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)現低噪聲放大的放大電路。例如﹐在變容二極管的兩端外加一個(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)變電容接入信號回路中﹐且當電容量變化和信號電壓變化滿(mǎn)足適當關(guān)系時(shí)﹐就能使信號得到放大。外加的交變電壓源稱(chēng)為泵浦源。利用鐵芯非線(xiàn)性電感線(xiàn)圈和電子束的非線(xiàn)性等也能構成參量放大器。

參量放大的原理在30年代就已出現﹐但直到50年代后期﹐可在微波頻段工作的半導體變容二極管問(wèn)世以后才得到發(fā)展。這是因為變容二極管具有很高的Q值﹐適于制作噪聲電平極低的微波放大器。變容管參量放大器主要用來(lái)放大頻率約為 1～50GHz之間的微弱信號。在這個(gè)頻率范圍內﹐它的噪聲特性略差于量子放大器﹐但結構簡(jiǎn)單﹐維護也很方便。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。

變容管參量放大器按工作方式區分﹐有負阻式放大器和上變頻式放大器兩大類(lèi)。前者可分為信號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等雙帶運用的場(chǎng)合﹐這時(shí)信號頻率和空閑頻率的能量都被作為輸出“信號”而加以利用。非簡(jiǎn)并式參量放大器作單帶運用(通常只用信號頻率)時(shí)﹐噪聲較低﹐設計靈活﹐使用較廣。

變容管參量放大器的內部噪聲主要來(lái)自變容管寄生電阻的熱噪聲。使變容管(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(chēng)為致冷式參量放大器﹐簡(jiǎn)稱(chēng)冷參。由于變容管質(zhì)量已大為提高﹐工作在常溫或用小型半導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(chēng)為“常參”﹐與冷參相比﹐它具有結構簡(jiǎn)單﹑可靠性高﹑造價(jià)低﹑維修方便等優(yōu)點(diǎn)。

除了變容管微波參量放大器外,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計制造，如電阻，可以隨著(zhù)能量周期變化。參量放大器之所以非常有用，是因為它內部產(chǎn)生的噪音很小。這樣使他可以在接受設備中有很高的敏感度，這樣就減少了數據傳輸錯誤。而一個(gè)行波管（TWT）是一個(gè)專(zhuān)門(mén)的真空管，它可以用在無(wú)線(xiàn)通信，尤其可以用在衛星系統。TWT可以放大或者生成微波信號。有兩種常見(jiàn)的TWT，它們分別是速調管和磁控管。在速調管中，一個(gè)負陰極可以發(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，會(huì )產(chǎn)生發(fā)射頻率信號，電子束中的電子會(huì )不斷交替的聚集然后散開(kāi)。在磁電管中，電子不像速調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)路運動(dòng)，使得電子可以聚集達到很遠的能量。而在TWT內部，高電子密度和低電子密度區域在管子中以波的形式向前或者向四周活動(dòng)。當對它進(jìn)行適當的操作，電子中的能量將會(huì )傳遞給漩流中的信號。這樣就放大了原始信號。

基于光纖的參量放大器(FOPA)不僅能夠提供可調的、寬帶的信號放大，同時(shí)能夠實(shí)現寬帶的波長(cháng)轉換，并被應用于高速歸零碼發(fā)生器、全光解復用器、全光采樣器等許多全光信號處理領(lǐng)域，因而被認為將是下一代全光網(wǎng)絡(luò )中的關(guān)鍵技術(shù)。