Параметрических колебаний

Параметрические усилители, несмотря на некоторую конструктивную сложность, широко используются в радиотехнических системах сверхвысоких частот. Их основное достоинство — низкий уровень собственных шумов, позволяющий создавать высокочувствительные радиоприемные устройства. „

Прохождение сигналов через параметрические реактивные цепи. Параметрические усилители

Можно было бы назвать и ряд других, используемых в настоящее время для осуществления основных радиотехнических операций устройств. Это параметрические усилители и генераторы, молекулярные усилители и генераторы (мазеры), лазеры, маг-нетронные генераторы, лампы бегущей волны и др. Рассматривают их в соответствующих специальных курсах.

Величина Гпр определяется входными каскадами приемника. Для кристаллического смесителя она составляет 1200-М900 К, для усилителей на ЛБВ — 200-н 600, К. Охлаждаемые жидким азотом параметрические усилители имеют температуру шума 40-г-ЮО К, а моле-

Если сегнетоэлектрик используется в качестве диэлектрика конденсатора, то электрическая емкость последнего будет зависеть от напряжения на его обкладках. Это позволяет создавать диэлектрические (параметрические) усилители, питаемые от источника переменного тока высокой частоты. Принцип действия диэлектрического усилителя прост и сводится к тому, что при изменении входного напряжения меняется емкость конденсатора, а следовательно, и его реактивное сопротивление, что влечет за собой изменение тока в цепи нагрузки. На изменение емкости конденсатора затрачивается чрезвычайно малая мощность входного сигнала, вследствие этого усиление диэлектрического усилителя может быть очень большим.

Если и эти меры недостаточны, то на входе усилителя устанавливают специально подобранные низкошумящие биполярные или полевые транзисторы или применяют модуляционные или параметрические усилители (или даже сверхпроводящие квантовые интерференционные усилительные приборы, имеющие собственные шумы менее 10~и В).

На основе варикапов выполняют усилители-модуляторы и параметрические усилители. В усилителе-модуляторе варикап используется как управляемый реактивный элемент в цепи переменного гока. Поскольку на изменение емкости варикапа затрачивается энергия, значительно меньшая энергии, переносимой проходящим через него переменным током, управляющий сигнал усиливается по мощности и току.

К криогенным температурам относят температуры, при которых наступает глубокое охлаждение, т. е. температуры от 80 до О К. В криоэлектронных приборах используются различные явления: сверхпроводимость металлов и сплавов, зависимость диэлектрической проницаемости некоторых диэлектриков от напряженности электрического поля, появление у металлов при температуре ниже 80 К полупроводниковых свойств при аномально высокой подвижности носителей заряда и др. Принципы криоэлектроники используют для построения ряда приборов (криотроны, квантовые и параметрические усилители,, резонаторы, фильтры, линии задержки и др.). Наиболее распространенным из этих приборов является криотрон, представляющий собой переключающий криогенный элемент, основанный на свойстве сверхпроводников скачком изменять свою проводимость под воздействием критического магнитного поля.

Параметрические усилители обладают низким уровнем собственных шумов и поэтому применяются для усиления слабых сигналов.

15.4. Параметрические усилители

шумов параметрические усилители пригодны для усиления слабых сигналов.

Работа параметрона основана на параметрических колебаниях, возникающих в колебательном контуре с нелинейной реактивностью при вынужденном изменении параметра контура; в магнитном пара-метроне — индуктивности, Характерная особенность параметрических колебаний состоит в устойчивом состоянии фаз (0 или я), зависящем от ф'азы входного сигнала. Приписав одному из этих состояний значение «О», а второму — «1», п а р а м е т р о н можно рассматривать как двоичный элемент с выходным сигналом в виде фазы. На па-раметронах реализуют как запоминающие, так и логические устройства.

Физически процесс возбуждения параметрических колебаний можно представить следующим образом. Пусть в колебательном контуре с параметрами /?, L, С в момент времени 10 протекает ток i ( 7.15). Если в этот момент увеличить индуктивность на AL, то энергия электромагнитного поля, запасенного в катушке, возрастет на AW = = (L0 + AL)r/2 — L,,t'2/2 = Д/л'2/2. Ток в контуре начнет убывать, а энергия магнитного поля катушки станет переходить в энергию электрического поля конденсатора. В момент времени (lt т. е. через четверть периода, возвратим индуктивности ее прежнее значение L0. Тогда запасенная в контуре дополнительная энергия AW должна будет вызвать увеличение тока i в контуре; еще через четверть периода,

§ 18.4. Параметрические колебания. Возникающие в электрических цепях без источников ЭДС и источников тока незатухающие колебания, обусловленные периодическим изменением индуктивности или емкости системы, называют параметрическими. Колебания поддерживаются за счет работы механической силы при периодическом изменении параметра либо за счет энергии, вносимой в цепь при периодическом изменении параметра электрическим путем. Частота первой гармоники параметрических колебаний оказывается в два раза меньше частоты изменения параметра.

Схема замещения параметрического генератора для частоты параметрических колебаний шр=юн/2»1/-\//,С1 изображена на 18.6, г. Вносимая генератором накачки (источником синусоидального тока) на частоте шн энергия компенсирует потери в активном сопротивлении R на частоте to . Этот процесс можно трактовать как уменьшение активного сопротивления колебательного контура гэ до нуля (ср. с ламповым генератором § 16.6, в котором r3=R—MS/С). Амплитуда установившихся колебаний определяется энергетическим балансом.

частоты параметрических колебаний? 7. Поясните принцип работы параметрического генератора и параметрического усилителя. 8. Электрическая цепь ( 18.7, а) образована источником синусоидальной ЭДС e(t)=Ens\nu>t, резистором R, конденсатором С и индуктивной катушкой, у которой L(t)=L0(l-}-mslna>t). Через L (t) протекает ток 1+^о- Приняв i=/msin((o<—а): 1) покажите, что зависимость постоянной составляющей потокосцепления \fn индуктивной катушки от тока /0 имеет вид г)0=а+й/0' 2) выведите условия, при которых й<0 (при этом зависимость i>o=/(^o)

силы при периодическом изменении параметра, либо за счет энергии, вносимой в цепь при периодическом изменении параметра электрическим путем. Частота первой гармоники параметрических колебаний оказывается в два раза меньше частоты изменения параметра.

Схема замещения параметрического генератора для частоты параметрических колебаний о)р = сон/2=^ 1/jAlCi изображена на 18.6, г. Вносимая генератором накачки (источником синусоидального тока) на частоте юн энергия компенсирует потери в активном сопротивлении R на частоте юр. Этот процесс можно трактовать как уменьшение активного сопротивления колебательного контура гэ до нуля

18.12р, В соответствии с решением, приведенным на стр. 471 [1] для возникновения параметрических колебаний малой амплитуды, когда характеристика нелинейного сопротивления имеет форму квад-

Частоту параметрических колебаний юр определяют как собственную частоту контура (рие. 18.5, г) при гэ = Oi

18.12р, В соответствии с решением, приведенным на стр. 471 [1] для возникновения параметрических колебаний малой амплитуды, когда характеристика нелинейного сопротивления имеет форму квад-

Частоту параметрических колебаний юр определяют как собственную частоту контура (рие. 18.5, г) при гэ = Oi