ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные особенности одноконтурных параметрических усилителей из "Основы теории колебаний " В предыдущем параграфе было показано, что, используя параметрическую регенерацию электрического контура, можно создать усилитель электрических колебаний. [c.151] остоинство подобных параметрических усилителей состоит в том, что они позволяют усиливать сигналы, внося в тракт усиления лишь небольшие собственные шумы. Типичным параметрическим усилителем является охлаждаемый до низких температур колебательный контур, в котором реактивный параметр, например емкость конденсатора, периодически меняется во времени. Уровень тепловых шумов в такой системе можно сделать минимальным. [c.151] Первые опыты по параметрическому резонансу производились в 30-е годы путем механического перемещения ферромагнитного сердечника внутрь катушки индуктивности колебательного контура. Используя нелинейную зависимость намагничивания сердечника от проходящего по вспомогательной обмотке тока, можно было и электрическим путем менять реактивный параметр контура. На этих принципах были построены тогде первые в мире параметрические машины (генераторы) Мандельштама и Папалекси. Однако из-за неизбежных больших потерь за счет петли гистерезиса и низких механических частот перемещения сердечника реализовать в те годы параметрическую регенерацию в диапазоне радиочастот для практических целей оказалось невозможным. [c.151] При приближении напряжения к контактной разности потенциалов фк, толщина р — м-перехода становится равной нулю, а емкость диода — бесконечной. Таким образом, получается некоторая нелинейная зависимость емкости диода от напряжения, а следовательно, и заряда на конденсаторе (и). [c.152] Параметрические диоды (ПД1 отличаются исключительно малой инерционностью дисперсия в них отсутствует до частот порядка 10 Гц. При расчетах параметрических усилителей (генераторов) параметрический диод заменяется эквивалентной схемой, показанной на рис. 4.13 и справедливой для большинства типов ПД в любых рабочих диапазонах частот, включая СВЧ. Здесь через Я обозначено сопротивление потерь, —емкость монтажного патрона, — паразитная индуктивность вводов. В диапазоне СВЧ типовые параметры ПД следующие Сд от 1 до 0,1 пФ, Я от 10 до 1 Ом, = 0,1 нГн, С от 1 до 0,5 пФ (вторые значения относятся к ПД высокого качества). [c.153] При расчетах параметрических усилителей необходимо задать зависимости р (и) или и р). Первую зависимость можно получить, используя выражение заряда через дифференциальную емкость, т. е. [c.153] Одноконтурные параметрические усилители обладают усилением в 20—30 дБ на каскад эквивалентную шумовую температуру можно довести до нескольких десятков градусов по шкале Кельвина, ширина полосы пропускания усилителя может достигать 10—15% от сигнальной частоты. Очевидно, что такие параметрические усилители не могут усиливать сигналы сложной формы, спектр которых содержит набор частот от нулевой (близкой к нулевой) до некоторой высокой частоты. [c.154] Для усиления подобных сигналов (видеосигналов) необходимо использовать другую разновидность параметрического усилителя. Принцип действия параметрического усилителя видеосигналов (ПУВ) основан на возможности модуляции с частотой сигнала реактивного параметра колебательного контура, в котором существуют колебания, задаваемые внешним генератором. Рассмотрим работу параметрического усилителя видеосигналов на примере ПУВ с магнитным (ферритовым) сердечником в катушке индуктивности параллельного колебательного контура. [c.154] Если магнитное поле создается током, протекающим через обмотку, размещенную на ферромагнитном сердечнике, то его магнитная проницаемость является функцией этого тока. Тогда дифференциальная магнитная проницаемость Рд = дВ/дИ сердечника при действии на него дополнительного магнитного поля Н (подмагничивание) имеет вид, иоказаннный на рис. 4.14. Как мы видим, от величины тока (дополнительного магнитного поля) зависит индуктивность обмотки Т, что приводит к перестройке колебательного контура по частоте. Такая перестройка контура, в котором поддерживаются вынужденные колебания высокой частоты, приводит к модуляции сигналом амплитуды этих вынужденных колебаний (рис. 4.15) и после их демодуляции позволяет получить усиленный сигнал. [c.154] Для неискаженного воспроизведения сигнала необходимо следующее устранить симметрию кривой Рд ( с) путем постоянного подмагничивания ферритового сердечника выполнить требование линейной зависимости L = f ( с) в пределах изменения тока сигнала при работес амплитудной модуляцией следует изменить настройку контура относительно частоты накачки. [c.155] Блок-схема одноконтурного параметрического усилителя видеосигналов с нелинейной индуктивностью показана на рис. 4.16. [c.155] ОТ расстройки, так как ею определяется уровень боковых полос. Увеличение частоты накачки приводит к расширению полосы пропускания контура, если Q неизменно, и, следовательно, к уши-рению полосы пропускания усилителя. [c.156] Для получения достаточного усиления необходимо, чтобы ферритовый модулятор обладал достаточной чувствительностью (сильная зависимость Рд феррита от магнитного поля сигнала). Для того чтобы напряжение с частотой накачки не проникло в сигнальную цепь, применяется, например, модулятор со взаимно перпендикулярной ориентацией взаимодействующих полей. [c.156] Эквивалентная схема усилителя приведена на рис. 4.17. Здесь генератор гармонической накачки заменен генератором тока с внутренним сопротивлением Д , амплитудой тока / и частотой ш = 0 —AL (при увеличении тока сигнала индуктивность падает), 0 — индуктивность без действия сигнала, и —потери в контуре. Коэффициент л показывает долю включения L в левую ветвь резонансного контура. [c.156] И тогда укороченные уравнения приобретают вид с = /2 [2л — с (О — Щ, т) = 1/а [т - 2Нс/Со -г 0-к)]. [c.158] Это максимальное значение ( I А/)макс получается при равном /У2 от максимального усиления, приходящегося на постоянный ток. Увеличение ( /(/ [А/) может быть достигнуто а) улучшением чувствительности ферритового модулятора, б) выбором более высокой частоты накачки, в) увеличением уровня тока накачки в контуре и повышением добротности контура. [c.159] Вернуться к основной статье