к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Параметрическая генерация и усиление электромагнитных колебаний

  1. Взаимная индукция. Коэффициент связи
  2. Связанные контуры
  3. Колебательные системы в виде резонансных линий
  4. Усилители радиочастоты и ПЧ радиоприемника
  5. Антенные устройства и распространение радиоволн
  6. Полоса пропускания контура
  7. Резонанс
  8. Индуктивная или трансформаторная связь контуров
  9. Автотрансформаторная связь контуров
  10. Емкостная связь контуров

Параметрическая генерация и усиление электромагнитных колебаний - генерация и усиление эл--магн. колебаний за счёт работы, совершаемой внеш. источниками при периодич. изменении во времени реактивных параметров колебат. системы (ёмкости С и индуктивности L). П. г. и у. э. к. основаны на явлении параметрического резонанса.
Простейший параметрич. генератор представляет собой колебат. контур, в к-ром С или L меняются периодически около нек-рых ср. значений С0 и L0с частотой15036-33.jpg где15036-34.jpg - частота собств. колебаний контура с пост. параметрами. Если, напр., ёмкость изменяется синусоидально:

15036-35.jpg

где т = (Смакс - Смин)/(Смакс + Смин) - глубина модуляции ёмкости, то при15036-36.jpg(Q15036-37.jpg 1 - добротность контура) энергетпч. потери за период колебаний меньше энергии, поступающей от накачки, и в контуре в результате неустойчивости возникает самовозбуждение колебаний с последующим установлением стационарного режима генерации (мягкий режим возбуждения). При значит. отстройке15036-38.jpg от значения15036-39.jpg (выход из зоны генерации) самовозбуждения не происходит, но при определённых условиях внеш. возбуждение контура достаточно сильным сигналом приводит к установлению незатухающих колебаний (жёсткий режим возбуждения).
"Недовозбуждённый" контур, в к-ром параметрич. накачка энергии несколько меньше её потерь (т < т*), может быть использован как параметрич. усилитель. Действие накачки при этом в среднем эквивалентно уменьшению потерь, в результате чего амплитуда вынужденных колебаний от внеш. источника (сигнала) возрастает и мощность Рвых, выделяемая в нагрузке, может превышать входную мощность сигнала Pвых поступающую в контур. Макс. значение коэф. усиления К = Рвых/Рвх в одноконтурном параметрич. усилителе равно 1/(1 - m/m*)2. При т15036-40.jpg т* усиление неограниченно растёт, усилитель превращается в генератор. Недостаток такого усилителя заключается в зависимости коэф. усиления от фазы усиливаемого сигнала по отношению к фазе накачки, изменяющей ёмкость.
От этого последнего недостатка свободны двухконтурные усилители (рис.), где по закону (*) изменяется, напр., ёмкость связи CCB(t)между контурами, а частоты нормальных колебании15036-41.jpg и15036-42.jpg удовлетворяют соотношению15036-43.jpg15036-44.jpg Если связь между контурами слабая, то значения15036-45.jpg и15036-46.jpg близки к собств. частотам контуров. Один из них настраивается на частоту входного сигнала, а другой ("холостой") - на разностную частоту15036-47.jpg Выходное сопротивление (нагрузка) может быть включено как в первый контур (усиление на частоте сигнала), так и во второй (усиление с преобразованием частоты). Коэф. усиления в обоих случаях пропорц. 1/(1 - - m/m*)2, где теперь15036-48.jpg(C1,C2- ёмкости контуров), и при т15036-49.jpg т*, как и в одноконтурном усилителе, наступает самовозбуждение (регенеративный усилитель).

15036-50.jpg

Схема двухконтурного параметрического усилителя.

В др. случае, когда "холостой" контур настраивается на суммарную частоту15036-51.jpg самовозбуждение невозможно; энергия сигнала и накачки преобразуется в энергию колебаний на частоте15036-52.jpg и в результате возможно усиление колебаний, снимаемых со второго контура, по сравнению с входным сигналом. Такой нерегенсративный усилитель-преобразователь имеет сравиительно небольшой коэф. усиления, однако его достоинствами являются устойчивость и широкополосность. В двухконтурных усилителях обоих типов фаза колебаний в "холостом" контуре автоматически устанавливается оптимальной для усиления, так что коэф. усиления не зависит от фазы входного сигнала.
Возможность создания параметрич. генераторов и усилителей эл--магн. колебаний была выяснена в 1931 - 1933 Л. И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси. Они разработали параметрич. машины (ёмкостные и индуктивные), преобразующие механич. энергию в электрическую за счёт изменений С или L механич. способом (при вращении вала), приводящих к параметрич. генерации. Однако практич. применение параметрич. устройства получили начиная с 50-х гг., когда появились полупроводниковые параметрич. диоды, ёмкость к-рых зависит от приложенного запирающего напряжения, и были изучены свойства сегнетоэлектриков (конденсатор с сегнетозлектриком позволяет получить переменную ёмкость), а также ферритов и сверхпроводников (на основе к-рых может быть создана переменная индуктивность). Периодич. изменение параметров достигается подключением к системе источника накачки с частотой15036-53.jpg
Примером параметрич. генератора является параметрон, в к-ром используется то обстоятельство, что в зависимости от фазы нач. возмущения в одноконтурном параметрич. генераторе возможно возбуждение колебаний с одинаковыми амплитудами, но различающихся по фазе на я. Т. о., простейший параметров "запоминает" фазу поступающего на него сигнала в двоичном коде и может быть использован в качестве элемента вычислит. устройств. Кроме того, параметрнч. генераторы могут использоваться как делители частоты: в одноконтурном - возбуждаются колебания с частотой15036-54.jpg а в двухконтурном возможны режимы, когда частота одного из генерируемых колебаний равна15036-55.jpg где п - достаточно большое целое число.
В высокочувствит. приёмных устройствах СВЧ-диапазона, используемых в системах радиолокации, радиоастрономии, космич. связи и др., применяются двухконтурные параметрич. усилители, обладающие низким уровнем собств. шумов. Причина малости шумов и том, что в них для усиления используются реактивные, в принципе лишённые шумов, элементы, тогда как в резистивных (ламповых, транзисторных) усилителях активный элемент неизбежно создаёт тепловые шумы, согласно Пайквиста формуле. Параметрич. системы применяются также для умножения частоты и гетеродинирования сигнала. В качестве колебат. систем в СВЧ-диапазоне используются объёмные резонаторы и элементы волноводной техники, а в качестве переменных ёмкостей - высокочастотные параметрич. диоды. Для дополнит. снижения собств. шумов используется охлаждение до температур жидкого гелия. Иногда применяются параметрич. усилители бегущей волны в виде цепочки резонаторов с параметрич. диодами, по к-рой распространяется сигнал. При надлежащей настройке резонаторов можно получить усиление в широкой полосе частот. Существуют также электронно-лучевые параметрич. усилители, в к-рых усиление сигнала достигается модуляцией электронного пучка.
В оптич. диапазоне частот для создания параметрич. генераторов и усилителей используются среды, параметры к-рых изменяются полем бегущей или стоячей волны накачки. В частности, если диэлектрич. проницаемость среды к изменяется по закону

15036-56.jpg

где r - радиус-вектор точки, то возможно усиление или генерация пары волн с частотами15036-57.jpg и волновыми векторами k1, k2, если выполняются условия фазового синхронизма15036-58.jpgkн = k115036-59.jpgk2. На этом основан принцип действия параметрич. генератора света.

Литература по параметрической генерации и усилению электромагнитных колебаний

  1. Люнселл У., Связанные и параметрические колебания в электронике, пер. с англ., М., 1964;
  2. Эткин В. С., Гершензон Е. М., Параметрические системы СВЧ на полупроводниковых диодах, М., 1964;
  3. Каплан А. Е., Кравцов Ю. А., Рылов В. А., Параметрические генераторы и делители частоты, М., 1900;
  4. Основы теории колебании, 2 изд., М., 1988.

Л. А. Островский, Н. С. Степанов

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 13.06.2019 - 05:11: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМА ГЛОБАЛЬНОЙ ГИБЕЛИ ПЧЁЛ И ДРУГИХ ОПЫЛИТЕЛЕЙ РАСТЕНИЙ - Карим_Хайдаров.
12.06.2019 - 09:05: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:05: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Эксперименты Сёрла и его последователей с магнитами - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:03: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Маклакова - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:18: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Светланы Вислобоковой - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 06:28: АСТРОФИЗИКА - Astrophysics -> К 110 летию Тунгуской катастрофы - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 21:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:27: СОВЕСТЬ - Conscience -> Высший разум - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:24: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:14: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 08:40: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution