недостатка в одноконтурных усилителях между выходными зажимами и нагрузкой приходится помещать специальное устройство с однонаправленной проводимостью высокочастотных колебаний.

"ex

Рис. 2.143. Процесс усиления синусоидального сигнала в параметрическом усилителе

Такое устройство называется циркулятором. Действие циркулятора основано на использовании свойств феррита.

Одна из простых конструкций ПУ сантиметрового диапазона показана иа рис. 2.144.

Усиливаемый входной сигнал поступает в волноводный резонатор 1. Между широкими стенками волновода расположен запертый полупроводниковый диод 2. Его можно называть полупроводниковым конденсатором. Сигнальный волноводный резонатор настраивается подвижным поршнем 3. В результате этой настройки диод должен оказаться в пучности электрического поля сигнала.

Емкость диода периодически изменяется электромагнитной волной, приходящей к нему от генератора накачки по волноводу 4. Этот волновод заканчивается подвижным поршнем 5. Он слу-

Выходной сигнал

Рис. 2.144. Пример конструкции параметрического усилителя сантиметрового диапазона

1 - волноводный 1)езонатор 2 -- диод 3 - поршень, 4 - волновод, 5 - поршень. 6 - настроечные винты

жит для настройки цепи накачки. Дополнительными элементами настройки этого волновода являются настроечные винты 6. Настройка волновода генератора накачки осуществляется так, чтобы диод оказался в пучности электрического поля волновода 4. Вэто!и случае изменение емкости диода получается максимальным.

Электромагнитная ьота входного сигнала, взаимодействуя с изменяющейся емкостью днода значительно усиливается. Выходной сигнал распространяется по сигна.пь-ному В0.ЧН0В0ДУ навстречу входному сигналу до ферритового циркулятора, поспе чего эти сигналы .разделяются.

Еще более простая конструкция ПУ сантиметрового диапазона показана на рис. 2.145. В таком ПУ усиливаемыйсиг-на.п проходит по вспноводу в одном 1направ.пении от входа 1 усилителя к его выходу 2. Процесс усиления сигнала совершается в том месте вспновода, где находится полупроводниковый диод 3. Его емкость изменяется при помощи э.пектромагнитного поля, поступающего к нему по волноводу 4 от генератора накачки. Такой режим

Рис. 2.145. Пример конструкции параметрического усилителя сантиметрового диапазона: i - вход. 2 - выход. S - диод. 4 - волновод

Рис. 2.146. Внешний вид параметрического усилителя бегущей волны

работы ПУ «иа проход» успешно используется в усилителе бегущей волны (рис. 2.146).

В ПУ бегущей волны вдоль сигнального волновода устанавливается несколько запертых полупроводниковых диодов. Расстояния между диодами выбираются так, чтобы по мере прохождения сигнала происходило нарастание его мощности.

Эффективность работы параметрических усилителей принято оценивать при помощи коэффициента усиления по мощности, коэффициента щума и полосы пропускания. В одноконтурных резонаторах ПУ получают /\р=10-т-30 дб при полосе пропускания около 1% от несущей частоты усиливаемого сигнала. Среднее значение коэффициента шума получается менее 2 дб. В ПУ бегущей золиы получают /(р=10-ь15 дб при полосе пропускания до 30% от несущей частоты сигнала. Коэффициент шума обьрно бывает около 2-3 дб.

В случае необходимости максимального снижения шумов параметрического усилителя прибегают к его охлаждению до температуры жидкого азота (7~80°К), а иногда и до более низкой температуры. Если при этом коэффициент шума получается все же неприемлемым, то приходится применять молекулярный усилитель.

В молекулярном усилителе электромагнитное иоле сигнала получает дополнительную энергию от искусственно возбуждаемы.х молекул парамагнитного кристалла, помещенного в объемном резонаторе. Резонатор обладает способностью резонировать одновременно на двух различных частотах. Это позволяет на одной из частот производить возбуждение кристалла (при помощи генератора накачки), а на другой частоте осуществлять процесс усиления полезного СИ1 нала.

Для понимания принципа действия молекулярного усилителя необходимо знать особенности излучения и поглощения энергии молекулами. Известно, что молекула любого вещества состоит из атомов, которые непрерывно перемещаются (колеблются или вращаются) относительно центра массы молекулы. Известно также, что агом состоит из яцра с внутренними элементарными частицами и внешними электронами, которые вращаются вокруг ядра по определенным орбитам.

Движение электронов в атоме и атомов в молекуле определяет их внутреннюю энергию. В молекулярных усилителях световых волн используется внутриатомная энергия. В молекулярных усилителях радиотехнического диапазона используется внутримолекулярная энергия.

Характерно, что собственное вращение молекулы может происходить только с определенными дискретными скоростями. Поэтому и внутренняя энергия молекулы имеет вполне конкретные значения. Принято говорить, что молекулы могут иметь дискретные уровни энергии. Чем больше внутренняя энергия молекулы, тем выше ее энергетический уровень. Число возможных уровней энергии молекул у различных веществ различно. Различны также и разности между этими уровнями. Очень интересно, что у парамагнитных кристаллов разность между энергетическими уровнями молекул можно искусственно изменять при помощи постоянного магнитного поля. Это обстоятельство позволяет выбирать рабочую длину волны молекулярных усилителей в различных диапазонах.