Главная > СВЧ, ультразвук, аккустика > Техника сверхвысоких частот. Том 2
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

17.2.2. Усилители с отрицательной проводимостью

Параметрический усилитель с отрицательной проводимостью проанализирован достаточно подробно [20, 39, 131, 300, 335, 371]. Предположим, что означают соответственно проводимость, шунтирующую контур сигнала при резонансе и учитывающую внутренние потери, проводимость генератора и проводимость выходной нагрузки [203] и что

Тогда коэффициент усиления по мощности, определяемый как отношение мощности, рассеиваемой на проводимости нагрузки, к номинальной мощности генератора, равен

Уравнение (17.16) имеет вид, типичный для всех регенеративных усилителей, и показывает, что для получения большого усиления необходимо, чтобы что соответствует изменению емкости

Если частота сигнала отклоняется от резонансной, то снижается напряжение, падающее на контуре при данном уровне возбуждения, уменьшается эффективная отрицательная проводимость, вводимая в усиливающий контур, и, что наиболее важно, вносится эффективная реактивная проводимость. При больших коэффициентах усиления и большой добротности холостого контура довольно сложное выражение для коэффициента усиления в зависимости от частоты [203] сводится к

При больших коэффициентах усиления подкоренное выражение почти равно единице, так что произведение коэффициента усиления по напряжению на полосу пропускания не превышает Если, например, равно 1000, то усилитель будет иметь усиление 20 дб при относительной полосе пропускания По мере того, как коэффициент усиления стремится к бесконечности и состояние схемы приближается к неустойчивому, полоса пропускания стремится к нулю. Столь высокое усиление связано с повышенной чувствительностью к небольшим изменениям проводимости нагрузки и степени нелинейности.

Коэффициент шума приемников, использующих усилители с переменной реактивностью, определяется шумами [405, 482, 659]

различных внутренних и внешних источников. Сами параметрические усилители имеют низкий уровень шумов [508], так как в идеале их схема содержит только реактивные элементы, и поэтому шумы Джонсона отсутствуют. Коэффициент шума можно записать в следующем виде:

Оценка некоторых источников шумовой мощности на выходе усилителя и представление результатов в виде эффективной шумовой температуры [203] приводит к следующему:

где суть средние квадраты шумовых токов с частотами соответственно вызванные наличием переменной емкости; представляет собой отношение входных мощностей сигнала и шума, а средние квадраты отношений шумовых флюктуаций (отклонений) с частотами соответственно к когерентным флюктуациям на частоте в переменной емкости. Первый член в уравнении (17.20) обычно очень мал, но второй член может быть довольно большим. Величины остальных членов зависят от частного физического осуществления усилителя, хотя последний член, вероятно, всегда мал. Для больших коэффициентов усиления второй член становится определяющим, так что

Таким образом, можно сделать малым, выбирая Уравнение (17.20) предполагает, что узлы схемы находятся при температуре охлаждение, в частности, холостого контура, улучшает шумовые характеристики [212].

Рассмотренные системы обладают недостатком, который на миллиметровых волнах становится существенным и состоит в том, что частота накачки должна быть выше частоты сигнала. Это препятствие может быть преодолено [2, 214] в схеме, которая обладает двумя холостыми частотами и причем Сначала сигнал пропускается через смеситель для образования холостой частоты

Существующие параметрические усилители подчиняются условию

и обыкновенно усиливают частоту которая затем опять подается в смеситель для повторного преобразования и получения усиленного сигнала с частотой

Очевидно, усиление системы должно компенсировать потери в обо их смесителях.

Другой метод [48, 78, 81] связан с применением двух (или боль шего числа) источников накачки и требует реактивности, порядок нелинейности которой более двух.

Рис. 17.6. Параметрический усилитель с накачкой на более низкой частоте. (См. [48].)

Например, схема рис. 17.6 использует две частоты накачки и , причем является функцией как так и Основное соотношение, которому подчиняется этот усилитель, имеет вид

Для образования эквивалентной накачки на частоте сор смешиваются напряжения обоих источников накачки; на этой частоте усиливаются ток сигнала и холостой ток. Если выбрать то можно усиливать сигнал на частоте, почти в 2 раза превышающей частоту накачки. В вырожденном случае, когда необходимость в одном из источников накачки отпадает. Выражения для произведения коэффициента усиления по напряжению на полосу пропускания и для общего коэффициента шума являются такими же, как и в случае высокочастотной накачки.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление