SU1061189A1 - Двухлучевой параметрический усилитель - Google Patents

Abstract

ДВУХЛУЧЕВОЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий две эМёктfE2HHi ie пушки, последовательно расположенные систему снижени  шумов. входной резонатор, резонатор накачки , выходной резонатор и коллекторный узел, при этом резонаторы имеют пролетные отверсти , соосные обеим электронным пушкам, отличающ и и с   тем, что, с целью сниже-ни  уровн  собственных, шумов усйли . тел , система снижени  шумов выполнена в виде двух независимых резонаторов , св занных с двум  согласованными нагрузками через ЗдВ-направленный ответвитель, соосных электронным пушкам и имеюьд1Х пролетные отверсти .

Description

Изобретение относитс  к радиоэлектронике , в частности в двухлучевым параметрическим усилител м, и может быть применено в радиолокации радиоастрономии и во всех ргщиотехнических системах, входной усилител которых должен обладать низким уровнем собственных шумов, широким динамическим диапазоном и способность выдерживать интенсивные перегрузки по уровню входного сигнала.

Известен электронно-лучевой параметрический усилитель, выполненный в виде входного резонатора с поперечным полем,квадрупольной зоны усилени  и выходного резонатора с поперечным полем, пронизываемых электронным потоком, дрейфующим в однородном магнитном поле. На таких усилител х, получивших в литературе название ламп Адлера, достигнуты рекордные дл  вакуумных приборов значени  коэффициента шума - менее 1,2 Cl.

Однако эти параметрические усилители работают в вырожденном режиме , когда колес ани  (волна) на разностной частоте попадает в рабочую полосу прибора. Это приводит, в частности, к тему, что шумы, поступающие из антенны (источника сигнала) на разностной частоте, в процессе параметрического усилени  попсщагот в канал сигнгша и существенно(вдвое) увеличивают реальный уровень собственных шумов приемного устройства в целом. }

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  двухлучевой параметрический.усилитель , содержащи-й два электронные пушки, систему снижени  шумов, вход ной резонатор, резонатор накачки, выходной резонатор и коллекторный узел. При этом все резонаторы .имеют пролетные отверсти , соосные электронным пушкам t2J.

Резонаторы системы снижени  шумов имеют противофазные плоские электрические пол , действующие на потоки. Входной резонатор имеет синфазные электрические пол  и синФазно вводит в пото.ки усиливаемый сигнал. В резонаторе накачки электронные потоки проход т через противофазные квадрупольные пол . выходной резонатор осуществл ет синфазну демодул цию циклотронных волн в электронных потоках.

Такой двухлучевой усилитель обеспечивает подавление шумов разностного канала, поступающих из антенны (источника сигнала), но соответствующий анализ показывает, что уровень его внутренних (собственных шумов оказываетс  высок. Физическа  причина этого проста - шумы согласрванной нагрузки первого резонатора (с противофазными пол ми) на разностной частоте ввод тс  в виде быстрых циклотронных волн в электронные потоки, причем ввод тс  пр)5 тивофазно, и поэтому не взаимодействуют с синфазными пол ми второго (входного) резонатора, а за счет усилени  в противофазных квадруполь ных пол х привод т к по влению. 10 двух уже синфазных и на частоте си нала циклотронных волн, шумы которых и попадают на выход усилител .

За счет этого минимальное значе15 ние коэффициента шума двухлучевого ; усилител  Адлера равно

,Т„ . мин т7

Q где Т f - температура согласованной нагрузки первого резонатора с противофазными пол ми;

TO - 293К..

При комнатной температуре, когда 5 Т,Тр, коэффициент шума достаточно высок; Р„„ 2.

Именно поэтому двухлучевые пара- метрические усилители Адлера до на сто щего времени не. нашли технического применени .

Цель изобретени  - снижение уровн  собственных (внутренних) шумов усилител .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в двухлучевом параметрическом 5 усилителе,- содержащем две, электронные пушки, последовательно расположенные систему снижени  шумов,входной резонатор, резонатсч накачки, выходной резонатор и коллекторный 0 узел, при этом резонаторы имеют

пролетные отверсти , соосные обеим электронным пушкам, система снижени  шумов выполнена в виде двух независимых резонаторов, св занных с дву5 м  согласованными нагрузками через 3 дБ-направленный ответвитель, соосных электронным пушкам и имеющих пролетные отверсти .

На чертеже изображен двухлучевой n параметрический усилитель.

Двухлучевой параметрический усилитель состоит из двух электронных пзлнек 1 и 2, системы снижени  шумов в виде двух независимых резонаторов 3 и 4, св занных через 3 дБ-направ ленный ответвитель 5 с двум  согла сованными нагрузками 6, и 7, наход щимис  при комнатной температуре Т, входного рез.онатора 8 с синфазными пон ми, резонатора 9 накачки с про0 тивофазными квадрупольными пол ми, выходного резонатора 10 с синфазными пол ми и коллекторного узла 11.

Входной сигнал поступает в резонатор 8, вводитс  в виде быстрых 5 }иклотронных волн в электронные потоки; затем в квадрупольных пол х резонатора 9 за счет энергии внеш- , него источника накачки происходит экспоненциальный вдоль квадрупольной Области рост амплитуд этих волн, и, наконец, в выходном резонаторе 10 усиленный сигнал извлекаетс  из пучков и поступает на выход усилител  .

По.отношению к сигналу и шумам, поступающим со стороны входа Сантенны ), принцип подавлени  разностных волн здесь тот же, что ив прототипе, т.е.. разностные волны от этих сигналов, рожденные в процессе параметрического усилени , оказываютс  за счет идентичности и противофазности квадрупольных полей , действующих на потоки, равными ло амплитуде, но противоположными по фазе, поэтому, компенсиру  друг друга, они не взаимодействуют с выходным резонатором, остаютс  в потоках и уход т на коллектор.

Однако механизм формировани  низкого уровн  собственных шумов здесь уже существенно иной. В электронных потоках, эмитируемых двум  независимыми электронными пушками, шумовые быстрые циклотронные волны на сигнальной и разностной частотах полностью демодулируютс  в резо-, наторах 3 и 4, а шумова  мощность этих волн рассеиваетс  на согласо- . ванных нагрузках G и 7. При этом существенно, что резонаторы св заны через направленный ответвитель 5 и, следовательно, шумы первого потока в процессе демодул ции не попадают всГ второй поток и наоборот . Шумовые колебани , поступающие от каждой из согласованных нагрузок 6 и 7, расщепл ютс  поровку в каналах направленного ответвител  и синфазно ввод тс  в электронные потоки . Таким образом, на выходе из истемы резонаторов 3 и 4 быстрые иклотронные волны сигнальной и раз,ностной частот в каждом из двух электронных потоков  вл ютс шумовыи , но оказываютс  полностью керре- . ированными (равными по. амплитуде и

фазе) . Такие колебани  уже полностьк демодулируютс  (вывод тс ) из потоков во входном резонаторе 8 и, следовательно , в отличие от прототипа здесь отсутствуют фундаментальные

ограничени  снизу на уровень собственных шумов двухлучевого усилител . Таким образом, дл  предлагаемого варианта двухлучевого параметрического усилител  вне зависимости от

0 температуры, при которой наход тс  согласованные нагрузки б и 7,Р,;,н 1.

При технически разумных требовани х к параметрам направленного отJeтвитeл  (разв зка между каналами

5 25-30 дБ, точность расщеплени  мощности в каналах ответвител  +0,3 дБ, точность выполнени  фазовых соотношений ±10, акт вные потери не более 0,5 дБ), и характерных значе0 ни х отношени  собственной добротности к нагруженной (без потока) дл  резонаторов 3, 4, 8 (более 30-50) уровень внутренних шумов двухлучевого усилител  оказываетс  весьма

5 низким и не превосходит 10-30 К,что соответствует реальным значени м коэффициента шума равным 1,03-1,1.

Если учесть, что низкий урО1вёнь 0 собственных шумов достигаетс  здесь без криогенного термостатировани , а глубокое подавление разностного канала обеспечиваетс  при низкой (двукратной) частоте накачки и, кроме того, сохран ютс  все основные

5 преимущества входных параметрических усилителей на циклотронных волнах (широкий и безупречнолинейный динамический диапазон-) (до Вт) , высока  фазова  ста бйльность, спо0 собность выдерживать мощные импульсные (до 200-500 кВт) и длительные . (до 0,5-1 кВт) перегруз ки по уровню входного сигнала, малое врем  восстановлени  после таких перегрузок (пЬ5 р дка 10-®) и глубокую (более 200 дВ) разв зку - защиту последующих каскадов приемника при таких перегрузках), достоинства двухлучевого параметрического усилител  станов тс  очевидными .

Claims (1)

1. кл. 330-4.7, 1966 (прототип).: ’ ДВУХЛУЧЕВОЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий две эЛёкт* <рониые пушки, последовательно расположенные систему снижения шумов,

   Входной резонатор, резонатор накачки, выходной резонатор и коллекторный узел, при этом резонаторы имеют пролетные отверстия, соосные обеим электронным пушкам, отличающ и й с я тем, что, с целью снижения уровня собственных· шумов усилителя, система снижения шумов выполнена в виде двух независимых резонаторов, связанных с двумя согласованными нагрузками через ЗдВ-направленный ответвитель, соосных электронным пушкам и имеющих пролетные отверстия.