PPA care va efectua nu numai amplificarea semnalului, ci și transferul frecvenței acestuia, în timp ce generatorul de pompă joacă și rolul unui oscilator local. În acest caz, este posibil să convertiți frecvența în partea de sus, adică cu inversare spectru și în jos, fără inversare .
Capacitatea rețelelor reactive cu două terminale controlate, în anumite condiții, de a juca rolul elementelor de circuit activ a servit ca bază pentru crearea unui tip special de dispozitive de inginerie radio numite amplificatoare parametrice. Acești amplificatori și-au găsit aplicarea în principal în gama de microunde ca etape de intrare a receptorilor radio foarte sensibili. Principalul avantaj al amplificatoarelor parametrice este un nivel scăzut de zgomot intrinsec, care este asociat cu absența fluctuațiilor de curent de împușcare în acestea.
Implementarea elementelor reactive controlate parametric.
Posibilitatea de amplificare a semnalului parametric a fost teoretic prezisă la începutul secolului.
Cu toate acestea, implementarea plastică a acestei idei a devenit posibilă abia în anii '50 după ce au fost create primele proiecte de succes ale fundurilor parametrice cu semiconductori. Funcționarea acestor diode, numite și varactori, se bazează pe următorul efect. Dacă se aplică o tensiune de polaritate inversă la -juncția diodei, atunci sarcina divizată q în stratul de blocare este o funcție neliniară a tensiunii aplicate și. Dependența se numește caracteristica volt-coulomb a unui astfel de condensator neliniar. Când tensiunea se schimbă în joncțiunea blocată a fundului, apare un curent de polarizare
Iată capacitatea diferențială a varactorului, care este descrisă aproximativ prin formulă
unde k este coeficientul dimensional; - diferența de potențial de contact.
Cu cât joncțiunea este blocată, cu atât este mai mică capacitatea diferențială.
Varactorii moderni au caracteristici foarte perfecte și sunt capabili să funcționeze până la frecvențe de câteva zeci de gigaherți, ceea ce corespunde intervalului de lungimi de undă milimetric.
Se poate crea și un element cu o inductanță controlată parametric. Este o bobină inductivă având un miez dintr-un material feromagnetic cu o dependență pronunțată a inducției B de curentul de polarizare I. Astfel de elemente nu au găsit o aplicare largă la frecvențe radio din cauza inerției ridicate a proceselor de inversare a materialului.
Amplificator parametric cu o singură buclă.
Luați în considerare un generator de semnal format din conexiunea paralelă a unui element cu conducere activă și o sursă ideală de curent armonic cu amplitudine și frecvență. Generatorul este conectat la o sarcină rezistivă cu conductivitate. La bornele generatorului există o tensiune cu amplitudine în sarcină, se eliberează puterea activă
După cum se știe din teoria circuitelor, în modul de potrivire a sarcinii cu generatorul, atunci când valoarea atinge valoarea maximă:
(12.37)
Evident, puterea în sarcină poate fi crescută prin reducerea cumva a conductivității generatorului. Acest lucru poate fi realizat, de exemplu, prin conectarea unui condensator parametric (varactor) în paralel cu generatorul.
Figura: 12.4. Circuite amplificatoare parametrice cu un singur circuit: a - principal; b - echivalent
Capacitatea varactorului ar trebui să varieze în funcție de frecvență. Faza inițială a generatorului pompei trebuie aleasă astfel încât rezistența [vezi. formula (12.34)] a fost negativă.
În fig. 12.4, a, b prezintă diagramele celui mai simplu amplificator parametric cu un singur circuit care implementează acest principiu.
Element inductiv L împreună cu un condensator [vezi. formula (12.27)] formează un circuit oscilator paralel acordat la frecvența semnalului. Impedanța de intrare a acestui circuit este atât de mare încât practic nu șuntă conductanța activă negativă.
introdus de varactor.
Referindu-ne la Fig. 12.4, b, observăm că puterea alocată în sarcină va fi, de asemenea, maximă în modul de potrivire, adică la
Raportul dintre această valoare și cea determinată de formula (12.37) în absența unui element parametric se numește de obicei câștigul nominal
De exemplu, să Apoi sau în unități logaritmice.
Stabilitatea amplificatorului parametric.
Dacă conductivitatea negativă a varactorului compensează complet suma conductivităților generatorului și a sarcinii, atunci amplificatorul parametric devine instabil și autoexcitat.
Din circuitul echivalent prezentat în Fig. 12.4, b, rezultă că valoarea critică a conductivității negative introduse
Presupunând că relațiile de fază ale oscilațiilor semnalului și ale pompei sunt optime în sensul că din formulele (12.34), (12.41) găsim adâncimea critică de modulație a capacității:
Exemplul 12.3. Un amplificator parametric cu un singur circuit funcționează la o frecvență), generatorul de semnal și sarcina au aceeași conductivitate, capacitatea varactorului Determinați limitele limită ale schimbării capacității, la atingerea căreia amplificatorul este auto-excitat.
Folosind formula (12.42), determinăm
Astfel, un amplificator parametric este auto-excitat dacă capacitatea varactorului, variind în timp în conformitate cu legea armonică, variază de la
Câștig parametric în modul de reglare.
În condiții reale, este dificil, și uneori chiar imposibil, să îndeplinești cu exactitate condiția de sincronism.Dacă frecvența semnalului este oarecum decalată de la valoarea cerută, adică se spune că amplificatorul parametric funcționează în modul asincron. În acest caz, valoarea lui Ф, care determină, conform (12.34), rezistența activă introdusă, depinde de timp: Rezistența introdusă, modificându-se conform legii
capătă periodic semne diferite. În consecință, se observă modificări profunde ale nivelului semnalului de ieșire, de natură similară cu bătăile. Acest dezavantaj al amplificatoarelor cu o singură buclă împiedică foarte mult utilizarea lor practică.
Amplificator parametric cu două circuite.
Munca menită să îmbunătățească caracteristicile de performanță ale amplificatoarelor parametrice a condus la crearea unor dispozitive fundamental diferite, fără dezavantajul de mai sus. Așa-numitul amplificator cu buclă dublă este capabil să funcționeze la un raport arbitrar al semnalului și al frecvențelor pompei și indiferent de fazele inițiale ale acestor oscilații. Acest efect se realizează prin utilizarea oscilațiilor auxiliare care apar la una dintre frecvențele combinate.
Diagrama unui amplificator parametric cu două circuite este prezentată în Fig. 12.5.
Amplificatorul este format din două circuite oscilatorii, unul dintre ele, numit circuitul semnalului, este reglat la frecvență și celălalt, așa-numitul circuit inactiv, la frecvența de ralanti.
Figura: 12.5. Circuit amplificator parametric dual-circuit
De obicei, factorii Q ai semnalului și ai circuitelor de ralanti sunt mari. Prin urmare, în modul staționar, tensiunile pe aceste circuite sunt descrise destul de precis de funcțiile armonice ale timpului:
cu unele amplitudini și faze inițiale.
Luând în considerare semnele de stres indicate în Fig. 12.5, constatăm că tensiunea pe varactor, de unde curentul prin varactor
(12.44)
Să analizăm compoziția spectrală a acestui curent. Folosind formula deja întâlnită, ne asigurăm că curentul conține componente la frecvența semnalului, la frecvența de ralanti și, de asemenea, la frecvențele combinate
Pentru a găsi conductivitatea introdusă în circuitul de semnal prin conexiunea serială a varactorului și a circuitului de ralanti, trebuie mai întâi să izolați componenta de curent la frecvența semnalului din formula (12.44):
(12.45)
Aici primul termen este în cvadratură de timp cu tensiunea și, prin urmare, nu este asociat cu introducerea conducției active în circuit. Al doilea termen este proporțional cu amplitudinea tensiunii în circuitul deschis. Pentru a găsi această valoare, selectăm în (12.44) componenta utilă a curentului la frecvența de ralanti, proporțională cu amplitudinea
Dacă este rezistența rezonantă a circuitului deschis, atunci tensiunea pe acesta, cauzată de oscilații la frecvența semnalului,
de unde rezultă că
(12.47)
Înlocuind valorile în al doilea termen de formulă (12.45), obținem expresia componentei de curent utile la frecvența semnalului, care se datorează influenței varactorului și a circuitului de ralanti:
Astfel, conductivitatea introdusă în circuitul de semnal prin conexiunea serială a varactorului și a circuitului de ralanti se dovedește a fi activă și negativă:
Câștigul nominal este calculat folosind formula (12.40). Analiza stabilității se efectuează în același mod ca și în cazul unui amplificator cu o singură buclă.
Comparând formulele (12.38) și (12.49), se poate observa că conductivitatea negativă introdusă într-un amplificator cu două bucle nu este asociată cu fazele inițiale ale semnalului și ale pompării. În plus, amplificatorul parametric cu două circuite nu este critic pentru alegerea frecvențelor cc și conductanța introdusă va fi întotdeauna negativă dacă
Echilibrul de putere în sistemele parametrice multi-circuit.
Insensibilitatea amplificatoarelor parametrice care utilizează oscilații combinate la raportul de fază al semnalului util și pompare face posibilă studierea unor astfel de sisteme pe baza unor relații energetice simple. Să trecem la schema generală prezentată în Fig. 12.6.
Aici, trei circuite sunt conectate în paralel cu un condensator neliniar. Două dintre ele conțin sursele de semnal și pompă, a treia este pasivă și servește ca un circuit inactiv reglat la frecvența de combinație (- numere întregi). Fiecare circuit este echipat cu un filtru cu bandă îngustă care permite să treacă doar oscilații cu frecvențe apropiate de respectiv. Pentru simplitate, circuitele de semnal și pompă se presupun că nu au pierderi ohmice.
Să lipsească una dintre surse (semnal sau pompă). Apoi, în curentul care trece prin condensatorul neliniar, nu vor exista componente cu frecvențe combinate. Curentul de circuit deschis este zero și sistemul în ansamblu se comportă ca un circuit reactiv, nu consumă în medie puterea de la sursă.
Dacă ambele surse sunt prezente, atunci apare o componentă curentă la frecvența combinației; acest curent poate fi închis numai prin circuitul deschis.
Figura: 12.6. La încheierea relațiilor de energie într-un sistem parametric cu două circuite
Sarcina disponibilă aici consumă în medie energie, iar rezistențele pozitive sau negative sunt introduse în circuitele de semnal și pompă, a căror valoare și semn determină redistribuirea puterii între surse.
Sistemul luat în considerare este închis (autonom), iar pe baza legii conservării energiei, puterile medii ale semnalului, ale pompei și ale oscilațiilor combinate sunt legate de relația
Puterea medie pe perioada de oscilație T poate fi exprimată prin energia E eliberată în acest interval de timp:
(- frecvența în hertz). În acest fel,
sau, având în vedere că
După cum este obișnuit, vom lua în considerare puterea pozitivă livrată sarcinii și puterea negativă livrată de generator. Din relațiile (12.54) se poate observa că de atunci Deci, dacă circuitul amplificatorului de ralanti este reglat la frecvență, atunci ambele surse (semnal și pompă) dau putere circuitului de ralanti, unde este consumat în sarcină. Deoarece câștigul de putere este
Avantajul acestei metode de amplificare parametrică constă în stabilitatea sistemului, care este incapabil să se auto-exciteze la orice semnal și putere de pompare. Dezavantajul este că frecvența semnalului de ieșire este mai mare decât frecvența semnalului de intrare. În domeniul microundelor, acest lucru provoacă dificultăți cunoscute în procesarea ulterioară a oscilațiilor.
Câștig parametric regenerativ.
Fie, adică, frecvența de reglare a circuitului de ralanti, ecuațiile Manley - Rowe iau forma
După cum urmează din prima ecuație, ambele puteri sunt pozitive în acest mod. Astfel, o parte din puterea preluată de la generatorul pompei intră în circuitul de semnal, adică sistemul prezintă regenerare la frecvența semnalului. Puterea de ieșire poate fi extrasă atât din semnal, cât și din circuitele fără sarcină.
Ecuațiile (12.56) nu fac posibilă determinarea câștigului sistemului, deoarece puterea conține atât partea consumată de la dispozitivele conectate la intrarea amplificatorului, cât și partea care rezultă din efectul de regenerare. Capacitatea acestor amplificatoare de auto-excitație poate fi observată, deoarece în anumite condiții, o putere diferită de zero se va dezvolta în circuitul de semnal chiar și în absența unui semnal util la intrare.
S-a constatat că, în anumite condiții, elementele parametrice sunt capabile să joace rolul elementelor active din circuit. Acest lucru face posibilă crearea pe baza lor amplificatoare parametrice, care au un nivel scăzut de zgomot intrinsec, deoarece nu există zgomot curent în ele din cauza efectului de fotografiere. Amplificatoarele parametrice sunt utilizate în principal în gama de microunde ca etape de intrare a receptorilor radio de înaltă sensibilitate.
În anii 50 ai secolului XX, primele diode parametrice semiconductoare ( varactori). Capacitățile și inductanțele neliniare controlate parametric au fost studiate în secțiunea 2.3.
Amplificator parametric cu o singură buclă.O diagramă schematică a unui astfel de amplificator este prezentată în Fig. 6.8, a și echivalentul este în Fig. 6.8, b.
Dependența capacității parametrice de semnalul pompei armonice la frecvență 
:
Conductivitate 
este introdus în circuitul echivalent al amplificatorului prin schimbarea parametrică a capacității de către semnalul pompei. Semnal de intrare - generator de curent armonic cu amplitudine 
, frecvență 
și conductivitatea internă 
.,
- conductivitatea sarcinii. Pentru a implementa amplificarea parametrică cu eliberarea maximă a puterii la conducerea sarcinii, trebuie îndeplinite următoarele condiții:
(6.27)
unde 
;
(6.29)
deoarece amplitudinea tensiunii la bornele generatorului este egală și puterea activă este eliberată în sarcină 
.
Dacă nu există semnal de pompă, atunci energia este eliberată în sarcină
(6.30)
în plus 
, la fel de 
.
Câștig nominal de putereamplificatorul parametric se numește cantitate
(6.31)
de exemplu dacă 
Cm, 
Vezi atunci.
Valoarea critică a conductanței negative introduse, atunci când amplificatorul parametric își pierde stabilitatea și se autoexcită,
(6.32)
În condițiile (6.32), conductivitatea negativă a varactorului compensează pe deplin suma conductivităților generatorului de intrare și a sarcinii. Amplificatorul parametric funcționează stabil dacă 
, dacă 
, atunci amplificatorul se auto-excită și se transformă într-un oscilator parametric.
Fie relațiile de fază ale oscilațiilor semnalului de intrare și ale pompării să fie optime, astfel încât în \u200b\u200b(6.27) 
... Apoi din (6.27) și (6.32) găsim adâncimea critică de modulație a capacității parametrice de către semnalul pompei:
(6.33)
Luați în considerare câștigul parametric în modul de reglare. Condiție de sincronizare:
, este aproape imposibil de executat cu precizie. Lăsa 
- compensarea frecvenței semnalului de intrare, adică 
... Dacă 
, apoi amplificatorul funcționează în mod asincron.Apoi valoarea defazării 
, care determină conductivitatea introdusă în circuit, depinde de timp: Rezistența introdusă se schimbă pe măsură ce
(6.34)
schimbând periodic semnul în sens opus în timp.
Rezultatul este o schimbare profundă a nivelului de ieșire, ca o bătaie profundă. Acest dezavantaj previne utilizarea amplificatoarelor cu o singură buclă în practică.
Amplificator parametric cu două circuite.Fără dezavantajul indicat amplificator parametric dual-loop, a cărei diagramă este prezentată în Fig. 6.9.
Amplificatorul este format din două circuite oscilatorii, dintre care unul este reglat la frecvență 
... Acest circuit se numește semnal.Un alt circuit numit singur,acordat frecvența de ralanti
... Conexiunea dintre circuite se realizează prin capacitatea parametrică a varactorului. Semnalul pompei modifică capacitatea parametrică în conformitate cu legea armonică la frecvența pompei 
:
Ambele circuite oscilatorii - semnal și inactiv - sunt de mare Q. Prin urmare, în modul staționar, tensiunile pe aceste circuite sunt aproximativ armonice:
(6.36)
Conform fig. 6.9, tensiune pe varactor 
... Apoi curentul prin varactor
(6.37)
Deoarece spectrul semnalului (6.37) conține componente la frecvența semnalului 
, la frecvență de ralanti 
, precum și la frecvențe combinate 
și 
... Un varactor și o buclă de ralanti conectați în serie cu bucla de semnal pot fi înlocuiți într-un circuit echivalent prin conducta introdusă în bucla de semnal. Pentru a găsi această conductivitate, este necesar să selectați în (6.37) componenta curentă la frecvența semnalului:
În (6.38), primul termen este deplasat în raport cu tensiunea 
în fază la 
... Prin urmare, datorită acestuia, nu există o introducere a conductivității active în circuitul de semnal. Al doilea termen la frecvența semnalului 
proporțional cu amplitudinea 
tensiune în circuit deschis. Să găsim valoarea 
... Pentru a face acest lucru, selectați în curentul varactor (6.37) componenta utilă la frecvența de ralanti, proporțional cu 
:
(6.39)
Lăsa 
- rezistența rezonantă a circuitului de ralanti. Tensiunea pe acesta cauzată de oscilații la frecvență 
,
de unde, comparând cu a doua expresie din (6.36), obținem:
(6.41)
Înlocuiți expresiile (6.41) în al doilea termen din (6.38). Obținem expresia pentru componenta de curent utilă la frecvența semnalului datorită influenței varactorului și a circuitului de ralanti:
Conductanța introdusă în circuitul de semnal prin conexiunea serială a varactorului și a circuitului de ralanti,
(6.43)
se dovedește a fi activ și negativ.
Apoi, puteți calcula câștigul nominal al amplificatorului parametric cu buclă dublă folosind formula (6.31). Analiza stabilității funcționării unui amplificator cu dublu circuit se efectuează în același mod ca și pentru un amplificator cu un singur circuit. Să comparăm expresia
(6.27)
pentru un amplificator cu un singur circuit și (6.43) pentru un amplificator cu două circuite, constatăm că într-un amplificator cu dublu circuit, conductanța introdusă, spre deosebire de un amplificator cu un singur circuit, nu depinde de fazele inițiale ale semnalului de intrare și ale pompării. În plus, un amplificator cu două bucle, spre deosebire de un amplificator cu o singură buclă, nu este esențial pentru alegerea frecvențelor semnalului 
și pompare 
... Conductanța introdusă va fi negativă dacă 
.
Concluzie.Un amplificator cu buclă dublă este capabil să funcționeze la un raport arbitrar al semnalului și al frecvențelor pompei, indiferent de fazele inițiale ale acestor oscilații. Acest efect se datorează utilizării oscilațiilor auxiliare care apar la una dintre frecvențele combinate.
Echilibrul de putere în parametrii multi-circuitsisteme. Insensibilitatea la relațiile de fază vă permite să studiați: sisteme parametrice multi-circuit bazate pe relații de energie. Un circuit echivalent al unui amplificator parametric cu două circuite este prezentat în Fig. 6.10.
Aici paralel cu capacitatea neliniară 
a inclus trei bipolare. Două dintre ele conțin sursele de semnal și pompă, iar a treia formează un circuit inactiv reglat la frecvența combinațională 
Unde 
și 
- numere întregi. Fiecare dintre cele trei rețele cu două porturi conține un filtru de notch acordat la frecvențe 
,
și 
, respectiv. Pentru a simplifica sarcina, presupunem că circuitele de semnal și pompă nu au pierderi ohmice. Dacă una dintre surse (semnal sau pompă) este absentă, atunci componentele la frecvențele combinate ale curentului care curge prin condensatorul neliniar sunt absente. Curentul fără sarcină este zero. Sistemul se comportă ca un sistem reactiv, adică, în medie, nu consumă energie din sursă.
Dacă ambele surse sunt prezente, atunci componenta curentă apare la frecvența combinației 
... Acest curent poate fi închis printr-un circuit deschis. Sarcina circuitului de ralanti consumă o putere medie. Părțile active ale rezistențelor apar în circuitele de semnal și pompă. Semnificațiile și semnele lor sunt determinate de redistribuirea capacităților între surse. Ne aplicăm unui sistem autonom (închis) din Fig. 6.10 legea conservării energiei: puterea medie (pe perioadele oscilațiilor corespunzătoare) a semnalului, a pompei și a oscilațiilor combinate sunt legate ca
(6.44)
Puterea medie 
exprimată prin energie 
alocate pentru perioada:
unde 
- frecvență.
unde 
,
și 
, sau
Execuție (6.45), indiferent de selecția frecvenței 
și 
este posibil doar când
(6.47)
În (6.47), trecem de la energii la puteri, obținem ecuațiile Manley-Rowe:
(6.48)
Ecuațiile Manley-Rowe permit studierea legilor conversiei puterii în sistemele parametrice multi-circuit. Să examinăm două cazuri tipice.
Câștig parametric convertit în sus.Intră (6.48) 
... Noi avem:
(6.49)
Puterea livrată la sarcină este pozitivă, în timp ce puterea livrată circuitului de către generator este negativă. Încă din (6.49) 
atunci 
și 
(vezi figura 6.11).
Concluzie.Dacă circuitul de ralanti al amplificatorului parametric este reglat la frecvența combinațională 
, atunci ambele surse - semnal și pompă, dau putere circuitului de ralanti, unde este consumat în sarcină. La fel de 
, atunci câștigul de putere este
(6.50)
Avantajul sistemului în studiu este o astfel de stabilitate încât nu poate fi excitat la niciun semnal și la puterea pompei. Dezavantaj - frecvența semnalului de ieșire este mai mare decât frecvența semnalului de intrare. În domeniul microundelor, acest lucru duce la dificultăți în procesarea semnalului.
Câștig parametric regenerativ.Lăsa 
,
... Apoi frecvența circuitului de ralanti 
și 
... Ecuațiile Manley-Rowe sunt:
(6.51)
Din prima ecuație din (6.51) rezultă că 
și 
... Aceasta înseamnă că o parte din puterea preluată de la generatorul pompei intră în circuitul de semnal. Adică sistemul are regenerarea la frecvența semnalului.Puterea de ieșire poate fi extrasă atât din semnal, cât și din circuitul de ralanti (vezi Fig. 6.12).
Câștigul sistemului nu poate fi determinat din ecuațiile (6.51). De când puterea 
conține atât partea consumată din generatorul de intrare, cât și partea care rezultă din efectul de regenerare. În anumite condiții, astfel de amplificatoare tind să se autoexciteze. Apoi, puterea este alocată în bucla de semnal chiar și în absența unui semnal util la intrare.
