§2.9.2 .Двухконтурный параметрический усилитель нерегененративного типа

Рассмотрим случай, когда коэффициенты m и n положительны и равны единице. Тогда , из теоремы Менли-Роу (2.79) получаем

. (2.80)

В третьем (холостом) контуре нет никаких источников, поэтому по отношению к нему ёмкость вносит энергию в контур. Следовательно, на третьем контуре ёмкость энергию расходует и поэтому . Из выражения (2.80) вытекает, что. Значит, энергия, передаваемая в третий контур, вносится и сигналом и генератором накачки. Кроме того из равенства (2.80) следует, что мощности соотносятся прямо пропорционально частотам колебаний каждого из контуров:

. (2.81)

Нарисуем спектрограммы мощностей: так как мощности пропорциональны частотам (2.78), то это можно представить графиком (рис.2.25). Пусть , тогда получаем следующий график

а) б)

Рис.2.25. Соотношения между частотами и мощностями входного сигнала,

генератора накачки и холостого контура для случая а)и б)

Коэффициент усиления по мощности - это отношение мощности выходного сигнала к мощности входного. В данном варианте мощность поступает только в холостой контур, поэтому выходной мощностью является мощность . Входной сигнал характеризуется мощностью, следовательно,

.

Тогда из выражения (2.81) следует

. (2.82)

Следовательно – это усилитель мощности нерегенеративного типа, так как энергия передается из контура генератора накачки в холостой контур и из сигнального контура также в холостой контур. В сигнальный контур энергия не поступает. Это будет линейный усилитель, так как сигнал управляет уровнем отбора энергии от генератора накачки по линейному закону. В рассматриваемом усилителе отсутствует регенерация, т.е. компенсация потерь в контуре за счет энергии колебаний, передаваемой из другой цепи (из цепи генератора накачки). Такой усилитель устойчиво работает при любой мощности генератора накачки.

Выводы:

1) это усилитель нерегенеративного типа (генератор накачки не увеличивает энергию сигнального контура)

2) частота колебаний генератора накачки может быть как больше, так и меньше частоты сигнала. Но чем больше , тем большее значение принимает

3) в таком усилителе происходит усиление с преобразованием частоты вверх

4) повышение значения частот создаёт технические трудности при использовании 2-х контурного параметрического усилителя в СВЧ диапазоне.

§2.9.3 .Двухконтурный параметрический усилитель регененративного типа

Рассмотрим случай, когда коэффициенты m и n равны единице, но имеют разный знак. Тогда , причем необходимо, чтобы. В случае,, т.е. энергия будет отбираться из сигнального контура и вноситься в контур генератора накачки. Т.о. усилителя не будет, т.к. генератор накачки предназначен для того чтобы отдавать свою энергию на усиление полезного сигнала, а не отбирать ее.

Т.к. 3-й контур лишь потребляет энергию (это холостой контур), то , тогда из теоремы Менли-Роу (2.76) следует, что

.

В этом случае генератор накачки вносит энергию, как в холостой контур нагрузки, так и в сигнальный контур. Поэтому, если вносимая энергия превысит уровень потерь, то этот усилитель превратится в генератор. Следовательно, у нас регенеративное усиление и мощность можно снимать как с сигнального контура, так и с холостого контура.

При этом P₂=P_с - это доля мощности, внесенная в сигнальный контур. Т.к. полезную мощность можно снимать как с нагрузочного контура, так и с сигнального, то для случая когда f_н<2f_c, находим, что Р₃=Р_х < Р₂=Р_с, поэтому в этом случае, усиленный сигнал выгоднее снимать с сигнального контура. Если же f_н>2f_c , то Р₃=Р_х > Р₂=Р_с, и поэтому в этом случае усиленный сигнал выгоднее снимать с холостого контура.

Вывод. В рассмотренных случаях рис.2.26 мощность генератора накачки вносится не только в третий контур (холостой), но и во второй (сигнальный), компенсируя при этом в нем потери. Следовательно, это усилитель регенеративного типа. Мощность генератора накачки в таком усилителе не должна превышать некоторый уровень, иначе усилитель превратится в автогенератор. В этом усилителе f_н должна быть обязательно больше f_с. Если она больше f_с, но меньше чем 2f_с, то целесообразно выходной сигнал извлекать из сигнального контура. Если f_н больше, чем 2f_с, то выгодней усиленное колебание извлекать из холостого контура. Таким образом, в рассматриваемом двухконтурном параметрическом усилителе возможно усиление сигнала на входной частоте. При этом полезный сигнал должен сниматься с входного контура. Однако, т.к. частично энергия генератора накачки передается и в

Рис.2.26. Соотношения между частотами и мощностями в случае

регенеративного усилителя

холостой контур, то возможно снимать усиленный сигнал и с холостого контура. В этом случае усиленный сигнал получается на комбинационной частоте f₃=f₂-f₁, т.е. данный тип усилителя может использоваться и для одновременного преобразования усиленного сигнала по частоте.