Файл: Грабовски, К. Параметрические усилители и преобразователи с емкостным диодом.pdf

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ

НЕВЫРОЖДЕННЫЕ РЕЗОНАНСНЫЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ [25]

В предыдущей главе при обсуждении тех типов параметрических преобразователей, которые характеризуются протеканием тока с частотой ©j = шн — со0 через переменный эластанс, мы убедились, что в контуре, настроенном на эту частоту, при воздействии накачки возникает импеданс с отрицательной действительной частью. Это сра­ зу же [2, 8, 20, 53, 54, 67, 69, 83] приводит к практическому выводу, что мощность сигнала можно усиливать непосредственно во вход­ ном контуре, без необходимости в преобразовании частоты. Такой способ использования параметрического усиления значительно уп­ рощает схему приемного устройства, так как исключает необходи­ мость применения в приемнике дополнительных каскадов преобразо­ вания частоты после параметрического преобразования. Однако он имеет и некоторые недостатки, из которых наиважнейшими являются обратное излучение усиленной мощности сигнала в приемную ан­ тенну и, следовательно, чувствительность приемного устройства к согласованию антенн [39, 40].

Применение невзаимиых элементов типа вентиля циркулятора устраняет первый из упомянутых недостатков и улучшает стабиль­ ность усилителя [6].

Все рассуждения данной главы подчинены следующим предпо­ сылкам1 ':

1. Предполагается, что электрическая структура анализируемых схем допускает выделение в отдельных контурах мощности, соответ­

чие контура, настроенных на эти частоты. Другими словами, это предположение указывает на возможность схемы разделять спектры, соответствующие названным частотам, мощности которых могут вы­ деляться в процессе параметрического преобразования. Таким свой­ ством характеризуются так называемые невырожденные параметри­ ческие усилители.

2.Контуры усилителя характеризуются селекцией избранных частот, т. е. они пропускают через р-п переход только токи указанных частот.

3.В процессе параметрического усиления принимает участие

«накачиваемый» р-п переход, изменение эластанса которого может быть

108

описано рядом Фурье вида (2.23), где со,, — частота накачки, а комплексные амплитуды Sn не зависят от частоты, напряжения и тока усиливаемого сигнала. Потери в диоде представляются после­ довательным, линейным сопротивлении Rs, которое не зависит от времени и частоты.

4.1.УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ УСИЛЕНИЯ

ВПРОСТЕРШЕМ ПАРАМЕТРИЧЕСКОМ УСИЛИТЕЛЕ

Соотношение частот в параметрическом усилителе показано на рис. 4.1, а схема простейшего параметрического усилителя пред­ ставлена на рис. 4.2, где Х(а0) и X(at), как и раньше, — резонан­ сные фильтры, представляющие собой короткое замыкание для токов частот сигнала со0 и холостой сог и разрыв для токов всех прочих частот со„ (2.25). Генератор сигнала Zr и нагрузка усилителя Z H a r p

-4

находятся в одном и том же контуре сигнала. В холостом контуре находится импеданс Zu величина которого, как будет показано, влия­ ет на величину мощности, выделяемой на частоте ©j, и тем самым влияет на параметры усилителя на частоте сигнала. Сопротивление потерь перехода Rs на рис. 4.2 показано дважды: один раз в сигналь­ ном контуре и второй — в холостом контуре, что возможно благо­ даря принятому ранее предположению о селективности этих контуров.

Согласно (2.39) система уравнений, описывающих схему рис. 4.2, идентична системе (3.33):

109

условием появления отрицательного сопротивления в. сигнальном

Для получения в (4.1) комплексных амлитуд тока It и напряже­ ния Ui, относящихся к фактической (положительной) холостой ча­ стоте coj, необходимо воспользоваться зависимостью (3.56). Анало­

совместно с холостым контуром, выражается согласно (4.1) и (4.2)

действительная часть импеданса, вносимого диодом в контур сиг­

откуда становится ясной роль сопротивления2 1 Ri = Rsrt. Из (4.8) видно, что усиление в схеме проще всего получить при Rt = 0, а это означает отсутствие потерь во внешнем холостом контуре и наличие потерь для частоты со, лишь в сопротивлении Rs р-п перехода с накачкой. В этом случае условие (4.8) удобнее записать в более понятном виде:

х > В этом можно убедиться и теперь на основе (3.61).

2 ) Далее покажем, что Ri влияет также и на другие параметры усилителя, например на величину усиления, температуру шума [19, 32, 36].

110