Главная  Цепи и сигналы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [ 105 ] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165] [166] [167] [168] [169]


Ири ы„ 2со ток на частоте ш

ia (t) Е-sin w/ ~- Е -- sin (ш/ f

-t-y) -sincur-H E -

COS \

Первое слагаемое никак не влияет на Рис. 10.13. Напряжение и ток расход МОЩНОСТИ, а второе, сдвинутое относи-в катушке, индуктивность ко- опр ригняпя ня vrnn /9 - v пппр-

торой убывает при наиболь- тельно сигнала на угол л - у, опре-

ншх значениях тока деляет расход мощности

£2

2ш£„ 2

2<о/.„

- Siny =Сзн -

2ш£„

sin у

- эквивалентная активная проводимость.

Таким образом, при oj„ 2со получается схема замещения, изображенная на рис. 10.12, б. Фазовые соотношения .между e{t) = Е cos со/, г (/) =-= (E/wLg) sin ш/ и индуктивностью L (/), изменяющейся по закону (10.39), видны из рис. 10.13, построенного для у ~ - л/2. В данном случае проводимость отрицательна (- m/2wLo), если при прохождении тока / (/) через амплитудные значения L (/) убывает, а при прохождении его через нульА(/) возрастает. Энергия вводится в цепь за счет работы, совершаемой устройст-во.м накачки при уменьшении индуктивности, обтекаемой током (преодоление сил .магнитного поля, стремящихся сблизить витки и увеличить индуктивность катушки).

10.6. ОДНОКОНТУРНЫЙ ПАРАААЕТРИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ

Из предыдущего параграфа следует, что введением в колебательный контур переменной емкости или индуктивности можно при соответствующем законе изменения параметра осуществлять усиление колебаний. Простейшая схе.ма одноконтурного параметрического усилителя с переменной емкостью изображена на рис. 10.14, а. Нелинейная емкость С,,., находится под воздействием двух напряжений: сигнального с частотой ш и накачки с частотой 0),,.

Разделительные конденсаторы Ср защищают генератор накачки и источник сигнала от постоянного напряжения Eg, используемого для установления рабочей точки на вольт-фарадной характеристике варикапа. Блокировочный дроссель Lg,-, преграждает путь в цепь источника Eg токам высокой частоты 0) и ш„.

Ра(:смотрим сначала режим работы усилителя при точном соблюдении условия 0) - cOj,/2. В это.м, так называемо.м синхронном режиме комбинационная частота со,, - со совпадает с частотой w, так что в контуре существует ток только на частоте т. Схе.ма за.мещения для синхронного режима



T 1

f/ Ч 1 бл 9 о

? ?

Рис. 10.14. Одноконтурный параметрический усилитель (а) и схема замещения (б)

представлена на рис. 10.14, б для случая у = - л/2, соответствующего отрицательной вещественной проводимости Ga„. Символом Со обозначена сумма емкости конденсатора контура С и средней емкости варикапа (соответствующей постоянному напряжению Е.

Для упрощения анализа источник ЭДС сигнала е (t), включенный в контур последовательно, заменен на рис. 10.15 генератором тока, подключенным параллельно контуру и шунтированным внутренней проводихмо-стью G. Проводимость нагрузки G„ включает в себя также проводимость, учитывающую потери мощности в элементах контура. Шунтирование проводимости нагрузки Сд отрицательной проводимостью Gg. = (cuAC/2) х X sin -сйДС/2 = -т со Со/2 уменьшает суммарную проводимость и таким образо.м повышает добротность контура. Получается э(}х})ект усиления.

Составим выражение для коэс}х})ициента усиления в виде отношения мощности сигнала на выходе усилителя к максимальной мощности, которую можно получить при отсутствии параметрической модуляции. Как известно, максимум мощности, выделяемой в проводимости нагрузки (при отсутствии усиления), достигается при G„ = G,-. При этом мощность сигнала

1 Г- 1

2 4Gi

(I - амплитуда тока генератора).

При подключении дополнительной проводимости Сз„ напряжение на выходе будет £= / (G,- + G„ 4 Gg) - (2G„ t G,,), a мощность, выделяемая в проводимости нагрузки.

£(£G„)

/-

- "(2G„+G,„r Отсюда коэс}х})ициент усиления мощности

2 4G„ (10эк/20н)

(10.40)

Наио.мним, что Ga,, - отрицательная величина.

Из этого выражения непосредственно вытекает условие устойчивости параметрического усилителя (в синхронном режиме)

I ак I <2G„ или mcoCo/2<2G„, (10.41)

откуда критическое значение коэс}х})и-циента параметрической модуляции

m„p-2(2G„/coCo) = 2/Qa„, (10.42)

где Q - добротность контура с учетом Gi и G„ - Gi.

Заметим, что при Ga„ -- - G„, т. е. когда параметрическая модуляция

ты С о


Рис. 10.15. Одноконтурный параметрический усилитель (к схеме на рис. 10.14, а)



компенсирует потери только в G„, усиление по мощности равно всего лишь четырем.

На практике при усилении реального сигнала, фаза которого не известна, а частота может изменяться в некоторой полосе, соблюдение условий синхронного режима невозможно. Пусть частота сигнала со будет не точно (i>J2, а со = а)„/2 4- Q, где Q - небольшое отклонение, не выходящее из полосы прозрачности колебательного контура. Тогда комбинационная частота будет й)„ - ш = ш„ = (й)„/2 + Q) = со„/2 - Q. При этом в полосе пропускания контура оказываются два колебания: одно с частотой w„/2 + Q (полезный сигнал) и другое с частотой (о/2 - Q (ко.мбинационная частота).

Соотношение между а.мплитудами указанных двух колебаний зависит от глубины модуляции емкости т и величины Q. Подробный анализ, который здесь не приводится, показывает, что при значениях т, близких к критическому [см. (10.42), и относительно малой расстройке Q амплитуды обоих колебаний при.мерно одинаковы. Возникают биения и связанные с этим последствия (пульсация амплитуды и из.менения фазы результирующего колебания). Можно, правда, показать, что даже при расхождении частот со и со„2 средняя за период биений мощность колебаний больше,чем при отсутствии пара.метр ического воздействия, т. е. что и в этом, так называе.мо.м бигармоническом, режн.ме и.меет место усиление сигнала. Однако подобный режим работы усилителя не всегда приемлем.

От недостатков, присущих одноконтурному параметрическо.му усилителю, свободна схема, рассматриваемая в следующем параграфе.

10.7. ДВУ.ХКОНГ,\РНЫЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ

Принципиальная схема двухчастотного или, как его часто называют, двухконтурного усилителя изображена на рис. 10.16. Первый, сигнальный, контур настраивается на центральную частоту спектра сигнала (резонансная частота coi), а второй, «холостой», контур - на частоту (о,.,, достаточно сильно отличающуюся от сОр,.

Частота накачки выбирается из условия

(10.43)

При выборе частоты Шр. исходят из условия, что частота сигнала находится вне полосы прозрачности вспо.могательного контура. Но комбинационная частота соа = со - должна находиться вне рабочей полосы сигнального контура.

При выполнении этих условий на сигнальном контуре будет существовать лишь одно напряжение частоты (и а на вспомогательно.м контуре - частоты Считая амплитуды и Е этих напряжений .малы.ми по сравнению с £„, можно за.менить нелинейную емкость С„л, совместно с генератором накачки, линейной параметрической емкостью С (t), изменяющейся с частотой й)н, как это было сделано в § 10.5. Тогда под воздействием напряжения


Рис. 10.16. Дву.хчастотный параметрический усплите.ть



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [ 105 ] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165] [166] [167] [168] [169]

0.0012