二導體二極管參數放大器英文解釋翻譯、二導體二極管參數放大器的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【電】 semiconductor-diode parametric amplifier
分詞翻譯:
二的英語翻譯:
twin; two
【計】 binary-coded decimal; binary-coded decimal character code
binary-to-decimal conversion; binary-to-hexadecimal conversion
【醫】 bi-; bis-; di-; duo-
導體的英語翻譯:
conductor
【化】 conductor
【醫】 conductor
二極管的英語翻譯:
diode
【化】 diode
參數放大器的英語翻譯:
【電】 mavar; parametric amplifier; reactance amplifier
專業解析
二導體二極管參數放大器(Two-Conductor Diode Parametric Amplifier)是一種利用半導體二極管的非線性特性(主要是結電容的非線性)和泵浦信號的能量轉換來實現信號放大的特殊低噪聲放大器。其核心在于“參數激勵”原理。以下是詳細解釋:
一、術語構成與基本概念
- 二導體 (Two-Conductor): 指該放大器通常采用的傳輸線結構,如平行雙線或微帶線等,包含兩根獨立的導體(信號導體和接地導體/參考導體),用于傳輸信號和提供參考電位。這種結構便于高頻信號的傳輸和泵浦能量的注入。
- 二極管 (Diode): 指作為核心非線性元件的半導體二極管,通常是變容二極管 (Varactor Diode)。變容二極管的結電容會隨其兩端所加的反向偏置電壓(或泵浦電壓)發生顯著的非線性變化($C_j = f(V_R)$),這是實現參數放大的物理基礎。
- 參數放大器 (Parametric Amplifier): 指其放大機制基于參數激勵 (Parametric Excitation) 原理。它利用一個高頻、大功率的泵浦信號 (Pump Signal) 周期性地改變電路中的儲能參數(此處主要是變容二極管的結電容 $C_j$)。當這個參數變化與輸入信號(頻率為 $f_s$)和另一個輔助頻率(空閑頻率 $f_i$)滿足特定的相位和頻率關系(如 $f_p = f_s + f_i$)時,能量會從泵浦源高效地轉移到信號頻率 $f_s$ 上,從而實現信號放大。其特點是理論上可實現接近量子極限的極低噪聲系數。
二、工作原理簡述
- 非線性電容: 變容二極管在反向偏置下工作,其結電容 $C_j$ 隨反向電壓 $V_R$ 非線性變化。泵浦信號 $V_p(t)$ 施加在二極管上,使 $C_j$ 隨時間 $t$ 周期性變化 ($C_j(t)$)。
- 能量轉換: 輸入的小信號 $V_s(t)$(頻率 $f_s$)施加在變化的電容 $C_j(t)$ 上。根據曼利-羅關系 (Manley-Rowe Relations),當泵浦頻率 $f_p$、信號頻率 $f_s$ 和空閑頻率 $f_i$ 滿足 $f_p = f_s + f_i$ 時,系統處于穩定狀态。泵浦源的能量被有效地轉換(或“泵入”)到信號頻率 $f_s$ 和空閑頻率 $f_i$ 上,導緻信號功率顯著增加。
- 低噪聲特性: 參數放大過程本身不引入散粒噪聲或熱噪聲以外的顯著額外噪聲(理想情況下),因為其主要依賴無源元件(電容)的能量調制,而非有源載流子注入(如晶體管)。這使得它在需要極高靈敏度的應用中(如射電天文、深空通信、量子計算讀出)具有優勢。
三、結構特點與應用
- 結構: “二導體”結構(如微帶線)便于将泵浦信號和信號/空閑信號分離,并集成到微波電路中。二極管通常嵌入在諧振電路或傳輸線結構中,以優化阻抗匹配和能量轉換效率。
- 優點: 極低噪聲系數(尤其在微波/毫米波段),理論上可低于 3 dB 甚至接近 0 dB;潛在的高增益;對某些幹擾不敏感。
- 缺點: 電路相對複雜,需要穩定的高頻大功率泵浦源;帶寬通常較窄;對參數變化(溫度、偏置)敏感;穩定性控制(防止振蕩)有挑戰。
- 應用: 曆史上及當前主要用于對噪聲性能要求極高的領域,如:
- 射電望遠鏡接收機前端(探測微弱宇宙信號)
- 衛星通信地面站接收機
- 雷達接收機(低噪聲前端)
- 量子比特信號讀出(在稀釋制冷機低溫環境下)
參考來源 (基于電子工程基本原理與經典文獻):
- 《微波固态電路設計》(Microwave Solid State Circuit Design) - 作者:Inder Bahl, Prakash Bhartia:經典教材,詳細闡述包括變容二極管和參數放大器在内的各種微波有源/無源電路原理與設計。
- 《半導體器件物理與工藝》(Physics of Semiconductor Devices) - 作者:S.M. Sze, Kwok K. Ng:權威著作,深入講解二極管(包括變容二極管)的物理機制。
- IEEE Xplore Digital Library:收錄大量關于參數放大器設計、分析和應用的原始研究論文。例如,搜索關鍵詞 “Varactor Diode Parametric Amplifier”, “Low-Noise Parametric Amplifier”。
- 射頻與微波工程百科全書 (Encyclopedia of RF and Microwave Engineering) - Wiley:提供關于參數放大器原理和技術的綜述性條目。
網絡擴展解釋
您的問題中可能存在筆誤,推測需要解釋的是“半導體二極管參數”和“放大器”的相關概念。以下是綜合解釋:
一、半導體二極管的關鍵參數
-
單向導電性
二極管的核心特性是正向導通、反向截止。當正向電壓≥門檻電壓(矽管0.6V/鍺管0.2V)時導通,反向電壓下幾乎無電流通過。
-
最大整流電流(IF)
指二極管長期工作時允許通過的最大正向平均電流,超過此值可能因過熱損壞。
-
最大反向工作電壓(VR)
為避免反向擊穿而設定的極限電壓,通常為反向擊穿電壓的1/2~2/3。
-
反向擊穿電壓(VBR)
導緻二極管反向電流急劇增大的臨界電壓,穩壓二極管利用此特性工作。
-
動态電阻(r)
反映二極管對微小電壓變化的響應能力,穩壓管中此值越小越好。
二、放大器的定義及核心參數
定義:放大器是一種能将輸入信號(電壓/電流)幅度線性放大的電子電路,廣泛應用于通信、音頻設備等領域。
主要參數:
-
放大倍數(A)
輸出信號與輸入信號的比值,表示為 ( A = frac{X_o}{X_i} )。根據信號類型分為電壓/電流/功率放大倍數。
-
輸入/輸出阻抗
輸入阻抗影響信號源負載,輸出阻抗決定帶負載能力,需匹配以減小信號衰減。
-
頻率響應
放大器對不同頻率信號的增益特性,理想情況下應在工作頻段内保持平坦。
三、二極管與放大器的關聯
- 二極管在放大器中的應用:
用于整流電路(為放大器提供穩定直流電源)和限幅保護(防止輸入信號過載)。
- 三極管放大原理:
通過基極電流控制集電極電流,實現信號放大,常見結構包括共射極、共基極和共集電極電路。
以上内容綜合了二極管參數和放大器的核心概念,如需更深入技術細節,可參考半導體器件手冊或模拟電路教材。
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