二导体二极管参数放大器英文解释翻译、二导体二极管参数放大器的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【电】 semiconductor-diode parametric amplifier
分词翻译:
二的英语翻译:
twin; two
【计】 binary-coded decimal; binary-coded decimal character code
binary-to-decimal conversion; binary-to-hexadecimal conversion
【医】 bi-; bis-; di-; duo-
导体的英语翻译:
conductor
【化】 conductor
【医】 conductor
二极管的英语翻译:
diode
【化】 diode
参数放大器的英语翻译:
【电】 mavar; parametric amplifier; reactance amplifier
专业解析
二导体二极管参数放大器(Two-Conductor Diode Parametric Amplifier)是一种利用半导体二极管的非线性特性(主要是结电容的非线性)和泵浦信号的能量转换来实现信号放大的特殊低噪声放大器。其核心在于“参数激励”原理。以下是详细解释:
一、术语构成与基本概念
- 二导体 (Two-Conductor): 指该放大器通常采用的传输线结构,如平行双线或微带线等,包含两根独立的导体(信号导体和接地导体/参考导体),用于传输信号和提供参考电位。这种结构便于高频信号的传输和泵浦能量的注入。
- 二极管 (Diode): 指作为核心非线性元件的半导体二极管,通常是变容二极管 (Varactor Diode)。变容二极管的结电容会随其两端所加的反向偏置电压(或泵浦电压)发生显著的非线性变化($C_j = f(V_R)$),这是实现参数放大的物理基础。
- 参数放大器 (Parametric Amplifier): 指其放大机制基于参数激励 (Parametric Excitation) 原理。它利用一个高频、大功率的泵浦信号 (Pump Signal) 周期性地改变电路中的储能参数(此处主要是变容二极管的结电容 $C_j$)。当这个参数变化与输入信号(频率为 $f_s$)和另一个辅助频率(空闲频率 $f_i$)满足特定的相位和频率关系(如 $f_p = f_s + f_i$)时,能量会从泵浦源高效地转移到信号频率 $f_s$ 上,从而实现信号放大。其特点是理论上可实现接近量子极限的极低噪声系数。
二、工作原理简述
- 非线性电容: 变容二极管在反向偏置下工作,其结电容 $C_j$ 随反向电压 $V_R$ 非线性变化。泵浦信号 $V_p(t)$ 施加在二极管上,使 $C_j$ 随时间 $t$ 周期性变化 ($C_j(t)$)。
- 能量转换: 输入的小信号 $V_s(t)$(频率 $f_s$)施加在变化的电容 $C_j(t)$ 上。根据曼利-罗关系 (Manley-Rowe Relations),当泵浦频率 $f_p$、信号频率 $f_s$ 和空闲频率 $f_i$ 满足 $f_p = f_s + f_i$ 时,系统处于稳定状态。泵浦源的能量被有效地转换(或“泵入”)到信号频率 $f_s$ 和空闲频率 $f_i$ 上,导致信号功率显著增加。
- 低噪声特性: 参数放大过程本身不引入散粒噪声或热噪声以外的显著额外噪声(理想情况下),因为其主要依赖无源元件(电容)的能量调制,而非有源载流子注入(如晶体管)。这使得它在需要极高灵敏度的应用中(如射电天文、深空通信、量子计算读出)具有优势。
三、结构特点与应用
- 结构: “二导体”结构(如微带线)便于将泵浦信号和信号/空闲信号分离,并集成到微波电路中。二极管通常嵌入在谐振电路或传输线结构中,以优化阻抗匹配和能量转换效率。
- 优点: 极低噪声系数(尤其在微波/毫米波段),理论上可低于 3 dB 甚至接近 0 dB;潜在的高增益;对某些干扰不敏感。
- 缺点: 电路相对复杂,需要稳定的高频大功率泵浦源;带宽通常较窄;对参数变化(温度、偏置)敏感;稳定性控制(防止振荡)有挑战。
- 应用: 历史上及当前主要用于对噪声性能要求极高的领域,如:
- 射电望远镜接收机前端(探测微弱宇宙信号)
- 卫星通信地面站接收机
- 雷达接收机(低噪声前端)
- 量子比特信号读出(在稀释制冷机低温环境下)
参考来源 (基于电子工程基本原理与经典文献):
- 《微波固态电路设计》(Microwave Solid State Circuit Design) - 作者:Inder Bahl, Prakash Bhartia:经典教材,详细阐述包括变容二极管和参数放大器在内的各种微波有源/无源电路原理与设计。
- 《半导体器件物理与工艺》(Physics of Semiconductor Devices) - 作者:S.M. Sze, Kwok K. Ng:权威著作,深入讲解二极管(包括变容二极管)的物理机制。
- IEEE Xplore Digital Library:收录大量关于参数放大器设计、分析和应用的原始研究论文。例如,搜索关键词 “Varactor Diode Parametric Amplifier”, “Low-Noise Parametric Amplifier”。
- 射频与微波工程百科全书 (Encyclopedia of RF and Microwave Engineering) - Wiley:提供关于参数放大器原理和技术的综述性条目。
网络扩展解释
您的问题中可能存在笔误,推测需要解释的是“半导体二极管参数”和“放大器”的相关概念。以下是综合解释:
一、半导体二极管的关键参数
-
单向导电性
二极管的核心特性是正向导通、反向截止。当正向电压≥门槛电压(硅管0.6V/锗管0.2V)时导通,反向电压下几乎无电流通过。
-
最大整流电流(IF)
指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流,超过此值可能因过热损坏。
-
最大反向工作电压(VR)
为避免反向击穿而设定的极限电压,通常为反向击穿电压的1/2~2/3。
-
反向击穿电压(VBR)
导致二极管反向电流急剧增大的临界电压,稳压二极管利用此特性工作。
-
动态电阻(r)
反映二极管对微小电压变化的响应能力,稳压管中此值越小越好。
二、放大器的定义及核心参数
定义:放大器是一种能将输入信号(电压/电流)幅度线性放大的电子电路,广泛应用于通信、音频设备等领域。
主要参数:
-
放大倍数(A)
输出信号与输入信号的比值,表示为 ( A = frac{X_o}{X_i} )。根据信号类型分为电压/电流/功率放大倍数。
-
输入/输出阻抗
输入阻抗影响信号源负载,输出阻抗决定带负载能力,需匹配以减小信号衰减。
-
频率响应
放大器对不同频率信号的增益特性,理想情况下应在工作频段内保持平坦。
三、二极管与放大器的关联
- 二极管在放大器中的应用:
用于整流电路(为放大器提供稳定直流电源)和限幅保护(防止输入信号过载)。
- 三极管放大原理:
通过基极电流控制集电极电流,实现信号放大,常见结构包括共射极、共基极和共集电极电路。
以上内容综合了二极管参数和放大器的核心概念,如需更深入技术细节,可参考半导体器件手册或模拟电路教材。
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