Одноконтурный параметрический усилитель

Способность управляемых реактивных двухполюсников играть роль активных элементов цепи (источников энергии) послужила основой для создания параметрических усилителей, используемых чаще всего в СВЧ-диапазоне как входные ступени высокочувствительных радиоприемных устройств. Основное достоинство параметрических усилителей – низкий уровень собственных шумов, что связано с отсутствием в них дробовых флуктуаций тока.

В простейшей схеме одноконтурного параметрического усилителя нагрузка включается параллельно нелинейной реактивной емкости, изменяющейся с частотой W = 2w при фазе

Схема включает проводимость источника сигнала G_i. Проводимость нагрузки G_н учитывает также проводимость индуктивности L.

Входной контур L, C₀ настроен на частоту сигнала w = W/2.

При j = - p/2, G_экв= -DCw/2. Средняя мощность, выделяемая в нагрузке при источнике сигнала в виде генератора тока с амплитудой :

.

Максимум мощности, выделяемой в проводимости нагрузки при отсутствии усиления (G_экв = 0), достигается при G_Н = G_i. . При включении G_экв и G_H = G_i , . Отсюда коэффициент усиления мощности: .

Условие устойчивости параметрического усилителя (т. к. G_экв < 0) будет . Отсюда критическое значение коэффициента параметрической модуляции:

.

Здесь Q_экв – добротность контура с учетом G_i и G_H = G_i. При G_экв= - G_Hусиление по мощности равно четырем. Недостатком одноконтурного усилителя является необходимость строгого слежения частоты W и фазы jгенератора накачки за частотой и фазой сигнала. Имеется более сложная схема двухконтурного параметрического усилителя, в которой этот недостаток устраняется.

Здесь резонансная частота первого контура равна частоте сигнала, а частота второго контура должна от нее отличаться . Частота накачки

Вспомогательный контур вместе с переменной емкостью дает эквивалентную проводимость, равную , не зависящую от сдвига фазы между накачкой и сигналом. Кроме того, при изменении частоты сигнала можно не изменять частоту накачки, если одновременно в другую сторону изменять частоту .Коэффициент усиления по мощности двухконтурного усилителя . Здесь - проводимость первого контура вместе с проводимостью источника сигнала, - проводимость второго контура вместе с проводимостью нагрузки.