Un amplificador paramétrico es un dispositivo que contiene un circuito oscilatorio en el que, bajo la influencia de una fuente externa (generador de bomba), cambia un parámetro de gran consumo de energía (capacitancia o inductancia) y, debido a la organización adecuada del sistema oscilatorio, la señal se amplifica

Hay amplificadores paramétricos de semiconductores, de ferrita y de haz de electrones.

Amplificadores paramétricos de semiconductores (SPA) debido a una serie de propiedades positivas (pequeña potencia requerida del generador de bombeo,

la posibilidad de microminiaturización, etc.) han recibido el mayor uso. El elemento principal de la PPU es un diodo paramétrico, que es una unión p-n polarizada inversamente, incluida de manera apropiada en el sistema oscilatorio, a la que se le aplica una mezcla y voltaje constantes del generador de bombeo, lo que crea una modulación de capacitancia. La dependencia de la capacitancia del diodo del voltaje de polarización aplicado se describe mediante la expresión:

donde está la diferencia de potencial de contacto;

n es un parámetro que caracteriza las propiedades no lineales de la capacitancia (para diodos soldados n = 1/2, para diodos de difusión - n = 1/3).

Si se aplica un voltaje de bomba a la unión p-n con polarización inversa, entonces el cambio en la capacitancia del diodo se puede describir

donde , , es la profundidad de modulación de capacitancia en el armónico correspondiente de la frecuencia de la bomba.

Debido a la dependencia no lineal de la capacitancia de un diodo paramétrico del voltaje aplicado, pueden ocurrir corrientes de varias frecuencias combinadas.

Dónde metro, norte- números enteros que van desde a .

Si la capacitancia no tiene pérdidas, entonces la distribución de potencia sobre las frecuencias combinadas está determinada por la relación de Manley-Row

donde es la potencia en la frecuencia .

Cabe señalar que las relaciones de Manley-Row se derivan de la ley de conservación de la energía para un amplificador paramétrico.

Los casos más interesantes son cuando el sistema opera a tres frecuencias: las frecuencias de señal y bombeo y una de las frecuencias combinadas. Normalmente, la frecuencia de combinación es la suma o la frecuencia de suma.

Considere un amplificador paramétrico que opera en la frecuencia de suma, es decir la frecuencia combinada es la suma de las frecuencias

generador de señal y bomba. Aplicadas a las ecuaciones de Manley-Row, estas tres frecuencias se pueden representar como

Entonces, con base en las relaciones, Manly-Row se puede escribir

En este caso, el modo de funcionamiento es no regenerativo, porque en . La ganancia de potencia de la segunda ecuación está dada por

Un amplificador paramétrico de este tipo se vierte en un convertidor elevador estable. Su uso está limitado por el hecho de que cuando se amplifican señales en el rango de microondas, es difícil lograr ganancias suficientemente grandes.

Considere un ejemplo cuando los circuitos oscilatorios sintonizados a frecuencias , , , están conectados a través de una capacitancia no lineal.

De acuerdo con las relaciones de Manley-Row, tenemos

De ello se deduce que los circuitos de frecuencia son energéticamente equivalentes desde el punto de vista de la acción paramétrica, la potencia del generador de bombeo se bombea a ambos circuitos o, en otras palabras, se introduce conductividad negativa tanto en la frecuencia de la señal como en la diferencia de frecuencia. .

Por tanto, los amplificadores paramétricos de este tipo son regenerativos.

Dependiendo de la relación de frecuencias y resonancias, puede estar en diferentes sistemas oscilatorios o, si está en un sistema oscilatorio.

En el primer caso, el amplificador paramétrico se denomina de dos circuitos (no se tienen en cuenta los circuitos sintonizados con la frecuencia de la bomba), en el segundo caso, se denomina de circuito único.

Los más comunes son los PPA de tipo reflexivo de doble lazo, ya que, a diferencia de los PPA de un solo lazo, no requieren una fase rígida de la señal y las frecuencias de bombeo y permiten lograr bajas temperaturas de ruido en combinación con una buena banda ancha.

El diagrama de bloques de un amplificador paramétrico se puede representar de la siguiente forma (Fig. 5.9).

El diagrama esquemático de un amplificador de dos frecuencias o, como se le suele llamar, de dos circuitos se muestra en la fig. 10.16. El primer circuito, de señal, está sintonizado a la frecuencia central del espectro de la señal (frecuencia resonante), y el segundo circuito, "inactivo", está sintonizado a la frecuencia del sora, que es bastante diferente.

La frecuencia de la bomba se elige de la condición

(10.43)

Al elegir una frecuencia, se parte de la condición de que la frecuencia de la señal esté fuera de la banda de transparencia del contorno auxiliar. Pero la frecuencia de combinación debe estar fuera de la banda operativa del circuito de señal.

Cuando se cumplan estas condiciones, habrá solo un voltaje de frecuencia en el circuito de señal y frecuencias en el circuito auxiliar. Suponiendo que las amplitudes de estos voltajes sean pequeñas en comparación con , podemos reemplazar la capacitancia no lineal, junto con el generador de bombeo, con una capacitancia paramétrica lineal, que varía con la frecuencia, como se hizo en § 10.5.

Arroz. 10.16. Amplificador paramétrico de doble frecuencia

Luego, bajo la influencia del voltaje, surge una señal en el circuito de capacitancia variable (además de otros componentes que no representan en este caso interés) corriente

[cm. 10.36)]. Aquí .

En la resistencia del circuito inactivo, la corriente crea una caída de voltaje.

Escribimos la fem equivalente que actúa sobre la capacitancia C, como en § 8.16 [ver. (8.99)], en la forma

La corriente combinada debida a esta FEM, por analogía con la expresión (10.44) será

Tenga en cuenta que la fase y la frecuencia de la bomba (he en la expresión (10.45) están ausentes.

Teniendo en cuenta la relación anterior para la última igualdad se puede escribir en la forma

Como puede ver, con respecto al circuito de señal, la capacitancia no lineal, junto con el generador de bomba y el circuito inactivo, se puede reemplazar por una conductividad que tenga en cuenta la corriente encontrada

La amplitud compleja de esta corriente

Amplitud compleja del voltaje a través del circuito de la señal Por lo tanto, la conductancia que desvía el circuito de la señal será

(10.46)

donde es la función compleja conjugada de la función

Para resonancia, cuando, por tanto, la resistencia del circuito auxiliar será y la fórmula (10.46) toma la forma

En el circuito equivalente mostrado en la fig. 10.17, los elementos ubicados a la izquierda de la línea discontinua corresponden al circuito de señal del amplificador, ya la derecha, a la capacitancia no lineal junto con el circuito auxiliar. El circuito resultante coincide esencialmente con el circuito de un amplificador de bucle único (ver Fig. 10.15). La diferencia está solo en el método para determinar la conductividad negativa equivalente.

Los detalles relacionados con la definición de oscilaciones combinacionales se dan para llamar la atención sobre las siguientes ventajas de un amplificador de dos bucles:

a) la conductancia negativa equivalente y, por lo tanto, la ganancia de potencia, no depende de la fase del voltaje de la bomba.

b) no se requiere cumplir con una determinada relación entre frecuencias

Ambas propiedades del amplificador de dos lazos se explican por el hecho de que la fase total de la corriente combinada en la expresión (10.45), que determina la naturaleza de la conductividad equivalente, es esencialmente la diferencia de fase de los voltajes de la bomba. El primero de ellos tiene la forma y el segundo (sin tener en cuenta). Cuando se forma la diferencia, desaparece y la frecuencia de la diferencia en cualquier caso coincide con la frecuencia de la señal (desde ).

La ganancia de un amplificador de dos circuitos a la frecuencia resonante se puede determinar a partir de una expresión similar a la fórmula (10.40):

donde se calcula mediante la fórmula (10.46), es la conductividad de carga del circuito de señal.

Cuando la frecuencia de la señal se desvía de la frecuencia de resonancia y, en consecuencia, la frecuencia del módulo de resistencia disminuye, lo que conduce a una disminución en el módulo y, en consecuencia, la ganancia de potencia.

Con base en la expresión (10.46), puede calcular la respuesta de frecuencia y el ancho de banda de un amplificador de dos bucles.

La condición de estabilidad del amplificador en este caso se puede escribir en la forma

Considere el balance de energía en un amplificador de dos frecuencias dependiendo de la relación de frecuencias.Deje que se dé la frecuencia y la potencia de la señal en la entrada del amplificador. Dado que con un aumento en la frecuencia auxiliar, aumenta el módulo de un valor negativo [ver. (10.46)], entonces también crece [ver (10.48)]. Potencia de la señal de salida del amplificador

Para determinar la potencia requerida del generador de bomba Pson, así como la potencia asignada en el circuito auxiliar, usamos el teorema de Manley-Row. Con base en la expresión (7.104), se pueden escribir las siguientes relaciones:

(Se omite el signo menos en la última expresión, ya que es obvio que esta potencia se toma del generador de bombeo). La relación de potencia se ilustra en la Fig. 10.18. En esta figura se puede ver que se libera más energía en el circuito auxiliar que en el circuito de señal. Así, aunque la potencia aumenta al aumentar la frecuencia, la distribución de la potencia extraída del generador de bombeo cambia a favor de la frecuencia.

Para ilustrar las relaciones cuantitativas en un amplificador paramétrico de dos frecuencias, damos el siguiente ejemplo.

Sea necesario amplificar la señal a una frecuencia con un ancho de espectro

Datos iniciales del primer circuito (señal): resistencia característica Ohm; resistencia interna de la fuente de señal que desvía el circuito; resistencia de carga.

Datos iniciales del segundo circuito (inactivo): frecuencia de resonancia; resistencia característica Ohm; resistencia de carga.

Antes de calcular la variación requerida de la capacitancia del varicap, encontramos el valor de conductividad límite que se puede conectar al circuito de señal para un ancho de espectro de señal dado

El factor de calidad máximo del circuito de la señal (cuando se deriva con conductividad negativa), obviamente, no debe exceder

En , la conductividad resultante que desvía el circuito primario debe ser al menos

En conclusión, observamos las principales ventajas y desventajas de un amplificador paramétrico.

Una ventaja importante de un amplificador paramétrico es el nivel de ruido relativamente bajo en comparación con los amplificadores de transistores o válvulas. En § 7.3 se señaló que la principal fuente de ruido en transistores y amplificadores de válvulas es el efecto de disparo debido a la transferencia caótica de cargas discretas de electrones y huecos (en un transistor). En un amplificador paramétrico, ocurre un efecto similar en un dispositivo que modula un parámetro. Por ejemplo, se produce un cambio en la capacitancia de un varicap debido al movimiento de electrones y huecos. Sin embargo, la intensidad del flujo de portadores de electricidad en un varicap es muchas veces menor que en un transistor o una lámpara. En este último, la intensidad del caudal determina directamente la potencia de la señal útil emitida en el circuito de carga, y en el varicap, es sólo efecto de la modulación de parámetros. El debilitamiento de la influencia del efecto de disparo es tan significativo que el nivel de ruido en un amplificador paramétrico está determinado principalmente por el ruido térmico. En este sentido, el enfriamiento del diodo paramétrico se usa a menudo hasta 5 ... 10.

La desventaja de un amplificador paramétrico es la complejidad de desacoplar la bomba y los circuitos de señal.

En el circuito que se muestra en la Figura 10.14, a, que es típico de los amplificadores paramétricos de rango de metros, el desacoplamiento se lleva a cabo utilizando capacitores de aislamiento y bobinas de bloqueo. En el rango de microondas, donde los amplificadores paramétricos son especialmente utilizados, se debe recurrir a estructuras muy complejas que combinan en un nodo un circuito oscilatorio de dos frecuencias en forma de resonadores huecos, un varicap y elementos especiales de desacoplamiento (circulador, direccional acoplador, absorbedor, filtro de sobretensiones). Estos temas se abordan en cursos especiales.

Se encontró que, bajo ciertas condiciones, los elementos paramétricos pueden desempeñar el papel de elementos activos en el circuito. Esto les permite crear amplificadores parametricos, que tienen un bajo nivel de ruido intrínseco, ya que no tienen ruido de corriente por efecto de disparo. Los amplificadores paramétricos se utilizan principalmente en el rango de microondas como etapas de entrada de receptores de radio con alta sensibilidad.

En los años 50 del siglo XX se diseñaron los primeros diodos paramétricos semiconductores ( varactores). Las capacitancias e inductancias no lineales controladas paramétricamente se estudiaron en la Sección 2.3.

Amplificador paramétrico de bucle único. Un diagrama esquemático de dicho amplificador se muestra en la Fig. 6.8, a, y el equivalente - en la fig. 6.8b.

Dependencia de la capacitancia paramétrica de la señal de la bomba armónica a la frecuencia
:

Conductividad
se introduce en el circuito equivalente del amplificador por un cambio paramétrico en la capacitancia por la señal de la bomba. La señal de entrada es un generador de corriente armónica con amplitud , frecuencia y conductividad interna
.,
- conductividad de carga. Para implementar la amplificación paramétrica con liberación de máxima potencia en la conducción de la carga, se deben cumplir las siguientes condiciones:

(6.27)

Dónde
;

(6.29)

ya que la amplitud de tensión en los terminales del generador es igual a , y la potencia activa se libera en la carga
.

Si no hay señal de bomba, entonces se libera energía en la carga

(6.30)

y
, porque
.

Ganancia de potencia nominal amplificador paramétrico se llama el valor

(6.31)

por ejemplo, si
Cm,
Mira entonces.

El valor crítico de la conductividad negativa introducida, cuando el amplificador paramétrico se vuelve inestable y autoexcitado,

(6.32)

Bajo las condiciones (6.32), la conductancia negativa del varactor compensa completamente la suma de las conductancias del generador de entrada y la carga. El amplificador paramétrico funciona de manera estable si
, si
, entonces el amplificador se autoexcita y se convierte en un autooscilador paramétrico.

Deje que las relaciones de fase de las oscilaciones de la señal de entrada y la bomba sean óptimas de modo que en (6.27)
. Luego, de (6.27) y (6.32) encontramos la profundidad crítica de modulación de la capacitancia paramétrica por la señal de la bomba:

(6.33)

Considere la amplificación paramétrica en el modo de desafinación. Condición de sincronización:
, es casi imposible hacerlo exactamente. Dejar
- desafinación de frecuencia de la señal de entrada, es decir
. Si
, entonces el amplificador opera en modo asíncrono. Entonces la magnitud del cambio de fase
, que determina la conductividad introducida en el circuito, depende del tiempo:. La resistencia de inserción cambia a medida que

(6.34)

cambiando periódicamente de signo al contrario con el tiempo.

Como resultado, se observan cambios profundos en el nivel de la señal de salida, similares a latidos. Este inconveniente impide el uso de amplificadores de bucle único en la práctica.

Amplificador paramétrico de doble circuito. Libre de este defecto amplificador paramétrico de dos bucles, cuyo esquema se muestra en la Fig. 6.9.

El amplificador consta de dos circuitos oscilatorios, uno de los cuales está sintonizado a una frecuencia . Este circuito se llama señal. Otro circuito llamado soltero sintonizado en frecuencia inactiva
. La comunicación entre los circuitos se logra a través de la capacitancia paramétrica del varactor. La señal de la bomba cambia la capacitancia paramétrica de acuerdo con la ley armónica a la frecuencia de la bomba
:

Ambos circuitos oscilatorios, de señal e inactivo, son de alta calidad. Por lo tanto, en el modo estacionario, los voltajes en estos circuitos son aproximadamente armónicos:

(6.36)

Según la fig. 6.9, voltaje del varactor
. Entonces la corriente a través del varactor

(6.37)

Como , el espectro de la señal (6.37) contiene componentes en la frecuencia de la señal
, al ralentí
, así como en frecuencias de combinación
Y
. El varactor y el circuito loco conectados en serie al circuito de señal se pueden reemplazar en un circuito equivalente por conducción introducida en el circuito de señal. Para encontrar esta conductividad, es necesario seleccionar en (6.37) la componente de corriente a la frecuencia de la señal:

En (6.38) el primer término se desplaza en relación con el voltaje
en fase a
. Por lo tanto, debido a ello, no se introduce conductividad activa en el circuito de la señal. El segundo término en la frecuencia de la señal proporcional a la amplitud
Abra el circuito de voltaje. Encontremos el valor
. Para ello, seleccionamos en la corriente del varactor (6.37) una componente útil en la frecuencia de reposo, proporcional a
:

(6.39)

Dejar
- resistencia resonante del circuito inactivo. El voltaje en él, causado por fluctuaciones en la frecuencia.
,

de donde, comparando con la segunda expresión de (6.36), se obtiene:

(6.41)

Sustituimos las expresiones (6.41) en el segundo término de (6.38). Obtenemos la expresión para el componente de corriente útil a la frecuencia de la señal debido a la influencia del varactor y el circuito inactivo:

La conductividad introducida en el circuito de señal por la conexión en serie del varactor y el circuito inactivo,

(6.43)

es activo y negativo.

A continuación, puede calcular la ganancia nominal de un amplificador paramétrico de dos circuitos usando la fórmula (6.31). El análisis de la estabilidad del funcionamiento de un amplificador de dos bucles se lleva a cabo de la misma manera que para un amplificador de un solo bucle. Comparemos la expresión

(6.27)

para un amplificador de un solo lazo y (6.43) para un amplificador de dos lazos, encontramos que en un amplificador de dos lazos, la conductividad introducida, en contraste con un amplificador de un solo lazo, no depende de las fases iniciales de la entrada señal y bombeo. Además, un amplificador de dos lazos, a diferencia de un amplificador de un solo lazo, no es fundamental para la elección de las frecuencias de la señal. y bombeo
. La conductividad introducida será negativa si
.

Conclusión.Un amplificador de dos circuitos es capaz de operar a una relación arbitraria de las frecuencias de la señal y la bomba, independientemente de las fases iniciales de estas oscilaciones. Este efecto se debe al uso de oscilaciones auxiliares que ocurren en una de las frecuencias de combinación.

Equilibrio de potencia en multilazo paramétrico sistemas La insensibilidad a las relaciones de fase le permite estudiar: sistemas paramétricos multilazo basados ​​en relaciones de energía. El circuito equivalente de un amplificador paramétrico de dos bucles se muestra en la fig. 6.10.

Aquí paralelo a la capacitancia no lineal
Se incluyen tres bipolares. Dos de ellos contienen fuentes de señal y bombeo, y el tercero forma un circuito inactivo sintonizado a la frecuencia combinada
, Dónde
Y - números enteros. Cada uno de los tres terminales de dos contiene un filtro de banda estrecha sintonizado a frecuencias ,
Y
, respectivamente. Simplificando el problema, asumimos que los circuitos de señal y bomba no tienen pérdidas óhmicas. Si una de las fuentes (señal o bomba) está ausente, entonces no hay componentes a frecuencias combinadas en la corriente que fluye a través del capacitor no lineal. La corriente de lazo inactivo es cero. El sistema se comporta como un sistema reactivo, es decir, en promedio no consume energía de la fuente.

Si hay ambas fuentes, entonces el componente actual aparece en la frecuencia de combinación
. Esta corriente se puede cerrar a través de un circuito inactivo. La carga del circuito inactivo consume energía en promedio. Aparecen partes de resistencia activa en los circuitos de señal y bomba. Sus valores y signos están determinados por la redistribución de poderes entre las fuentes. Apliquemos al sistema autónomo (cerrado) fig. 6.10 ley de conservación de la energía: el promedio (durante los períodos de las oscilaciones correspondientes) de la señal, la bomba y las potencias de oscilación combinadas se relacionan como

(6.44)

Energía promedio expresado en términos de energía asignado para el período:

Dónde
- frecuencia.

Dónde
,
Y
, o

Cumplimiento de (6.45) independientemente de la elección de frecuencias Y
posible solo cuando

(6.47)

En (6.47) pasamos de energías a potencias, obtenemos Ecuaciones de fila de Manly:

(6.48)

Las ecuaciones de Manley-Row permiten estudiar las regularidades de la conversión de potencia en sistemas paramétricos multibucle. Estudiaremos dos casos típicos.

Amplificación paramétrica con conversión ascendente de frecuencia. Dejar entrar (6.48)
. Tenemos:

(6.49)

La potencia liberada en la carga es positiva y la potencia entregada al circuito por el generador es negativa. Ya que en (6.49)
, Eso
Y
(ver figura 6.11).

Conclusión. Si el circuito inactivo del amplificador paramétrico está sintonizado a la frecuencia de combinación
, luego ambas fuentes, señal y bomba, dan energía al circuito inactivo, donde se consume en la carga. Porque
, entonces la ganancia de potencia

(6.50)

La ventaja del sistema en estudio es tal estabilidad que no puede excitarse a ninguna señal y potencia de bombeo. La desventaja es que la frecuencia de la señal de salida es mayor que la frecuencia de la señal de entrada. En el rango de microondas, esto conduce a dificultades en el procesamiento de la señal.

Amplificación paramétrica regenerativa. Dejar
,
. Entonces la frecuencia del circuito inactivo
, Y
. Las ecuaciones de Manly-Row son:

(6.51)

De la primera ecuación de (6.51) se sigue que
Y
. Esto significa que una parte de la energía tomada del generador de bombeo ingresa al circuito de señal. Es decir, el sistema tiene regeneración a la frecuencia de la señal. La potencia de salida se puede extraer de la señal o del bucle inactivo (consulte la Figura 6.12).

Las ecuaciones (6.51) no pueden determinar la ganancia del sistema. Desde el poder contiene tanto la parte consumida del generador de entrada como la parte que se produce por el efecto de regeneración. Bajo ciertas condiciones, estos amplificadores tienden a autoexcitarse. Luego, se libera energía en el circuito de señal incluso en ausencia de una señal útil en la entrada.

Un amplificador paramétrico (PA) es un dispositivo que contiene un circuito oscilatorio en el que, bajo la influencia de una fuente externa (generador de bomba), cambia un parámetro que consume mucha energía (capacitancia o inductancia). Y debido a la organización adecuada del sistema oscilatorio, la señal se amplifica.

Consideremos un sistema que consta de dos placas cargadas que representan una cierta capacitancia.

El valor del cargo de esta capacidad:

Un cambio forzado en la capacitancia se puede representar como un cambio (por ejemplo, un aumento) en la distancia entre las placas. Debido al hecho de que la capacitancia no está cerrada, la cantidad de carga será constante y el voltaje aumentará. En este caso, la energía de carga de capacitancia aumentará, igual a , y la energía (que es un tipo de fuente de energía) gastada en cambiar la distancia entre las placas del capacitor se transforma en energía de carga. En consecuencia, habrá un aumento en la potencia liberada por tal capacitor cuando se descargue a través de cierta carga, es decir, amplificación.

Un amplificador paramétrico funciona de manera similar. La fuente de poder (o energía para cambiar la capacitancia) es cierto generador de bomba de alta frecuencia que modula la capacitancia o inductancia de cualquier elemento del circuito oscilatorio. Con tal cambio en el parámetro intensivo en energía, surge una resistencia eléctrica negativa en el circuito oscilatorio, por lo que los amplificadores paramétricos son un tipo de amplificadores regenerativos. Un amplificador regenerativo es un amplificador con un positivo comentario, que se acompaña de la introducción de conductividad negativa en el circuito de señal. Desde un punto de vista energético, la introducción de conductividad negativa en el circuito de la señal corresponde al bombeo de energía desde la fuente de alimentación del amplificador, lo que permite proporcionar amplificación de potencia.

Distinguir semiconductor, ferrita y PU de haz de electrones. Los semiconductores PU (PPU), construidos sobre la base de diodos paramétricos (varicaps), son los más utilizados debido a parámetros como la baja potencia del generador de bombeo y la posibilidad de microminiaturización.

El elemento principal de la PPU es un diodo paramétrico (PD), que es un diodo polarizado inversamente. Unión PN, incluido de manera apropiada en el sistema oscilatorio, el cual es alimentado con un voltaje de polarización constante U SM y un voltaje del generador de bombeo, que modula la capacitancia del PD.

Si se aplica un voltaje de bombeo a la unión p-n polarizada inversamente del DP, entonces el cambio en la capacitancia del diodo puede describirse mediante la expresión

Dónde METRO 1 \u003d C 1 / C 0, M 2 \u003d C 2 / C 0 es la profundidad de modulación de la capacitancia de DP con respecto a los armónicos correspondientes de la frecuencia de la bomba.

La profundidad de la modulación de capacitancia depende del voltaje de la bomba y se puede determinar a partir de la característica de capacitancia-voltaje del FP. Además, cuanto mayor es la profundidad de modulación, más resistencia negativa se introduce en el circuito.

Debido a la dependencia no lineal de la capacitancia de DP del voltaje aplicado, pueden ocurrir corrientes de varias frecuencias combinadas f m,n = mf n + nf c, donde m, n son números enteros.

Si la capacitancia no tiene pérdidas, entonces la distribución de potencia sobre las frecuencias combinadas está determinada por la relación de Manly-Row:

	}

donde P m,n es la potencia a la frecuencia f m,n .

Un análisis de esta igualdad nos permite sacar una serie de conclusiones sobre las propiedades de los amplificadores paramétricos. Por ejemplo, en el caso de que una capacitancia no lineal conecte circuitos oscilatorios sintonizados a frecuencias f c, f n y f 1,1 = f c + f n = f + , entonces, teniendo en cuenta las relaciones de Manly-Row, obtenemos

Y si la potencia ingresa a la capacitancia no lineal a las frecuencias f c y f n, entonces se libera a la frecuencia f + , y en P c = 0 y P + = 0, es decir el sistema no es regenerativo. En este caso, la ganancia máxima

Los amplificadores paramétricos de este tipo se denominan convertidores elevadores estables. Su uso está limitado por el hecho de que al amplificar señales de microondas, es difícil lograr grandes ganancias, porque f+ y fn son muy altas.

Considere un ejemplo cuando una capacitancia no lineal conecta circuitos oscilatorios sintonizados a frecuencias f s, f n y f 1,-1 = f s - f n = f - , luego, teniendo en cuenta las relaciones de Manly-Row, obtenemos

,

Dado que los circuitos de frecuencias f c y f - son energéticamente equivalentes desde el punto de vista de la acción paramétrica, la potencia del generador de bombeo se bombea a ambos circuitos o, en otras palabras, se introduce resistencia negativa tanto a la frecuencia f c como a frecuencia f-. Por lo tanto, este tipo de amplificador es regenerativo y puede proporcionar una ganancia arbitrariamente alta.

Dependiendo de la relación de frecuencias f c y f - = f c - f n, las resonancias pueden estar en diferentes sistemas oscilatorios, o, si f c » f - , - en un sistema oscilatorio. En el primer caso, el amplificador se denomina circuito dual, en el segundo, circuito único.

En la teoría de los amplificadores regenerativos, se demostró que los amplificadores de este tipo se pueden implementar de acuerdo con dos esquemas: "para pasar" y "para reflexión". Estos últimos, ceteris paribus, permiten obtener un mayor producto de ancho de banda de ganancia con una figura de ruido más baja, lo que determina la conveniencia de su uso práctico.

En la actualidad, los PPA de tipo reflectante de doble bucle son los más utilizados, ya que, a diferencia de los de bucle único, no requieren una fase rígida de la señal y las frecuencias de bombeo y permiten lograr bajas temperaturas de ruido en combinación con una buena banda ancha.

Es posible construir una PPU, que no solo amplificará la señal, sino que también transferirá su frecuencia, mientras que el generador de bombeo también actúa como un oscilador local. En este caso, es posible convertir la frecuencia tanto al tope, es decir con inversión espectro, y hacia abajo, sin inversión .

Amplificador paramétrico

un dispositivo radioelectrónico en el que la amplificación de potencia de la señal se lleva a cabo debido a la energía de una fuente externa (el llamado generador de bomba), que cambia periódicamente la capacitancia o inductancia de un elemento reactivo no lineal circuito eléctrico amplificador. P. en. se utilizan principalmente en radioastronomía (ver radioastronomía), espacio profundo y comunicaciones satelitales y radar (Ver radar) como amplificador de bajo ruido señales débiles, llegando a la entrada del receptor de radio, principalmente en el rango de microondas. Más a menudo en P. at. se utiliza un diodo semiconductor paramétrico (PPD) como elemento reactivo. Además, en el rango de microondas, se utilizan P. at trabajando en lámparas de haz de electrones, y en la región de bajas frecuencias (sonoras) - P. y. con un elemento ferromagnético (ferrita).

Los más extendidos son P. de dos frecuencias (o dos circuitos) en .: en el rango de centímetros - "amplificadores reflexivos regenerativos con conservación de frecuencia" ( arroz. , a), en ondas decimétricas - amplificadores - convertidores de frecuencia ( arroz. , b) (ver Excitación paramétrica y amplificación de oscilaciones eléctricas). Como un circuito oscilatorio receptor y un circuito oscilatorio sintonizado a una frecuencia auxiliar o "inactiva" (la mayoría de las veces igual a la diferencia o suma de las frecuencias de la señal y el generador de bombeo), en P. at. generalmente usan resonadores de cavidad (Ver resonador de cavidad) , dentro de los cuales tienen PPD. En los generadores de bombeo, se utilizan un diodo semiconductor de tránsito de avalancha, un diodo Hann, un varactor

ny Multiplicador de frecuencia y, con menos frecuencia, Klystron reflectante. La frecuencia de la bomba y la frecuencia "inactiva" se eligen en la mayoría de los casos cerca de la frecuencia crítica F kp PPD (es decir, a la frecuencia a la que P. at. deja de amplificarse); en este caso, la frecuencia de la señal debería ser mucho más baja F kp Para obtener temperaturas mínimas de ruido (Ver Temperatura de ruido) (10-20 K o menos), se utilizan P.at., enfriados a temperaturas de nitrógeno líquido (77 K), helio líquido (4,2 K) o intermedias (normalmente 15-20 K). A); en P. sin enfriar en. temperatura de ruido 50-100 K y más. La ganancia máxima alcanzable y el ancho de banda P. at. están determinados principalmente por los parámetros del elemento reactivo. Implementado P. en. con ganancias de potencia de señal recibida igual a 10-30 base de datos, y anchos de banda que componen el 10-20% de la frecuencia portadora (ver frecuencia portadora) de la señal.

Iluminado.: Etkin V. S., Gershenzon E. M., Sistemas paramétricos de microondas basados ​​en diodos semiconductores, M .. 1964; Lopukhin V. M., Roshal A. S., Amplificadores paramétricos de haz de electrones, M., 1968; microonda - dispositivos semiconductores y su aplicación, trad. de Inglés, M., 1972; Kopylova K. F., Terpugov N. V., amplificadores capacitivos paramétricos bajas frecuencias, M., 1973; Penfield P., Rafuse R., aplicaciones Varactor, Camb. (Massachusetts), 1962.

V. S. Etkin.

Circuitos equivalentes de amplificadores paramétricos: a - regenerativo; b - "con conversión de frecuencia arriba"; estas en - señal de entrada con frecuencia portadora f c , u n - voltaje de "bomba"; u vy1 - señal de salida con frecuencia portadora f c ; u out2 - señal de salida con frecuencia portadora (f c + f n); Tp 1 - transformador de entrada; Tr 2 - transformador de salida; Tr 2 - transformador en el circuito de "bomba"; D - diodo semiconductor paramétrico; L - inductor del circuito oscilatorio sintonizado a la frecuencia (f c + f n); F c, F sn, F n: filtros eléctricos que tienen una baja impedancia, respectivamente, en frecuencias f c , (f c + f n), f n y bastante grande en todas las demás frecuencias.

Gran enciclopedia soviética. - M.: Enciclopedia soviética. 1969-1978 .

Vea qué es "amplificador paramétrico" en otros diccionarios:

Dispositivo radioelectrónico, en el que la amplificación de potencia de la señal se realiza gracias a la energía del exterior. fuente (el llamado generador de bomba), cambiando periódicamente la capacitancia o inductancia de un elemento reactivo no linealeléctrico. circuito amplificador... Enciclopedia Física

Gran diccionario enciclopédico

amplificador paramétrico- - Temas de telecomunicaciones, conceptos básicos del amplificador paramétrico EN...

Amplificador de oscilaciones eléctricas, en el que el elemento principal (amplificador) suele ser un varicap. En comparación con los amplificadores convencionales, tiene un nivel de ruido propio significativamente más bajo. Se utiliza para amplificar señales débiles... ... diccionario enciclopédico

amplificador paramétrico- parametrinis stiprintuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. amplificador parametrico vok. Parameterverstärker, m; parametrischer Verstärker, m rus. amplificador paramétrico, m pranc. amplificateur paramétrique, m … Automatikos terminų žodynas

amplificador paramétrico- parametrinis stiprintuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. amplificador parametrico vok. parametrischer Verstärker, m rus. amplificador paramétrico, m pranc. amplificateur paramétrique, m … Fizikos terminų žodynas

amplificador electrico señales, en las que la potencia de la señal aumenta debido a la energía de la fuente, que cambia periódicamente el valor del parámetro reactivo del sistema (generalmente capacitancia). P. en. se distingue del nivel muy pequeño vnutr. ruido. Utilizada en... ... Gran diccionario politécnico enciclopédico

amplificador de luz paramétrico- parametrinis šviesos stiprintuvas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: engl. amplificador parametrico de luz vok. Lichtparameterverstärker, m rus. amplificador de luz paramétrico, m pranc. amplificador paramétrique de lumière, m … Radioelectrónica terminų žodynas

amplificador paramétrico de haz catódico- EPU Dispositivo de microondas basado en una onda ciclotrónica rápida, en el que la amplificación de la energía cinética transversal del haz de electrones se realiza en una bomba resonadora situada entre los dispositivos de comunicación de entrada y salida. [GOST 23769 79] Sujetos dispositivos ... ... Manual del traductor técnico

Amplificador paramétrico de haz catódico- 61. Amplificador paramétrico de haz de electrones EPU Amplificador paramétrico de haz de electrones Un dispositivo de microondas en una onda de ciclotrón rápido, en el que la amplificación de la energía cinética transversal del haz de electrones se lleva a cabo en el resonador de bomba, ... ... Diccionario-libro de referencia de términos de documentación normativa y técnica