Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний это:

Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний
        метод возбуждения и усиления электромагнитных колебаний, в котором усиление мощности происходит за счёт энергии, затрачиваемой на периодическое изменение величины реактивного параметра (индуктивности L или ёмкости С) колебательной системы. На возможность использования параметрических явлений для усиления и генерации электрических колебаний впервые указали Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси, однако практическое применение параметрический метод нашёл лишь в 50-е гг. 20 в., когда были созданы параметрические полупроводниковые диоды (См. Параметрический полупроводниковый диод) с управляемой ёмкостью и разработаны малошумящие параметрические усилители (См. Параметрический усилитель) СВЧ.
         Рассмотрим принцип параметрического усиления и генерации на примере простейшей системы — колебательного контура (См. Колебательный контур), состоящего из постоянных сопротивления R, индуктивности L и ёмкости С, которая периодически изменяется во времени (рис. 1). При резонансе (с — частота усиливаемого сигнала, ω0 — собственная частота контура) заряд q на обкладках конденсатора изменяется по закону:
         q = q0sinωct = CQE0sinωct. (1)
         Здесь E0 — амплитуда сигнала, — добротность контура. Электростатическая энергия W, запасаемая в конденсаторе, равна:
         W = (q2/2C) = (q20/4C) (1-cos 2ωct). (2)
         Из (2) видно, что W изменяется с частотой, равной удвоенной частоте сигнала. Если в момент, когда q = q0, ёмкость конденсатора С скачком изменить на ΔС (например, раздвинуть пластины конденсатора), то заряд q не успеет измениться, а энергия W изменится на величину (если ΔС/С << 1):
         ΔW = -WΔC/C. (3)
         Отсюда следует, что результирующее увеличение энергии в контуре при периодическом изменении С максимально, если уменьшать ёмкость в моменты, когда q максимально, а возвращать величину емкости к исходному значению при q = 0. Это означает, что если изменять С с частотой ωн = 2ωс и с определённой фазой (рис. 2), то устройство, изменяющее С, как бы «накачивает энергию» в контур дважды за период колебаний. Если, наоборот, увеличивать С в моменты минимальных значений q, то колебания в контуре будут ослабляться. В более общем виде условие эффективной накачки имеет вид: ωн= 2ωс/n, где n = 1, 2, 3,... и т.д. При n = 1 С изменяется каждые четверть периода сигнала (Тс/4), при бо́льших n—через время, равное nTc/2.
         Простейший одноконтурный параметрический усилитель обычно представляет собой колебательную систему, где ёмкость С изменяется в результате воздействия гармонического напряжения от генератора накачки на полупроводниковый параметрический диод, ёмкость которого зависит от величины приложенного к нему напряжения. Конструктивно параметрический усилитель СВЧ представляет собой «волноводный крест» (рис. 3); по одному из волноводов (см. Радиоволновод) распространяется. усиливаемый сигнал, по другому — сигнал накачки. В пересечении волноводов помещается параметрический диод. Коэффициент усиления по мощности приближённо равен:
        , (4)
        , (4)
         где m = (СмаксСмин)/(Смакс + Смин) называется глубиной изменения ёмкости. При (m/2) Q → 1 коэффициент усиления неограниченно растет, при (m/2) Q ≥ 1 система превращается в параметрический генератор (см. Параметрическое возбуждение колебаний). Основной недостаток одноконтурного параметрического усилителя — зависимость Кус от соотношения между фазами усиливаемого сигнала и сигнала накачки.
         Этого недостатка нет у параметрических усилителей, содержащих два контура и больше (рис. 4). В двухконтурном параметрическом усилителе частота и фаза колебаний во втором («холостом») контуре автоматически устанавливаются так, чтобы удовлетворить условиям эффективной накачки энергии. Если холостой контур настроен на частоту (ω2 = ωн — ωс, то энергия накачки расходуется на усиление колебаний в обоих контурах. В этом случае K Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний 2 = ωн + ωс вся энергия накачки и энергия, накопленная в сигнальном контуре, переходят в энергию колебаний суммарной частоты ωн + ωс. Такой параметрический усилитель называется нерегенеративным усилителем-преобразователем. Он устойчив при любом m и имеет широкую полосу пропускания, но обладает малым Кус.
         Кроме периодического изменения ёмкости с помощью параметрических диодов, применяются и др. виды параметрического воздействия. Периодическое изменение индуктивности L осуществляют, используя изменение эквивалентной индуктивности у ферритов и сверхпроводников. Периодическое изменение ёмкости С получают, используя зависимость диэлектрической проницаемости диэлектриков от электрического поля, структуры металл — окисел — полупроводник (поверхностные варакторы) и др. методами (см. Криоэлектроника). В электроннолучевых параметрических усилителях используются нелинейные свойства электронного луча, модулированного по плотности.
         Наряду с резонаторными параметрическими усилителями применяются параметрические усилители бегущей волны. Электромагнитная волна сигнала, распространяясь по волноводу, последовательно взаимодействует с каждым из расположенных на пути параметрических диодов (или др. нелинейных элементов).
         Емкость диодов изменяется за счёт подводимой к резонаторам энергии накачки. При правильно подобранных частотах, длинах волн и направлении распространения волн накачки и сигнала усиление сигнала экспоненциально нарастает по мере его распространения вдоль цепочки диодов (рис. 5). В параметрических усилителях бегущей волны можно получить полосу частот, достигающую 25% несущей частоты (у резонаторных — несколько %).
         Лит.: Мандельштам Л. И., Полн. собр. трудов, т. 2, М.— Л,, 1947; Эткин В. С., Гершензон Е. М., Параметрические системы СВЧ на полупроводниковых диодах, М., 1964; Регенеративные полупроводниковые параметрические усилители (некоторые вопросы теории и расчета), М., 1965; Каплан А. Е., Кравцов Ю. А., Рылов В. А., Параметрические генераторы и делители частоты, М., 1966; Лопухин В. М., Рошаль А. С., Электроннолучевые параметрические усилители, М., 1968.
         В. И. Зубков.
        
        Рис. 1. Контур с периодически меняющейся ёмкостью С. Величина ёмкости равна C0, когда пластины конденсатора сдвинуты (сплошные линии), и C1, когда они раздвинуты (пунктир).
        
        Рис. 2. Связь между изменением напряжения на ёмкости и изменением величины ёмкости: а) напряжение усиливаемого сигнала на конденсаторе, когда величина ёмкости не меняется; б) увеличение напряжения сигнала на конденсаторе в процессе параметрического усиления; в) изменение ёмкости в процессе параметрического усиления; Тс и Тн — периоды колебаний усиливаемого сигнала и сигнала накачки.
        Рис. 3. Одноконтурные параметрические усилители.
        Рис. 3. Одноконтурные параметрические усилители.
        Рис. 4. Схема двухконтурного параметрического усилителя.
        Рис. 4. Схема двухконтурного параметрического усилителя.
        Рис. 5. Параметрический усилитель бегущей волны.
        Рис. 5. Параметрический усилитель бегущей волны.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Смотреть что такое "Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний" в других словарях:

  • Параметрическое возбуждение колебаний —         возбуждение колебаний, наступающее в колебательной системе (См. Колебательные системы) в результате периодических изменения величины какого либо из «колебательных параметров» системы (т. е. параметров, от величины которых существенно… …   Большая советская энциклопедия

  • Генерирование электрических колебаний —         процесс преобразования различных видов электрической энергии в энергию электрических (электромагнитных) колебаний. Термин «Г. э. к.» применяется обычно к колебаниям в диапазоне радиочастот, возбуждаемым в устройствах (системах) с… …   Большая советская энциклопедия

  • Радиофизика —         область физики, в которой изучаются физические процессы, связанные с электромагнитными колебаниями и волнами радиодиапазона (см. Радиоволны): их возбуждение, распространение, приём и преобразование частоты, а также возникающие при этом… …   Большая советская энциклопедия

  • Оптоэлектроника —         направление электроники, охватывающее вопросы использования оптических и электрических методов обработки, хранения и передачи информации. О. возникла как этап развития радиоэлектроники (См. Радиоэлектроника) и вычислительной техники (См.… …   Большая советская энциклопедия

  • Параметрические генераторы света —         источники когерентного оптического излучения, основным элементом которых является нелинейный кристалл, в котором мощная световая волна фиксированной частоты параметрически возбуждает световые волны меньшей частоты. Частоты параметрически… …   Большая советская энциклопедия

  • Комбинационные колебания —         колебания, возникающие при воздействии на нелинейную систему (см. Колебательные системы) двух или большего числа гармонических колебаний (См. Гармонические колебания) с различными частотами составляющих. Частоты К. к. выражаются через… …   Большая советская энциклопедия

  • Параметрон —         элемент автоматики и вычислительной техники, принцип действия которого основан на особенностях параметрического возбуждения и усиления электрических колебаний (См. Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний).… …   Большая советская энциклопедия

  • Параметрический усилитель —         радиоэлектронное устройство, в котором усиление сигнала по мощности осуществляется за счёт энергии внешнего источника (так называемого генератора накачки), периодически изменяющего ёмкость или индуктивность нелинейного реактивного… …   Большая советская энциклопедия

  • Лазер —         источник электромагнитного излучения видимого, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов, основанный на вынужденном излучении (См. Вынужденное излучение) атомов и молекул. Слово «лазер» составлено из начальных букв (аббревиатура) слов… …   Большая советская энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»