3.Малошумливий охолоджуваний параметричний підсилювач на напівпровідниковому діоді (пу)

Малошумливі підсилювачі дуже важливі у радіоприймальному пристрої діапазону НВЧ. За низьких температур ці підсилювачі здобувають дуже цінні властивості.

Параметричний підсилювач (ПУ) містить у якості активного елемента контуру напівпровідниковий діод, бар’єрна ємність р-п переходу якого змінюється з частотою накачування. У загальному випадку активний елемент – діод – входить не тільки в контур сигналу, але й пов’язаний із допоміжним контуром, котрий при роботі у регенеративному режимі налаштований на резонансну частоту

Де – частота накачування.

На Рис.7 зображена структурна схема параметричного підсилювача.

Рис.7. Структурна схема параметричного підсилювача

На Рис.7:1–4-плечий циркулятор; 2–високочастотний трансформатор; 3–сигнальний контур; 4–фільтр низьких частот; 5–підлаштовування контуру різничної частоти; 6–контур різнчної частоти; 7–генератор накачування; 8–джерело постійного струму; Пд – параметричний діод; – ємність що блокує; Сн–узгоджене навантаження.

Еквівалентні схемі параметричного підсилювача зображені на Рис.8

Рис.8.Еквівалентні схеми параметричного підсилювача. а – регенеративний, б – з перетворенням частоти

Такий підсилювач отримав назву двоконтурного (невиродженого) підсилювача, перший контур котрого налаштований на частоту , а другий – на частоту . За збігу частоті сигналу та різничної частоти , тобто коли немає контуру різничної частоти, схема працює при і являє собою одноконтурний (вироджений) параметричний підсилювач.

Параметричні підсилювачі на напівпровідникових діодах, які працюють у звичайному для радіоапаратури інтервалі температур, отримали широке використання. Однак подальший розвиток радіотехніки, і в першу чергу техніки передачі інформації на надвеликі відстані, висуває нові вимоги до малошумливих вхідних пристроїв, яким звичайні параметричні підсилювачі без охолодження вже не відповідають. До таких вимог можна віднести:

1. Забезпечення низького рівня власних шумів для збереження можливості використання підсилювачів у апаратурі широкого використання;

2. Забезпечення надійності роботи підсилювачів при експлуатації за різних умов;

3. Зниження рівня шумів вхідних пристроїв короткохвилевої частини діапазону НВЧ.

Створення параметричних підсилювачів на основі використання твердого тіла за низьких температур може найбільш повно задовольнити усі потреби.

Основі методи створення охолодженого параметричного підсилювача:

1. Повне охолодження підсилювача разом із вхідним феритовим пристроєм та навантаженням у тракті різничної частоти (за її наявності);

2. Охолодження тільки параметричного діода;

3. Охолодження одного навантаження у тракті різничної частоти підсилювача – у двоконтурній регенеративній схемі.

Для отримання мінімальних шумових температур параметричний підсилювач охолоджується до температури рідкого азоту (77 К), рідкого гелію (4,2 К) або проміжних (зазвичай 15-20 К). На Рис.9 зображений графік залежності шумової температури від температури підсилювача.

Рис.9.Графік залежності шумової температури від температури підсилювача

На Рис.9: пунктиром зображена залежність від у випадку зменшення втрат у контурі при охолодженні, а також деякі експериментальні точки авторів.[8],[9].