利用量子理论计算低噪声放大器噪声系数的精确方法

本文对低噪声放大器进行量子力学分析，以研究其噪声系数的行为。分析视角从经典转为量子，因为使用量子理论会产生一些自由度，而当用经典理论分析电路时这些自由度可能被忽略。为此，首先推导电路的关联拉格朗日量，然后利用勒让德变换和正则量子化程序分别导出经典和量子哈密顿量。进而给出电路的动力学运动方程，由该方程可计算所有电路可观测涨落，如电压和电流涨落。作为本研究一个有趣之处，低噪声放大器被有意视为两个相互连接、共享共同特性的振荡器，从而电压和电流用振荡器的光子数表示。因此，人们可以用振荡器光子数以及振荡器间光子耦合来分析噪声系数等关键量。后述项被视为设计放大器关键量的一个因素。此外，对所考虑电路进行了设计并用经典方法仿真，以验证由量子理论导出的结果。