Квантовые усилители

В квантовых усилителях усиление колебаний происходит за счет взаимодействия электромагнитного поля с электрически ней­тральными возбужденными молекулами.

В квантовых усилителях вещество возбуждается при переводе электронов с низких на более высокие энергетические уровни за счет энергии генератора накачки. При воздействии на возбужден­ное вещество слабого электромагнитного сигнала возможен об­ратный переход избытка электронов с высокого энергетического уровня на низкий, сопровождающийся излучением электромагнит­ной энергии. Такое излучение называется индуцированным. Важ­ной особенностью индуцированного излучения является его коге­рентность с сигналом (отдельные электроны излучают колебания в одной фазе с колебаниями сигнала). В результате индуцирован­ные колебания складываются с колебаниями сигнала, и проис­ходит усиление сигнала.

Схематическое изображение конструкции квантового усилите­ля показано на рис. 4.

Объемный резонатор с парамагнитным кристаллом (4) поме­щен в систему охлаждения из двух сосудов Дьюара с жидким, гелием (3) и азотом (1). В резонатор подаются колебания накач­ки и сигнал. Вход и выход сигнала разделены циркулятором (2) для уменьшения шумов. Система охлаждения используется для уменьшения шумов резонатора и для увеличения разницы числа частиц на различных уровнях, что повышает эффективность уси­ления. Постоянный магнит необходим для соответствующей ори­ентации магнитных моментов электронов парамагнитного кристал­ла. Коэффициент усиления достигает 100. Так как по существу в этом усилителе с помощью накачки компенсируются потери в резонаторе, он является резонансным регенеративным усилителем.

Контрольные вопросы

2.1. Какие преимущества имеет прием сигналов в диапазоне СВЧ?

2. 2. Почему для приемников СВЧ чувствительность является одним из важней­ших параметров?

2. 3. Объясните, как ограничивают частотный диапазон конструктивные парамет­ры транзисторов?

2.4. Объясните принцип регенеративного резонансного усиления.

2.5. Нарисуйте схему простого усилителя на ТД, его эквивалентную схему и по­ясните работу.

2.6. Объясните назначение циркулятора.

2.7. Объясните принцип действия параметрического усилителя.

2.8. Расскажите о физических принципах работы квантовых усилителей.

Дата добавления: 2015-08-20