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Anordnung zur rauscharmen Verstärkung kurzer und sehr kurzer elektromagnetischer Wellen
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parametrischen Verstärkers mit einer nichtlinearen Kapazität als nichtlineare Reaktanz dargestellt. Hierin bedeuten Co und Cv die durch die nichtlineare Kapazität gebildeten elektrischen Grössen. Dabei ist eine Unterscheidung in der Weise vorgenommen, dass Co die mittlere Kapazität und Cv die durch die Wechselspannungen hervorgerufene Änderung der mittleren Kapazität ist. In dem die Kapazitätskennlinie beschreibenden Polynom entspricht somit Co dem konstanten Anfangsglied, während Cv durch die weiteren Glieder höherer Ordnung des Polynoms bestimmt ist. Der Deutlichkeit halber ist in dem Ersatzschaltbild die nichtlineare Reaktanz durch einen gestrichelt eingezeichneten Rahmen hervorgehoben.
An diese nichtlineare Reaktanz sind vier Zweige parallel angeschaltet. Die einzelnen Zweige sind mit 0, l, 2 und 3 bezeichnet. Der Zweig 0 dient der Zuführung der Energie des Pumposzillators mit der Frequenz f.
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die dem Eingang zugeführte Signalfrequenz in den jeweiligen Zweigen. Der Zweig 2 stellt die dem unteren Seitenband sich anbietende Ausgangsimpedanz dar, während der Zweig 3 die dem oberen Seitenband sich darbietende Aüsgangsimpedanz ist. Jeder dieser Zweige umfasst einen der Herausstimmung von Blindkomponenten dienenden Kreis L, C und einen Wirkleitwert G, die im Ersatzschaltbild mit dem jeweiligen
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die sicherstellen, dass in jedem der Zweige nur solche Energie vorhanden ist, die die für diesen Zweig vorgesehene Frequenz hat.
Mit andern Worten bedeutet dies, dass keiner der Zweige die jeweils drei andern stört.
Das Verhalten einer derartigen Anordnung lässt sich wie folgt beschreiben. Der Wirkleitwert G im Zweig 2 hat zur Folge, dass an den Eingangsklemmen I des parametrischen Verstärkers eine Eingangsimpedanz erscheint, zu der G, einen negativen Wirkleitwert als Anteil beisteuert, während G3 einen positiven Wirkanteil ergibt. Durch gegenseitige Abstimmung von G2 und G3 lässt sich somit an den Abschlussklemmen I des parametrischen Verstärkers ein beliebiger positiver oder negativer Wirkleitwert als Eingangsleitwert erzwingen.
Die Verstärkung der im Ersatzschaltbild beschriebenen Anordnung lässt sich wie folgt beeinflussen, wenn das Ersatzschaltbild nach Fig. 2 zugrundegelegt wird, in der mit Gut, G', Gg' die Eingangsimpedanzen des parametrischen Verstärkers, von den jeweiligen Anschlüssen aus betrachtet, bezeichnet sind. Dieses Ersatzschaltbild ist insofern vereinfacht, als der Zweig 0 für die Zuführung der Energie des Oszillators ausser Betracht geblieben ist, und dass nur die Wirkleitwerte der jeweiligen Eingangsimpedanzen in Betracht gezogen sind. Zur Vereinfachung der Betrachtung wird vorausgesetzt, dass innerhalb des Arbeitsbereiches die Ladungskennlinie der nichtlinearen Reaktanz quadratischen Verlauf hat, obwohl die vorstehenden allgemeinen Regeln auch für andern Kennlinienverlauf gelten.
Es lassen sich
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reich gleichzusetzen. Bezeichnet man mitVlN die Leistungsverstärkung vom SignaleingangI nach dem Signalausgang III, so'gilt
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Das aus diesen Gleichungen sich ergebende Verhalten des gesamten parametrischen Verstärkers ist in einem Schaubild in Fig. 3 wiedergegeben. Setzt mangez entsprechend dem bekannten Fall gleich Unendlich, so wird die Verstärkung des parametrischen Verstärkers gleich dem Verhältnis /f1" Sobald jedoch Go reels wird, geht auch G, mit in die Verstärkung ein. Allgemein lässt sich aus den Gleichungen die Regel ableiten, dass die Verstärkung für fs umso grösser ist. je mehr G am Energieverbrauch beteiligt wird.
Für ein gegebenes reelles G wird die Verstärkung weiterhin umso grösser, je niedriger G8 gewählt wird. Man hat es demnach durch entsprechende Wahl von G und Gg auch in der Hand, einen vorgegebenen Verstärkungswert zu realisieren, u. zw. im stabilen Zustand. Die Stabilitätsbedingung für einen derarti-
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normierten Eingangsleitwert G'/G des parametrischen Verstärkers. In dem Schaubild nach Fig. 3 sind zwei Parameter vorgesehen, u. zw. einmal die Differenz ml3 - mlZ entsprechend dem normierten Ein gangsleitwert G'/G des parametrischen Verstärkers und anderseits die Grösse m.
Es ist auf diese Weise möglich, entweder vom Eingangsleitwert ausgehend durch Wahl von mu oder m,, die Verstärkung fest - zulegen oder unmittelbar durch Wahl von m12 und mu'Der mit mi, = 0 bezeichnete Wert in dem Schaubild entspricht dem bekannten Fall, dass Gz = 00 sein soll und somit die Verstärkung nur von dem Verhältnis f, zu fi abhängt.
Für den Fall der Verwendung des unteren Seitenbandes, also des Zweiges Ca als Signalausgang, ergibt sich für die Leistungsverstärkung V des Signals die Gleichung
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breiten Hohlleiterseiten einge-aus. dem Verhältnis von Ausgangssignalfrequenz zu Eingangssignalfrequenz resultierenden Wert liegt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur rauscharmen Verstärkung kurzer und sehr kurzer elektromagnetischer Wellen unter Verwendung eines Reaktanzmodulators, dadurch gekennzeichnet, dass im Ausgang des Reaktanzmodulators (Cv) eine Abschlussimpedanz vorgesehen ist, die sowohl eine Wirkkomponente (Ga) für das als Nutzschwingung entnommene, insbesondere obere Seitenband (fa) als auch eine Wirkkomponente (gaz) für das andere, insbesondere untere Seitenband (foi) enthält, und dass der Wert der Wirkkomponente (Gz) für das von der Nutzschwingung verschiedene Seitenband () dem bei vorgegebener Bandbreite für die maximale Verstärkung erforderlichen Wert entspricht und/oder die Wirkkomponente (gaz)
der Abschlussimpedanz für das von der Nutzschwingung getrennte Seitenband () einen Wert hat, für den der Eingangsleitwert (gui) des Reaktanzmodulators (Cv) bei der Signalschwingung (f1) einen der geforderten Verstärkung entsprechenden reellen Wert hat (Fig. 1).