參量放大器的基本原理是什么

現(xiàn)代無線電的通信距離要求在逐漸增加，而影響無線電通訊的因數(shù)有很多，例如地理環(huán)境、電磁環(huán)境、氣候環(huán)境。這使得接收機收到的信號就極其微弱。為了接收這種微弱的電信號，就必須提高接收機的靈敏度。而想要提高接收機的靈敏度，就必須改良接受設(shè)備中的第一級放大器，人們研究出了各種各樣的低噪聲放大器，而參量放大器就是其中的一種。下面我們就簡單地介紹一下參量放大器的基本原理。

做放大器要用到三極管或多極管。它們的電源供給大都用直流電源。但是參量放大器卻是用二極管做成的，它的電源也不是直流的，而是一個高頻振蕩器。為了說明它的工作原理。首先讓我們從電容器的作用談起。

上圖是一個平行板電容器。我們不妨假設(shè)極板B是固定的，極板A可以上下移動。這個電容器如果充了電，極板A會帶有正電荷（＋Q），極板B會帶有負(fù)電荷（-Q）。這時，如果有人要想將極板A向上拉，使它和極板B的距離遠(yuǎn)一點，那么這個人就必須用力，以克服兩個極板上的正負(fù)電荷的吸引力?；蛘哒f，人要把極板A拉開就必須“做功”。這些功的作用結(jié)果，使電容器所儲存的能量增加。

怎么知道電容器儲存的能量增加了呢？我們知道，電容器兩端的電壓（V）和電容器的電容量（C）以及和電容器極板上所充的電荷（Q）存在著下面的關(guān)系，即Q=CV或V=QC。當(dāng)我們把電容器的極板拉開以后，電容量C減小，由于電荷Q不變，所以電容器兩端的電壓V增大了。這就是說，電容器所儲存的能量增加了。但是，如果不給電容器充電，即兩個極板上都沒有電荷，也就沒有電荷的吸引力，因此不論將極板A拉開或推近，都不必做功。這時電容器既不損失能量，也不獲得能量。利用這種能量轉(zhuǎn)換的關(guān)系就可以做成放大器。

在實際的參量放大電路中，如圖1所示，只允許存在泵源頻率fP、信號頻率fs、和頻或差頻頻率fP±fs的功率。對其它各組合頻率一律加以抑制，使其功率皆為零。圖1中VD為變?nèi)荻O管；Us為信號源，Rs為其電阻，Bs為信號頻率fs的帶通濾波器；UP為泵浦電源，Rp為其內(nèi)阻，Bp為泵源頻率fP的帶通濾波器；Bi為和頻或差頻的帶通濾波器，Ri為負(fù)載。在這種情況下門雷一羅威公式可簡化為：

其中P0，1為信號功率Ps；P1，+1為和頻fP+fs的功率；P1，-1為差頻fp-fs的功率。若圖1中，Bi為和頻濾波器，則式（1）和式（2）中的“±”都取“+”。此時圖所示的為上變頻參量放大器，由于其信號頻譜沒有反轉(zhuǎn)，故又稱非反轉(zhuǎn)型參量放大器。其輸入頻率為fs，輸出頻率為fS+fp，輸出負(fù)載為和頻濾波支路的Ri。由式（1）可見，信號功率Ps為正值，放大倍數(shù)等于和頻fP+fs與信號頻率fs功率之比。此放大器，工作穩(wěn)定，增益較高，多用于上變頻器。若圖1中Bi為差頻濾波器，則式（1）和式（2）中的“±”都取“-”，此時亦為上變頻參量放大器，但其信號頻譜反轉(zhuǎn)了，故又稱反轉(zhuǎn)型上變頻參量放大器。