| 11652078 12288 3054 948 1ая темп-ра 50-100 К и более. Максимально достижимые козфф. усиления и полоса пропускания П. у. определяются в основном параметрами реактивного элемента. Реализованы П. у. с коэфф. усиления мощности принимаемого сигнала, равными 10-30 дб, и полосами пропускания, составляющими 10-20% несущей частоты, сигнала.
[1913-19.jpg]
Эквивалентные схемы параметрических усилителей: а - регенеративного; б - "с преобразованием частоты вверх"; uвх- входной сигнал с несущей частотой fc; uн - напряжение "накачки"; uвых1 - выходной сигнал с несущей частотой fc; uвых2 - выходной сигнал с несущей частотой (fc+ fн); Tp1 - входной трансформатор; Тр2 - выходной трансформатор; Трн - трансформатор в цепи "накачки"; Д - параметрический полупроводниковый диод; L - катушка индуктивности колебательного контура, на. строенного на частоту (fc+ fн); Фс, Фсн, Фн - электрические фильтры, имеющие малое полное сопротивление соответственно при частотах fc, (fc+ fн), fн и достаточно большое при всех других частотах.
Лит.: Эткин В. С., Гершензон, Параметрические системы СВЧ на полупроводниковых диодах, М., 1964; Лопухин В. М., Рошаль А. С., Электроннолучевые параметрические усилители, М.. 1968; СВЧ -полупроводниковые приборы и их применение, пер. с англ., М., 1972; Копы лова К. Ф., Терпугов Н. В., Параметрические емкостные усилители низких частот, М., 1973; Pеnfield P., Rafuse R., Varactor applications, Camb. (Mass.), 1962. В. С. Эткин.
ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ БУРЕНИЕ, проведение скважин в нефтегазоносных областях с целью получения геолого-геофизич. параметров, необходимых для разведки. П. б.- составная часть первой стадии поискового этапа. Выбор места заложения скважин производится по данным региональных геолого-геофизич. исследований. Глубина скважин обычно составляет 3-5 км, иногда св. 7 км. Проходка скважин с отбором керна составляет 10-20% от общей их глубины. По керну определяют физ. параметры (отражающие, преломляющие, плотностные, электрич., магнитные, акустич. и др. свойства), литологич. состав горных пород, уточняют стратиграфия, границы и т. д.
В результате П. б. и всех др. региональных исследований выявляются особенности геологического строения земной коры и зоны, благоприятные для скопления нефти, газа и других полезных ископаемых, а также определяются основные направления их поисков. См. также Бурение.
ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ И УСИЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИИ, метод возбуждения и усиления электромагнитных колебаний, в к-ром усиление мощности происходит за счёт энергии, затрачиваемой на периодич. изменение величины реактивного параметра (индуктивности L или ёмкости С) колебательной системы. На возможность использования параметрич. явлений для усиления и генерации электрич. колебаний впервые указали Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси, однако практич. применение параметрич. метод нашёл лишь в 50-е гг. 20 в., когда были созданы параметрические полупроводниковые диоды с управляемой ёмкостью и разработаны малошумящие параметрические усилители СВЧ.
Рассмотрим принцип параметрич. усиления и генерации на примере простейшей системы - колебательного контура, состоящего из постоянных сопротивления R, индуктивности L и ёмкости С, к-рая периодич. изменяется во времени (рис. 1).
При резонансе (wc = wo = корень квадратный из 1/LC, где wc - частота усиливаемого сигнала, wo - собственная частота контура) заряд q на обкладках конденсатора изменяется по закону:
[1913-21.jpg]
[1913-20.jpg]
Рис. 1. Контур с периодически меняющейся ёмкостью С. Величина ёмкости равна Сo, когда пластины конденсатора сдвинуты (сплошные линии), и C1, когда они раздвинуты (пунктир).
Здесь Eo- амплитуда сигнала, Q = = (корень квадратный из L/C)/R - добротность контура. Электростатич. энергия W, запасаемая в конденсаторе, равна:
[1913-22.jpg]
Из (2) видно, что W изменяется с частотой, равной удвоенной частоте сигнала. Если в момент, когда q = qо, ёмкость конденсатора С скачком изменить на дельту С (напр., раздвинуть пластины конденсатора), то заряд q не успеет измениться, а энергия W изменится на величину (если дельта С/С " 1):
[1913-23.jpg]
Отсюда следует, что результирующее увеличение энергии в контуре при периодич. изменении С максимально, если уменьшать ёмкость в моменты, когда q максимально, а возвращать величину ёмкости к исходному значению при q = 0. Это означает, что если изменять С с частотой wн = 2wс и с определённой фазой (рис. 2), то устройство, изменяющее С, как бы "накачивает энергию" в контур дважды за период колебаний. Если, наоборот, увеличивать С в моменты миним. значений q, то колебания в контуре будут ослабляться. В более общем виде условие эффективной накачки имеет вид: wн = 2wс/n, где n = 1, 2, 3, ... и т. д. При n = 1 С изменяется каждые четверть периода сигнала (Тс/4), при больших n-через время, равное nТc/2.
[1913-24.jpg]
Рис. 2. Связь между изменением напряжения на ёмкости и изменением величины ёмкости: а) напряжение усиливаемого сигнала на конденсаторе, когда величина ёмкости не меняется; о) увеличение напряжения сигнала на конденсаторе в процессе параметрического усиления; в) изменение ёмкости в процессе параметрического усиления; Тс и Тн - периоды колебаний усиливаемого сигнала и сигнала накачки.
Простейший одноконтурный параметрич. усилитель обычно представляет собой колебательную систему, где ёмкость С изменяется в результате воздействия гармонич. напряжения от генератора накачки на полупроводниковый параметрический диод, ёмкость к-рого зависит от величины приложенного к нему напряжения. Конструктивно параметрич. усилитель СВЧ представляет собой "волноводный крест" (рис. 3); по одному из волноводов (см. Радиоволновод) распространяется .усиливаемый сигнал, по другому - сигнал накачки. В пересечении волноводов помещается параметрич. диод. Коэфф. усиления по мощности приближённо равен:
[1913-26.jpg]
где т = (Смакс -- Смин)/(Смакс + Смин)
[1913-25.jpg]
Рис. 3. Одноконтурные параметрические усилители.
наз. глубиной изменения ёмкости. При (m/2) Q -" 1 коэфф. усиления неограниченно растёт, при (m/2) Q >=1 система превращается в параметрич. генератор (см. Параметрическое возбуждение колебаний). Осн. недостаток одноконтурного параметрич. усилителя - зависимость Кус от соотношения между фазами усиливаемого сигнала и сигнала накачки.
Этого недостатка нет у параметрич. усилителей, содержащих два контура и больше (рис. 4). В двухконтурном параметрич. усилителе частота и фаза колебаний во втором ("холостом") контуре автоматически устанавливаются так, чтобы удовлетворить условиям эффективной накачки энергии. Если холостой контур настроен на частоту w2 =wн- wс, то
Рис. 4. Схема двухконтурного параметрического усилителя.
[1913-27.jpg]
энергия накачки расходуется на усиление колебаний в обоих контурах. В этом случае
[1913-28.jpg]
и при
[1913-29.jpg]
усилитель превращается в
генератор. Такой усилитель наз. регенеративным. Если усиленный сигнал снимается со второго контура регенеративного усилителя, то усилитель является также и преобразователем частоты. При w2 = wн + wс вся энергия накачки и энергия, накопленная в сигнальном контуре, переходят в энергию колебаний суммарной частоты wн + wс. Такой параметрический усилитель наз. н е-регенеративным усилителем-преобразователем. Он устойчив при любом т и имеет широкую полосу пропускания, но обладает малым Кус.
Кроме периодич. изменения ёмкости с помощью параметрич. диодов, применяются и др. виды параметрич. воздействия. Периодическое изменение индуктивности L осуществляют, используя изменение эквивалентной индуктивности у ферритов и сверхпроводников. Периодич. изменение ёмкости С получают, используя зависимость диэлектрич. проницаемости диэлектриков от электрич. поля, структуры металл - окисел - полупроводник (поверхностные варакторы) и др. методами (см. Криоэлектроника). В электроннолучевых параметрич. усилителях используются нелинейные свойства электронного луча, модулированного по плотности.
Наряду с резонаторными параметрич. усилителями применяются параметрич. усилители бегущей волны. Электромагнитная волна сигнала, распространяясь по волноводу, последовательно взаимодействует с каждым из расположенных на пути параметрич. диодов (или др. нелинейных элементов).
[1913-30.jpg]
Рис. 5. Параметрический усилитель бегущей волны.
Ёмкость диодов изменяется за счёт подводимой к резонаторам энергии накачки. При правильно подобранных частотах, длинах волн и направлении распространения волн накачки и сигнала усиление сигнала экспоненциально нарастает по мере его распространения вдоль цепочки диодов (рис. 5). В параметрич. усилителях бегущей волны можно получить полосу частот, достигающую 25% несущей частоты (у резонаторных - неск. % ).
Лит.: Мандельштам Л. И., Поля, собр. трудов, т. 2, М.- Л., 1947; Эткин В. С., Гершензон Е. М., Параметрические системы СВЧ на полупроводниковых диодах, М., 1964; Регенеративные полупроводниковые параметрические усилители (некоторые вопросы теории и расчета), М., 1965; Каплан А. Е., Кравцов Ю. А., Рылов В. А., Параметрические генераторы и делители частоты, М., 1966; Лопухин В. М., Рошаль А. С., Электроннолучевые параметрические усилители, М., 1968. В. И. Зубков.
ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ, возбуждение колебаний, наступающее в колебательной системе в результате периодич. изменения величины к.-л. из "колебательных параметров" системы (т. е. параметров, от величины к-рых существенно зависят значения потенциальной и кинетич. энергий и периоды собственных колебаний системы). П. в. к. может происходить в любой колебательной системе, как в механической, так и в электрической, напр. в колебательном контуре, образованном конденсатором и катушкой самоиндукции, при периодич. изменении ёмкости конденсатора или индуктивности катушки (см. также Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний).
П. в. к. наступает в случаях, когда отношение wо/w (угловой частоты wо одного из собств. колебаний системы к угловой частоте w изменений параметра) оказывается близким к n/2, где n = 1,2,3,...; тогда в системе могут возбудиться колебания с частотой, близкой к wо и точно равной w/2, либо w, либо 3w/2 и т. д. П. в. к. наступает легче всего, а возникшие колебания оказываются наиболее интенсивными, когда wо/w~1/2.
Классич. пример П. в. к.- возбуждение интенсивных поперечных колебаний в струне, прикреплённой одним концом к ножке камертона (рис. 1, а) путём периодич. изменения её натяжения. Легче всего П. в. к. возникает, когда один из периодов собств. колебаний струны (её осн. тона или к.-л. из гармоник) приблизительно вдвое больше периода колебаний камертона. При обычном же возбуждении вынужденных колебаний струны (рис. 1, б) с периодом, равным периоду колебаний камертона, резонанс наступил бы всякий раз, когда период колебаний камертона совпадал бы с периодом одного из собств. колебаний струны. Т. о., явление П. в. к. в этом отношении сходно с резонансом при обычном возбуждении вынужденных колебаний; поэтому П. в. к. часто наз. параметрическим резонансом.
[1914-4.jpg]
Рис. 1. а - параметрическое возбуждение колебаний струны; 6 - вынужденное колебание струны.
Происхождение П. в. к. можно пояснить на модели маятника, выполненного в виде массы т, подвешенной на нити, длину к-рой l можно менять (рис. 2, а). Т. к. период колебаний маятника зависит от длины подвеса, то, меняя последнюю с периодом, напр., вдвое меньшим периода собств. колебаний маятника, возможно П. в. к. Сообщив маятнику небольшие собств. колебания, удлиняем нить каждый раз, когда маятник проходит через одно из крайних положений, и уменьшаем её, когда он проходит через среднее положение в том или другом направлении (рис. 2, б). Натяжение нити не только уравновешивает направленную вдоль неё составляющую силы тяжести mg cos a (где a- угол отклонения маятника от вертикали), но и сообщает телу центростремительное ускорение v2/l, поэтому натяжение нити F - mg cos a + mv2/2, т. е. имеет наименьшее значение, когда маятник проходи |
