Линейные стационарные цепи. Нелинейные цепи. Параметрические цепи, страница 35

Для анализа энергетических соотношений в многоконтурных цепях с параметрической емкостью обратимся к обобщенной схеме (рис. 6.1).

 

Рисунок 6.1 Обобщенная эквивалентная схема параметрического усилителя

 В ней параллельно параметрической емкости С включены три цепи, две из которых содержат источники  и , создающие гармонические колебания с частотами  и . Источники колебаний  и  соединены через узкополосные фильтры Ф1 и Ф2, пропускающие сигналы с частотами  и . Третья цепь содержит сопротивление нагрузки  и узкополосный фильтр Ф3 — холостой контур, настроенный на комбинационную частоту:

,

(6.1)

где n и m – целые числа.

Если источники  колебаний  и  отдают мощности  и ( – источник усиливаемого сигнала,  – генератор накачки), а сопротивление нагрузки  потребляет мощность , для замкнутой системы в соответствии с законом сохранения энергии получаем условие баланса мощностей:

,

(6.2)

Если умножить и разделить каждое слагаемое на соответствующую частоту:

,

(6.3)

,

(6.4)

Полученное равенство должно быть тождественным при любых частотах. Это возможно, если:

и  .

(6.5)

Эти фундаментальные соотношения в радиотехнике называют уравнениями Мэнли-Роу. Они позволяют просто и наглядно выяснить закономерность преобразования мощностей сигнала и накачки в многоконтурных параметрических цепях. Рассмотрим наиболее распространенный случай, имеющий место в  параметрических цепях устройств радиоэлектроники.

Установив в формулах (6.5) значения коэффициентов n = m = 1, при  мощности  и , а также при настройке холостого контура на частоту , источник усиливаемого сигнала и генератор накачки будут отдавать мощность в нагрузку. Тогда схема на рис. 6.1 превращается в параметрический усилитель входного сигнала. При этом усиление осуществляется за счет генератора накачки и сопровождается повышением частоты сигнала. Отметим, что параметрический усилитель обладает малым уровнем шумов, поскольку механизм усиления в нем не связан с транспортировкой зарядов. Также в параметрических усилителях отсутствуют дробовые шумы, являющиеся основными в обычных усилителях.