微波參量放大器,微波參量放大器是什么意思

微波參量放大器,微波參量放大器是什么意思

參量放大器是利用時(shí)變電抗參量實(shí)現(xiàn)低噪聲放大的放大電路。例如﹐在變?nèi)荻O管的兩端外加一個(gè)周期交變電壓時(shí)﹐其電容參量將隨時(shí)間作周期變化。若把這一時(shí)變電容接入信號(hào)回路中﹐且當(dāng)電容量變化和信號(hào)電壓變化滿足適當(dāng)關(guān)系時(shí)﹐就能使信號(hào)得到放大。外加的交變電壓源稱為泵浦源。利用鐵芯非線性電感線圈和電子束的非線性等也能構(gòu)成參量放大器。

參量放大的原理在30年代就已出現(xiàn)﹐但直到50年代后期﹐可在微波頻段工作的半導(dǎo)體變?nèi)荻O管問(wèn)世以后才得到發(fā)展。這是因?yàn)樽內(nèi)荻O管具有很高的Q值﹐適于制作噪聲電平極低的微波放大器。變?nèi)莨軈⒘糠糯笃髦饕脕?lái)放大頻率約為 1～50GHz之間的微弱信號(hào)。在這個(gè)頻率范圍內(nèi)﹐它的噪聲特性略差于量子放大器﹐但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單﹐維護(hù)也很方便。實(shí)用參放的噪聲很低﹐例如﹐在4GHz頻段﹐它的等效輸入噪聲溫度在室溫下可低至50K以下。工作溫度降至20K時(shí)﹐其噪聲溫度可低至10K。

變?nèi)莨軈⒘糠糯笃靼垂ぷ鞣绞絽^(qū)分﹐有負(fù)阻式放大器和上變頻式放大器兩大類。前者可分為信號(hào)頻率和空閑頻率大致相等的簡(jiǎn)并式放大器(這時(shí)信頻回路可兼作閑頻回路)和不相等的非簡(jiǎn)并式放大器。簡(jiǎn)并式放大器可用于射電天文接收機(jī)等雙帶運(yùn)用的場(chǎng)合﹐這時(shí)信號(hào)頻率和空閑頻率的能量都被作為輸出“信號(hào)”而加以利用。非簡(jiǎn)并式參量放大器作單帶運(yùn)用(通常只用信號(hào)頻率)時(shí)﹐噪聲較低﹐設(shè)計(jì)靈活﹐使用較廣。

變?nèi)莨軈⒘糠糯笃鞯膬?nèi)部噪聲主要來(lái)自變?nèi)莨芗纳娮璧臒嵩肼暋Ｊ棺內(nèi)莨?或整個(gè)參放)在溫度很低(77K或更低)的環(huán)境下工作﹐可以大大降低噪聲﹐這種參量放大器也稱為致冷式參量放大器﹐簡(jiǎn)稱冷參。由于變?nèi)莨苜|(zhì)量已大為提高﹐工作在常溫或用小型半導(dǎo)體致冷器使之冷卻到-40 的參放﹐也可以獲得良好的噪聲性能。這種參量放大器簡(jiǎn)稱為“常參”﹐與冷參相比﹐它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單﹑可靠性高﹑造價(jià)低﹑維修方便等優(yōu)點(diǎn)。

除了變?nèi)莨芪⒉▍⒘糠糯笃魍?還有行波管(TWT) 參量放大器和光纖參量放大器等.

TWT放大器由高頻交流電提供電源，而不是用直流電。它有一些電路特征的設(shè)計(jì)制造，如電阻，可以隨著能量周期變化。參量放大器之所以非常有用，是因?yàn)樗鼉?nèi)部產(chǎn)生的噪音很小。這樣使他可以在接受設(shè)備中有很高的敏感度，這樣就減少了數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。而一個(gè)行波管（TWT）是一個(gè)專門的真空管，它可以用在無(wú)線通信，尤其可以用在衛(wèi)星系統(tǒng)。TWT可以放大或者生成微波信號(hào)。有兩種常見的TWT，它們分別是速調(diào)管和磁控管。在速調(diào)管中，一個(gè)負(fù)陰極可以發(fā)出一束高速，高能量的電子，這束電子可以直行穿越圓柱管直達(dá)正陽(yáng)極。這樣一個(gè)漩流可以擊傷管子。伴隨漩流能量的增強(qiáng)，會(huì)產(chǎn)生發(fā)射頻率信號(hào)，電子束中的電子會(huì)不斷交替的聚集然后散開。在磁電管中，電子不像速調(diào)管中是直行而是螺旋前進(jìn)，這種由于管的兩端的磁性產(chǎn)生的環(huán)路運(yùn)動(dòng)，使得電子可以聚集達(dá)到很遠(yuǎn)的能量。而在TWT內(nèi)部，高電子密度和低電子密度區(qū)域在管子中以波的形式向前或者向四周活動(dòng)。當(dāng)對(duì)它進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮?，電子中的能量將?huì)傳遞給漩流中的信號(hào)。這樣就放大了原始信號(hào)。

基于光纖的參量放大器(FOPA)不僅能夠提供可調(diào)的、寬帶的信號(hào)放大，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)寬帶的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，并被應(yīng)用于高速歸零碼發(fā)生器、全光解復(fù)用器、全光采樣器等許多全光信號(hào)處理領(lǐng)域，因而被認(rèn)為將是下一代全光網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)。