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  

Знаете ли Вы, что электромагнитное и другие поля есть различные типы колебаний, деформаций и вариаций давления в эфире.

Понятие же "физического вакуума" в релятивистской квантовой теории поля подразумевает, что во-первых, он не имеет физической природы, в нем лишь виртуальные частицы у которых нет физической системы отсчета, это "фантомы", во-вторых, "физический вакуум" - это наинизшее состояние поля, "нуль-точка", что противоречит реальным фактам, так как, на самом деле, вся энергия материи содержится в эфире и нет иной энергии и иного носителя полей и вещества кроме самого эфира.

В отличие от лукавого понятия "физический вакуум", как бы совместимого с релятивизмом, понятие "эфир" подразумевает наличие базового уровня всей физической материи, имеющего как собственную систему отсчета (обнаруживаемую экспериментально, например, через фоновое космичекое излучение, - тепловое излучение самого эфира), так и являющимся носителем 100% энергии вселенной, а не "нуль-точкой" или "остаточными", "нулевыми колебаниями пространства". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution