Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Лит.: Ландау Л. Д., Лившиц Е. М., Теория поля,
7 изд., М., 1988. А. А. Старобинский.
СИНХРОННЫЙ ДЕТЕКТОР — устройство для извлечения информации из ВЧ-сигнала itc (t) — A (*)cos[o>0* 4-~\~ ф(ї)], модулированного по амплитуде или фазе, путём нелинейного преобразования — умножения иа синхронный опорный сигнал иоп(0 = -<40cos((o0* + Фо) с последующей НЧ-фильтрацией (рис. 1). Низкочастотная составляющая в спектре сигнала-произведения uc (0 uon (0 имеет вид:
инч(0= 2 1ф(0 фо]
и при ф(0 = const пропорциональна искомой амплитуде A(t), а при <p(*) = const и ф0= я/2, <р(/) « я/2
пропорциональна фазе ф(0- Оси. особенность С.д.— его помехозащищённость и способность выделять полезный сигнал на фойе шумов — определяется тем, что всякий входной сигнал С. д., частота к-рого to, образует низкочастотную составляющую с частотой
MO
Рис. 1. Блок-схема синхронного детектора: У — умножающее устройство, ФНЧ — фильтр низких частот.
6« = (о — W0. Если Sw > 4со, где Д(о — полоса пропускания фильтра низких частот, то паразитный сигнал подавляется при фильтрации. Умножение сигналов в С. д. осуществляется обычно электрич. цепью с изменяемыми параметрами (напр., активным сопротивлением, рис. 2) или электронным усилителем (см. Усилители электрических колебаний), коэф. передачи к-рого изменяется под действием опорного сигнала. В общем
u(tWc(t)fi<0
Рис. 2. Умножение сигналов на изменяемом сопротивлении.
случае опорным сигналом С. д. может служить перно-дич. сигнал произвольной формы. Широко используется прямоугольный опорный сигнал, для к-рого операции умножения осуществляется путём скачкообразного изменения (переключення) параметра С. д. (сопротивления, ёмкости или др.). Для этого обычно применяются быстродействующие диодные или транзисторные переключатели. Для получения требуемого фазового соотношения между опорным и детектируемым сигналом в цепь опорного сигнала включается фа зо вращающее устройство (см. Фазовращатель).
Лит.: Скрипник Ю. А., Модуляционные измерения параметров сигналов и цепей, М., 1975; Тятце У.,
Шенк К., Полупроводниковая схемотехника, пер. с нем., М., 1982. А. В. Степанов.
СИНХРОТРОН — в широком (обычном в иаст. время) смысле слова — кольцевой резонансный ускоритель заряж. частиц, иак лёгких (электронов, позитронов), так и тяжёлых (протонов, антипротонов или ионов, см. Синхротрон протонный), с изменяющимся в процессе ускорит, цикла магн. полем и неизменным радиусом равновесной орбиты. Частота ускоряющего поля в С. меняется с изменением маги, индукции и таким образом приводится в соответствие с изменяющейся частотой обращения частиц.
С. в узком (первоначальном) смысле слова — синхротрон электронный — кольцевой резонансный ускоритель ультрарелятнвнстских частиц — электронов и позитронов. Частота ускоряющего поля в таких С. не меняется в течение ускоряющего цикла, т. к. не меняется (или почти не меняется) скорость ускоряемых частиц. л. л. Голъдип.
СИНХРОТРОН ПРОТОННЫЙ — цнклич. резонансный ускоритель протонов с изменяющимся во времени магн. полем и синхронно изменяющейся частотой электрич. ускоряющего поля ш. Протонными синхротронами часто называют и аналогичные по устройству ускорители др. тяжёлых частиц: антипротонов, атомарных и молекулярных ионов и т. д.
Схема С. ц. приведена на рис. 1. Протоны, ускоренные в предварит, ускорителе — инжекторе 1, вводятся в кольцевую вакуумную камеру 2 с помощью спец. эл.-магн. инжекторной системы 3, к-рая обычно оканчивается пластинами с отклоняющим электростатич. полем (это поле по окончании инжекции выключается). Частицы ускоряются переменным высокочастотным
ф 34 Физическая энциклопедия, т. 4
СИНХРОТРОН
электрич. полем ускоряющих станций 4, размещённых в промежутке между электромагнитами 5, и-рые поворачивают и фокусируют частицы в поперечных направлениях (бетатройные колебания). Эти магниты расположены по кольцу в определённом порядке. Система
Рис. і. Схема протонного синхротрона: 1 — инжектор; 2 — вакуумная камера; 8 — уст-
ройство ввода; 4 — ускоряю- •ЦСЗ щие электроды; 5 — электро- N
магниты; 6 — равновесная ор- >
бита; 7 — пучок частиц.
электромагнитов 5 обеспечивает также устойчивость продольных синхротронних колебаний (радиально-фазовых). Траектории частиц в С. п. с точностью до иеск. CM совпадают с идеальной равновесной орбитой 6.
Индукция поля в электромагнитах В, импульс ускоренных частнц р и радиус кривизны их траектории R связаны между собой соотношением рс — eBR, к-рое в удобных для практич. применения единицах имеет вид:
рс[МэВ]=300В[Тл1 • Л 1м].
(1)
Это соотношение определяет геом. размеры С. п., к-рые у совр. ускорителей измеряются километрами. Частота ускоряющего поля (овч должна быть кратна частоте обращения частиц в ускорителе
w=gv/L, (2)
где V — скорость частиц, L — длина нх траектории, к-рая праитичесни всегда может быть заменена длиной равновесной орбиты, т. е. длиной такой вамкнутой кривой, к-рая принадлежит к числу возможных траекторий движения частиц с данным нмпульсом. Целое число q наз. кратностью ускоряющего поля. Ф-ла (1) показывает, что индукция маги, поля в С. п. должна увеличиваться вместе с импульсом частнц. Для сокращеиин размеров и экономии электроэнергии в ускорителях иа большие энергии всё шире начинает применяться сверхпроводимость. Частота ускоряющего поля должна увеличиваться вместе Co скоростью частиц и в течение ускоряющего циила может изменяться в иеск. раз (она постоянна только при ускорении релятивистских частиц).
