Андреев В.С. - Теория нелинейных электрических цепей (1982) (1266495), страница 51
Текст из файла (страница 51)
С уче- том этих обозначений уравнения (6.71) сводятся к следующим: (6.72) Различают два основных типа двухконтурпых параметрических усилителей: а) усилители нерегенерагивного типа, в которых 1„,„=1„+1ь т. е. т=п=-1; б) усилители регенерагивного типа, в которых ~;„=~„— 1ь т. е. т=1, и= — 1. Двухкоитурный параметрический усилитель нерегенеративного типа.
Для данного случая уравнения (6.72) превращаются в р + р+ =о, "— "+ р+ =о, 1в 1я+ 11 ' 1т 1в+ 1т (6.73) где через Рь обозначена мощность на частоте 1 +гь Из этих уравнений следует: 1. Так как источник сигнала комбинационной частоты в схеме отсутствует, Рч.(0. При этом из (6.73) получаем Р„~О и Р~)0. Следовательно, и источник накачки, и источник сигнала отдают в емкость энергию, за счет которой возникают колебания суммарной частоты. 2. Уравнения (6.73) можно записать как '1рч.~ 1в+ 14 рв 1в Рэ 14 ' Рт (6.74) Рас.
бдз Таким образом, отношение мощностей на разных частотах равно отношению частот: большим частотам соответствуют большие мощности. Сказанное иллюстрирует рис. 6.19а. 3. Накачка не увеличивает мощность иа частоте 1ь Колебание с мощностью, большей мощности входного сигнала Рь можно полУчить только на частоте 1 +~о т. е. пРи пРеобРазованни частоты вверх. Коэффициент усиле- ниЯ по моЩности, опРеДелЯ- ° ье емый отношением величин мощностей выходного н вход- "~~ ~) ® .ного сигналов К =~Р+Ирь Ф" .Нагачка оказывается согласно (6.74) С44© тем большим, чем больше отношение выходной часто- 2" :,ты ко входной. В рассмотренном усили- дггуЖ '-'теле отсутствует регенера- ~Ъ=Л :,:ция, т. е.
компенсация по:;герь в контуре за счет энер':гии колебаний, передаваемой из другой цепи. Отсюда его назва,::ние — усилитель нерегенеративного типа. Такой усилитель устой!чиво работает при любой мощности накачки. 247 Двухконтурный параметрический усилитель регенеративного типа. Рассмотрим случай, когда вспомогательный контур настроен на частоту 1 — 1ь Подставляя в (6.72) тп=1 и и= — 1, получаем Рн Р Рт Р— + =О, - — ' —: — =0„ (6.75) (н (н — (з ' (т 1н — 7з где Р обозначает мощность на частоте 1 — ~ь тя 1т 1и ф~ р ти 'и Ч ~ а) Рис. 6.19 Зги уравнения отличаются от (6,73) усилителя нерегенеративного типа прежде всего наличием знака «минус» перед вторым .слагаемым второго уравнения (6.75), что приводит к существенным особенностям такого усилителя: 1.
Отсутствие источника сигнала частоты ~„ — Д означает, что Р =.О. Из (6.75) следует: Р ~0, Р~ О. Следовательно, источник накачки отдает энергию, которая тратится как на создание колебаний комбинационной частоты, так и на увеличение энергии колебаний входной частоты. 2. Из (6.75) имеем (Р— '1 / — ! 1'н И Рн Ь ' 1Рз1 6 Отношение мощностей оказывается равным отношению часто~. График мощностей построен на рис.
6.19б. 3. Введение энергии во входной контур на частоте ~~ (за счет накачки) приводит к увеличению мощности колебаний на частоте 7ь Это увеличение энергии можно трактовать и как внесение во входной контур отрицательного сопротивления, в связи с чем этот тип усилителя называется регенератизнам: чем больше мощность накачки, тем больше вносимое отрицательное сопротивление, компенсирующее потери в контуре, тем больше увеличивается мощность колебаний по сравнению с мощностью входного сигнала.
Следовательно, в данном усилителе возможно усиление сигнала на входной частоте. Усиленный сигнал частоты ~~ должен сниматься с клемм Вых~ (рис. 6.18)'. Однако часть, а при 1и)2~~ большая р рнщ~ ~ б 'ва ~ ю ~'р, у н ется с Внх, через специальное направляющее устройство — цириулятор. Р комбинационной частоты. Следовательно, усиленный выходной сигнал можно получить н на комбинационной частоте (с Выхэ), т. е. данный тип параметрического усилители может работать и как преобразователь, повышающий частоту. При Ы1»1 во втором случае мощность на выходе значительно больше, так как Р ~Р1=(~,Д1) — 1.
('6.76) ~ 4. Увеличение мощности накачки приводит к возрастанию отрицательного сопротивления, вносимого в первый контур. Прн превышении некоторой критической мощности (амплитуды) накачки суммарное активное сопротивление во входном контуре становится отрицательным и тогда в контуре возникают автоколебания на частоте, близкой к его резонансной, т.
е. 1ь Таким образом, данный тип параметрического усилителя склонен к самовозбужденню; увеличение усиления (увеличение накачки) сопровождается уменьшением полосы пропускания и снижением устойчивости работы. Параметрические усилители применяются главным образом при приеме слабых сигналов на сверхвысоких частотах, где повышение частоты обычно затрудняет последующую обработку сигнала. Поэтому наибольшее распространение получили регенеративные усилители без преобразования частоты. Однако возможность достижения большей выходной мощности сигнала и устойчивости работы (в случае нерегенеративного усиления) заставляет нередко использовать и усилители с преобразованием частоты вверх.
6.7. НЕКОТОРЫЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ДВУХКОНТУРНОГО ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО УСИЛИТЕЛЯ РЕГЕНЕРАТИВНОГО ТИПА Исследование двухконтурных параметрических усилителей с помощью уравнения Мэнли и Роу позволило выяснить прмнципиальные особенности этих устройств. Более детальное изучение влияния параметров реальной схемы на ее характеристики требует проведения анализа схемы методами теории цепей. Рассмотрим двухконтурный регенеративный параметрический усилитель (рив 6.20а) в предположении настройки контуров: входного — на частоту сэ~ входного сигнала, вспомогательного на частоту сээ=сэ— Рис. 6.20 249 'с 10 — 92 (6.79) — вь где в — частота изменения емкости (накачки) С(1).
Полагаем, что в силу достаточно высокой избирательности контуров напряжение ид на первом контуре получается только от компоненты частоты вь на втором ид — только от компоненты частоты вь а емкость С(1) изменяется по закону С(1) =Со — ЛСсозв й (6.77) Напряжение на первом контуре ид = Уд соз(вд1+~рд). (6.78) Считаем, что на частоте вд эквивалентное сопротивление вто:рого контура Лд(в!) с.1/в!Со благодаря его сильной расстройке, :а потому к емкости С(1) приложено все напряжение ид. Ввиду !гого, что и напряжение иь и емкость С заннсят от времени, ток через емкость д!д д! (Сид) д!ид йС 1д(1)= — = — =С вЂ” +ид — .
дд! ддг ды д1! Подставляем (6.77) н (6.78) в (6.79) и производим очевидные горообразования: дд(1) = — (Со — ЛСсоз в 1) Удв! яп(в!1+гр1) + 11! сов(в!1+ дрд) Х ХЛСв„з1п ви1= — (1!в!Со з1п (вдр+др!) +~ЛСв!Уд саз АХ Хз!п(вдМ+грд)+ЛСвиУ, япвирсоз(во1+<рд). Используя обычные тригонометрические формулы, получим ! дд (1) = — У~в!Со яп (в!!+Ч~!) + — ЛСвоУд яп (во! — дрд) + 2 +Од(в +в!), (6.80) где 0,(в„+в!) представляет остаточные члены с частотой во+в!.
Первое слагаемое в (6.80) определяет ток через среднюю емкость Со, получающийся в случае ее подсоединения параллельно зажимам 1 — 1'. Считаем, что эта компонента тока напряжения на втором контуре не создает. Вторая компонента тока д! имеет частоту вь а потому она создает на втором контуре напряжение ! из=-ЛСвгУд)7одз(п(вд1 — дрд), которое можно записать как 2 ид= Уд яп(во1 — др!), (6.81) дадо д! с да — — С вЂ” '+и,— . д!! д1! (6,88) (12= ЛСв2(1!Ьвд. ! (6.82) 2 В свою очередь сопротивление сильно расстроенного первого контура на частоте вд можно считать Яд!иод(<1МСо Следовательно, напряжение ид оказывается полностью приложенным к емкости С(1), поэтому оно создает ток дв направленный в сторону, противоположную току д,.
Величина до определяется аналогично (6.79) как Поскольку С(1) является линейным параметрическим элементом, протекающие через эту емкость токи, создаваемые напряжениями и~ и ио, можно определять по отдельности, а затем результаты суммировать. Подставляем (6.77) и (6.81) в (6.83): юо(1) = (Со — ЬСсоз в„/)(/овоооз(во1 — ЧЧ)+(/оз1п(во/ — <рДХ 1 ХЛСво 3!и вне= Со(/овосоз (во( 1р~) + ЛСв~(/о сов (в11+ф1) 2 +О~(в +во). (6.84) Здесь Оо — остаточные компоненты с частотой в +вы Ь1ервав компонента (6.84) представляет ток частоты вь протекающий через емкость Со, подключенную параллельно второму контуру.
Вторая компонента создает падение напряжения ла первом контуре Так как направления токов й и 1, противоположны, полный ток частоты в~ можно записать как разность двух компонент токов частоты вь взятых нз (6.80) и (6.84) ". 1 4(в~) = — (/~в~Со з1п(вФ+~р~) — ЛСво(/~сов(в~1+<р~) 2 (6.853 Ток (6.85) частоты вь протекающий между клеммами ! — 1' (через С(4)1 и второй контур, состоит из двух компонент: емкостной и активной. Поэтому эквивалентная схема первого контура (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
